Снеговая нагрузка
Опубликовано 16 Сен 2013
Рубрика: О жизни | 15 комментариев
Тема о снеге в сентябре не очень актуальна даже для нас — жителей Сибири. Однако… «сани» уже должны быть готовы, не смотря на то, что пока мы еще продолжаем ездить на «телегах». Приходят на память моменты, когда после обильного снегопада зимой и перед таянием снега весной...
...собственники различных строений — от бань, навесов и теплиц до огромных бассейнов, стадионов, цехов, складов — озадачиваются двумя вытекающими один из другого вопросами: «Выдержит или не выдержит кровля скопившуюся на ней массу снега? Сбрасывать этот снег с крыши или нет?»
Снеговая нагрузка на кровлю – вопрос серьезный и не терпящий дилетантского подхода. Попробую по возможности кратко и доступно изложить информацию о снеге и оказать помощь в решении выше озвученных вопросов.
Сколько весит снег?
Всем, кому приходилось убирать снег лопатой, хорошо известно, что снег бывает и очень легким и неимоверно тяжелым.
Пушистый легкий снежок, выпавший в относительно морозную погоду с температурой воздуха около -10˚C имеет плотность порядка 100 кг/м3.
В конце осени и в начале зимы удельный вес снега, лежащего на горизонтальных и слабо наклонных поверхностях, обычно составляет 160±40 кг/м3.
В моменты продолжительных оттепелей удельный вес снега существенно начинает расти (снег «садится» как весной), достигая иногда значений в 700 кг/м3. Именно поэтому в более теплых районах плотность снега всегда больше, чем в холодных северных местностях.
К середине зимы снег уплотняется под действием солнца, ветра и от давления верхних слоев сугробов на нижние слои. Удельный вес становится равным 280±70 кг/м3.
К концу зимы под действием более интенсивного солнца и февральских ветров плотность снежного наста может стать равной 400±100 кг/м3, иногда достигая 600 кг/м3.
Весной перед обильным таянием удельный вес «мокрого» снега может быть 750±100 кг/м3, приближаясь к плотности льда — 917 кг/м3.
Снег, который сгребли в кучи, перебросили с места на место, увеличивает в 2 раза свой удельный вес.
Наиболее вероятная среднестатистическая плотность «сухого» уплотнившегося снега находится в пределах 200…400 кг/м3.
Убирать снег с крыш или нет?
Необходимо понимать простую вещь – масса снега, лежащего на крыше, при отсутствии снегопадов остается неизменной независимо от плотности!!! То есть то, что снег «стал тяжелее» нагрузку на кровлю не увеличило!!!
Опасность заключается в том, что слой рыхлого снега может впитать в себя, как губка, осадки в виде дождя. Вот тогда общая масса воды в разных своих видах, находящаяся на крыше, резко возрастет — особенно при отсутствии стока, а это очень опасно.
Для корректного ответа на вопрос об уборке снега с крыши необходимо знать, на какую нагрузку она спроектирована и построена. Необходимо знать — какое давление распределенной нагрузки — сколько килограммов на квадратный метр – крыша реально может держать до начала недопустимых деформаций конструкции.
Для объективного ответа на этот вопрос необходимо обследовать крышу, составить новую или подтвердить проектную расчетную схему, выполнить новый расчет или взять результаты старого проектного. Далее следует опытным путем определить плотность снега – для этого вырезается образец, взвешивается и считается его объем, а далее – удельный вес.
Если, к примеру, кровля по расчетам должна выдерживать удельное давление 200 кг/м2, плотность снега, определенная опытным путем составляет 200 кг/м3, то это означает, что снеговые сугробы не должны быть глубиной более 1 м.
При наличии на кровле снегового покрытия глубиной более 0,2…0,3 м и высокой вероятности дождя с последующим похолоданием, необходимо принять меры по сбросу снега.
Нормативная и расчетная снеговая нагрузка.
Какая снеговая нагрузка является расчетной при проектировании и строительстве объектов? Ответ на этот вопрос изложен для специалистов в СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. Мы не станем «забирать хлеб» у строителей-проектировщиков и углубляться в варианты геометрических типов покрытий, углов скатов, коэффициентов сноса снега и прочие сложности. Но общий алгоритм составим и программу его реализующую напишем. Мы научимся определять нормативное и расчетное снеговое давление на горизонтальную проекцию покрытия для объектов в любой интересующей нас местности России.
Запомним несколько «аксиом». Если на простой односкатной или двускатной крыше угол уклона покрытия больше 60˚ , то считается, что снега на такой крыше быть не может (μ=0). Он весь «скатится». Если угол уклона покрытия меньше 30˚ , то считается, что весь снег на такой крыше лежит тем же слоем, как и на земле (μ=1). Все остальные случаи – промежуточные значения, определяемые линейной интерполяцией. Например, при угле равном 45˚ только 50% выпавшего снега будет лежать на кровле (μ=0,5).
Проектировщики ведут расчет по предельным состояниям, которые делят на две группы. Переход за предельные состояния первой группы это – разрушение и утрата объекта. Переход за предельные состояния второй группы это – превышение прогибами допустимых пределов и, как следствие, необходимость ремонта объекта, возможно — капитального. В первом случае в расчете используют расчетную снеговую нагрузку, равную увеличенной на 40% нормативной нагрузке. Во втором случае расчетная снеговая нагрузка – это нормативная снеговая нагрузка.
Расчет в Excel снеговой нагрузки по СП 20.13330.2011.
При отсутствии на вашем компьютере программы MS Excel, можно воспользоваться свободно распространяемой очень мощной альтернативой — программой OOo Calc из пакета Open Office.
Перед началом работы найдите в Интернете и скачайте СП 20.13330.2011 со всеми приложениями.
Часть важных материалов из СП 20.13330.2011 находятся в файле, который можно скачать по ссылке, размещенной в самом конце этой статьи.
Включаем компьютер и начинаем расчет в Excel снеговой нагрузки на покрытия.
В ячейки со светло-бирюзовой заливкой запишем исходные данные, выбранные по СП 20.13330.2011. В ячейках со светло-желтой заливкой считаем результаты. В ячейках с бледно-зеленой заливкой разместим исходные данные, мало подверженные изменениям.
В примечаниях ко всем ячейкам столбца C поместим формулы и ссылки на пункты СП 20.13330.2011!!!
1. Открываем Приложение Ж в СП 20.13330.2011 и по карте «Районирование территории Российской Федерации по весу снегового покрова» определяем для местности, где построено (или будет построено) здание номер снегового района. Например, для Москвы, Санкт-Петербурга и Омска – это III снеговой район. Выбираем соответствующую строку с записью III в поле с выпадающим списком, расположенном поверх
ячейки D2: =ИНДЕКС(G4:G11;G2)=III
Подробно о том, как работает функция ИНДЕКС совместно с полем со списком можно прочитать здесь.
2. Считываем массу снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли Sg в кг/м2 для выбранного района
в ячейке D3: =ИНДЕКС(H4:H11;G2)=183
3. Принимаем в соответствии с п. 10.5-10.9 СП 20.13330.2011 значение коэффициента, учитывающего снос снега с покрытий зданий ветром Ce
в ячейке D4: 1,0
Если не понимаете, как назначать Ce — пишите 1,0.
4. Назначаем в соответствии с п. 10.10 СП 20.13330.2011 значение термического коэффициента Ct
в ячейке D5: 1,0
Если не понимаете, как назначать Ct — пишите 1,0.
5. Назначаем в соответствии с п. 10.4 по Приложению Г СП 20.13330.2011 значение коэффициента перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии μ
в ячейке D6: 1,0
Вспоминаем «аксиомы» из предыдущего раздела статьи. Не помните и ничего не понимаете — пишите 1,0.
6. Считываем нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия S0 в кг/м2, рассчитанное
в ячейке D7: =0,7*D3*D4*D5*D6=128
S0=0.7*Ce*Ct*μ*Sg
7. Записываем в соответствии с п. 10.12 СП 20.13330.2011 значение коэффициента надежности по снеговой нагрузке γf
в ячейке D8: 1,4
8. И, наконец считываем расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия S в кг/м2, рассчитанное
в ячейке D9: =D7*D8=180
S=γf *S0
Таким образом, для «простых» зданий третьего снегового района при μ=1 расчетная снеговая нагрузка равна 180 кг/м2. Этому соответствует высота снежного покрова 0,90…0,45 м при плотности снега 200…400 кг/м3 соответственно. Выводы делать каждому из нас!
Статья написана не для специалистов, а для широкой аудитории.
Ссылка на скачивание файла: snegovaia-nagruzka (xls 1,05MB).
Статьи с близкой тематикой
Отзывы
15 комментариев на «Снеговая нагрузка»
Ваш отзыв
Посетители: 2,1 млн
Спасибо огромное. Нахожусь в том же регионе (Новосибирск), поэтому, достаточно Ваших расчётов. А ищу, собственно расчёт ж/б балки под плиты перекрытий, но нагрузки тоже нужны...
Евгений, спасибо за отзыв.
Обращаю Ваше внимание на то , что большая часть Новосибирской области находится в IV-ом снеговом районе!!! А это уже 240 кг/кв.м , а не 180 кг/кв.м, как в III-ем!
В файле для скачивания есть новая карта районов.
Как рассчитать какой вес выдержит готовый фундамент если он ленточный, но изготовлен в виде двутаврового сечения со стекло-пластиковой арматурой
Ответить на Ваш вопрос невозможно.
Во-первых нужно знать характеристики грунта, во-вторых размеры фундамента, в-третьих механические свойства материала фундамента и в-четвертых... нужно найти инженера-проектировщика строителя.
Александр, спасибо большое за Ваш труд!
Сейчас пытаюсь вести расчёты на крышу теплицы из поликарбоната.
С уважением, Валерий!
Здравствуйте!
Я из Норильска.
Хочу поблагодарить Вас за предоставленный материал!
Добрый день! Спасибо за предоставленную схему расчета!
Спасибо Александр!
Так уж получается, что проектировщиков приходится перепроверять … с вашей помощью. Разные они … рынок, понимаете ли…" насчитают и нарисуют " и « найдут обоснование» на любой кошелек . Наблюдаем строительство целых поселков в Лен.области например с каркасами из 145//45 доски, гордо именуемой -брусом! Представляете такие стены и кровлю?
И все по проекту …
Лучше уж самим что то разузнать … чтобы не впарили такой « домик Ниф-Нифа»
Спасибо Александр!
Сейчас занимаюсь расчётом снеговой нагрузки на работе, проектирую навес 7×18м., хотя не строитель.
Коэффициент Се может быть больше 1, в случае односкатной крыши и направлении ветра со стороны более высокой, при этом будет образовываться сугроб. По СНИП-у в этом случае Се=1.25, для Новосибирска получается S=294кг/м2 При плотности 400...200кг/м2. высота сугроба на крыше будет 0.75...1.5м... Надо ещё учитывать ветровую нагрузку, хотя по сравнению со снеговой она намного меньше.
Спасибо за комментарий, Сергей.
Насчет коэффициента Се — принимается.
Прошу помощи.
На крыше с углом наклона лежало более 50 см снега с подветренной стороны. Были и дожди и обильное таяние снега попеременно с заморозком.
Какая примерная нагрузка была приложена на крышу. Изначально крыша должна держать 240кг/м'2.
Андрей, если предположить крайнюю ситуацию, что у Вас на крыше 50-и сантиметровый слой плотного льда, то нагрузка: 1*1*0,5*0,9=0,45 т/м2=450 кг/м2.
В реальности плотность снежно-ледяной смеси редко превышает 0,7 т/м3. При этом нагрузка:
1*1*0,5*0,7=0,35 т/м2=350 кг/м2.
Спасибо огромное.
Огромное спасибо
ваш сайт практически учебник жизни :)
2011 году крышу торгового комплекса О'КЕЙ в Санкт-Петербурге продавило снегом.
Вроде там даже кто-то пострадал...
И тут же наши строительные учёные увеличили норматив для Санкт-петербурга со 120 до 180 кг на метр квадратный.
Как говорится, в случае заинтересованности особо ответственных товарищей — значение синуса может достигать 2 :)