Расчет снеговой нагрузки

Расчет снеговой нагрузки производится согласно СНиП 2.01.07-85* или согласно СП 20.13330.2011. На данный момент СНиП является обязательным к исполнению, а СП носит рекомендательный характер, но в общем в обоих документах написано одно и тоже.

Прежде всего необходимо определить что такое нормативная снеговая нагрузка и что такое расчетная снеговая нагрузка.

Нормативная нагрузка — это наибольшая нагрузка, отвечающая нормальным условиям эксплуатации, учитываемая при расчетах на 2-е предельное состояние (по деформации). Нормативную нагрузку учитывают при расчетах на прогибы балок, при расчетах по раскрытию трещин в ж.б. балках (когда не применяется требование по водонепроницаемости).

Расчетная нагрузка — это произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке. Данный коэффициент учитывает возможное отклонение нормативной нагрузки в сторону увеличения при неблагоприятном стечении обстоятельств. Для снеговой нагрузки коэффициент надежности по нагрузке равен 1,4 т.е. расчетная нагрузка на 40% больше нормативной. Расчетную нагрузку учитывают при расчетах по 1-му предельному состоянию (на прочность). В расчетных программах, как правило, учитывают именно расчетную нагрузку.

Ну и сразу бросается в глаза то, что по СНиП 2.01.07-85* мы считаем расчетную нагрузку, а нормативную получаем умножением расчетной на коэффициент 0,7 (1/1,4=0,714). В новом СП 20.13330.2011 мы наоборот считаем нормативную снеговую нагрузку, а расчетную получаем умножением нормативной на коэффициент 1,4.

Я рекомендую для расчетов снеговой нагрузки использовать формулу по СНиП 2.01.07-85* т.к. во-первых это действующий СНиП, во-вторых в программах задают расчетную нагрузку, а нормативную она и сама определяет, в-третьих значение расчетной нагрузки по новому СП будут на 2% меньше (т.к. вначале считается нормативная нагрузка с коэффициентом 0,7, затем умножается на коэффициент 1,4, в итоге получаем 0,7*1,4=0,98).

Поэтому давайте рассмотрим определение расчетной снеговой нагрузки согласно СНиП 2.01.07-85*.

Определение расчетной нагрузки

Расчетная снеговая нагрузка определяется по формуле:

f3011

в оригинальной формуле, приведенной в СНиП 2.01.07-85* нет коэффициентов Ce и Ct, но эти коэффициенты есть в пунктах СНиП, поэтому я их привел и здесь.

Вес снегового покрова Sg

Sg  в формуле — это расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии по данным таблицы 4 СНиП 2.01.07-85* в зависимости от района строительства

sneg010

Снеговой район определяем по карте №1 приложения 5 (карта с нового СП ничем не отличается от карты в СНиП, сохраните чтобы увеличить изображение)

sneg020

Снеговая нагрузка на Сахалине определяется по карте 1а СНиП 2.01.07-85*

1a

 

В новом СП карта снеговых нагрузок для Сахалина выглядит иначе:

1asp

Какой из этой карты верить? Чтобы быть на 100% уверенным нужно запросить данные по снеговой нагрузке в РОСГИДРОМЕТЕ. По Сахалину в СНиП занижены снеговые нагрузки для некоторых районов. В частности там есть районы, снеговая нагрузка в которых достигает 1000 кг/м². Чтобы узнать вес снегового покрова на о. Сахалин нужно заглянуть в «Рекомендации по расчету снеговых нагрузок на сооружения в Сахалинской области».

В следующей таблице приведены рекомендуемые нагрузки снега для о. Сахалин

snowinsahalin

Как видим снеговые нагрузке выше чем в СНиП, но я в своей практике больше не встречал таких отклонений от СНиП, поэтому думаю можно принимать снеговую нагрузку для остальных районов на основе СНиП 2.01.07-85*.

Вот пара фотографий с острова Сахалин, для тех кто не верит что могут быть такие снеговые нагрузки

snow010

snow020

snow030

Кроме того данные по снеговой нагрузке вы можете найти в ТСН (Территориальные строительные нормы).

Бывает, что в территориальных нормах требования по снеговой нагрузке меньше чем в СНиП, но хочу отметить один важный момент: ТСН носит рекомендательный характер, СНиП обязательный, т.е. если в ТСН снеговая нагрузка ниже чем в СНиП, то нужно пользоваться данным по СНиП. Например есть ТСН по нагрузкам для Краснодарского края (ТСН 20-302-2002), в нём приведена карта районирования веса снегового покрова. Часть территории Краснодарского края отмечена как 1-ый снеговой район, тогда как в СНиП это 2-ой снеговой район (т.е. нагрузка по СНиП выше). Если вы строите коттедж или другой объект, не подлежащий экспертизе, то по согласованию с заказчиком вы можете снизить снеговыу нагрузку в этих районах до 1-го. Но если объект подлежит экспертизе, то снеговая нагрузка должна приниматься по СНиП если в ТСН она не будет выше.

Коэффициент μ

μ — это коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, рассчитываемый согласно приложению 3 СНиП 2.01.07-85*. Этот коэффициент отражает форму кровли. Промежуточные значения коэффициента μ определяются линейной интерполяцией.

Для плоской кровли этот коэффициент равен единице. В местах выступов (зенитные фонари, парапеты, примыкание к стене) образуются снеговые мешки, что и отражается в коэффициенте μ, но это тема для отдельной статьи.

Для двухскатной кровли коэффициент μ зависит от уровня уклона:

1) при угле наклона до 30° коэффициент μ равен единице (согласно СНиП 2.01.07-85* до 25°, согласно СП 20.13330.2011 до 30°, лучше принимать до 30° μ=1 т.к. это будет в запас);

2)при угле наклона кровли от 20° до 30° коэффициент μ равен для одной стороны ската 0,75, для другой 1,25;

sneg031

3) при угле наклона кровли от 10° до 30° и наличии аэрационных устройств по коньку покрытия коэффициент μ принимается по следующей схеме:

sneg040

4) при угле наклона кровли в промежутке от 10° до 30° считаются по нескольким вариантам, которые приведены выше, в том числе и с  μ=1 и принимается наихудший вариант;

5) при угле выше 60°  коэффициент μ принимается равным нулю, т.е. снеговая нагрузка не действует на кровлю со слишком большим углом наклона;

6) промежуточные значения следует определять методом линейной интерполяции, т.е. для угла 45°  коэффициент μ будет равен 0,5 (30°=1, 60°=0).

Особенно стоит обратить внимание на коэффициент μ при расчете снеговой нагрузки на ступенчатой кровле. Возле стены образуется снеговой мешок, а с верхнего ската снег сбрасывается на нижнюю и здесь  μ может быть равен даже 6.

Я не буду расписывать здесь остальные варианты, посмотрите их в приложении 3 СНиП 2.01.07-85*, а некоторые особенно актуальные мы рассмотрим позже.

Коэффициент Ce

Помимо этих составляющих есть еще 2-а, которые не учтены в формуле СНиП 2.01.07-85*, но есть примечания по их учету (в формулу выше я эти коэффициенты вставил чтобы было понятнее). Это коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под давлением ветра (Ce) и термический коэффициент, учитывающий таяние снега при выделении тепла зданием (Ct). В СП 20.13330.2011 эти коэффициенты введены в формулу, а в СНиП 2.01.07-85* они описываются пунктами 5,5 и 5,6.

Коэффициент Ce учитывающий снос снега с покрытий зданий под давлением ветра учитывается для плоских (с уклонами до 12% или 6°) кровель однопролетных или многопролетных зданий без зенитных фонарей или других выступающих частей кровли, если здание строится в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца более чем 2 м/с.

sneg050

где V — это скорость ветра в м/с (принимается по карте 2 СНиП 2.01.07-85);

k — коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по таблице 6 СНиП 2.01.07-85*

b — ширина покрытия, принимаемая не более 100м.

Коэффициент k определяется по таблице 6 СНиП 2.01.07-85* в зависимости от типа местности:

А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

C — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25м.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны на расстоянии 30h (h — высота здания) — при высоте здания до 60 м и 2 км — при большей высоте.

sneg060

z в данной таблице это высота здания до уровня рассматриваемой кровли.

Для покрытий с уклонами от 12 до 20% (от 6° до 11°) однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах с v≥4 м/с, Ce=0.85.

Средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца следует принимать по карте 2 приложения 5 СНиП 2.01.07-85*. Ниже приведена карта скорости ветра согласно СП 20.1333.2011.

skorost-vetra

Цифрой на карте указана скорость ветра в м/с.

Снижение нагрузки, учитывающее снос снега, не предусматривается:

1) на покрытия зданий в районах со среднемесячной температурой воздуха в январе выше минус 5°С (см.карту 5 СНиП 2.01.07-85*);

karta 5 SNiP 2.01.07-85

2) на покрытия зданий, защищенных от прямого воздействия ветра соседними более высокими зданиями, удаленными менее чем на 10h, где h — разность высот соседнего и проектируемого зданий;

3) на участки покрытий, примыкающих к препятствиям (стенам, парапетам и др.) которые мешают сносу снега (см. схемы 8-11 приложения 3 СНиП 2.01.07-85*).

Думаю нужно также учесть и застройку территории в будущем т.к. если рядом с вашим зданием построят более высокое, то снос снега уменьшится. Я рекомендую использовать коэффициент Ce равным единице, т.к. не факт, что со временем здание не закроет более высокое.

Коэффициент Ct

Для неутепленных покрытий цехов с повышенными тепловыделениями при уклонах выше 3% коэффициент Ct=0.8.

Но я рекомендую всегда брать его равным единице т.к. производство может остановиться на переоборудование или просто временно остановить производство (например на каникулы) и в этом случае снег таять не будет.

Литература

Прежде всего всегда нужно иметь под рукой СНиП 2.01.07-85* (в формате pdf);

а также СП 20.13330.2011 (без карт, но с распознанным текстом в формате pdf); (с картами в формате pdf)

статья про снеговые нагрузки на о. Сахалин (в формате pdf)

This article has 3 Comments

  1. Не ясно все таки: какова величина длительной части снеговой нагрузки? Где конкретно указано? В СП указано, что снеговая нагрузка считается кратковременной, а в примерах разные величины, то 0,3, то 0,7 , то 0,35

  2. Спасибо!
    Снеговые нагрузки изменились: карта; величины нормативной снеговой нагрузки; схемы загружения.
    Если интересно, то могу «снабжать» видео лекциями youtube с выводом формул к СП 20.13330.
    https://www.youtube.com/watch?v=7abf5xVWoIs

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *