Нагрузка от падения снега

Нагрузка от падения снега

ГОСТ Р ИСО 4355-2016

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Определение снеговых нагрузок на покрытия

Bases for design of structures. Determination of snow loads on roofs

Дата введения 2017-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом «Научно-исследовательский центр «Строительство» (АО «НИЦ «Строительство»), Центральным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-исследовательский центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 4355:2013* «Основы строительных конструкций. Метод определения снеговых нагрузок на крыши» (ISO 4355:2013 «Bases for design of structures — Determination of snow loads on roofs», IDT).

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных европейских стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Интенсивность и распределение снеговой нагрузки на покрытия могут быть описаны как функции климатических условий, топографических особенностей, формы сооружения, материала кровли, потока тепла через покрытие и времени. В настоящее время для определения таких функций имеется весьма ограниченный набор данных локального характера, вследствие чего в рамках настоящего стандарта было принято решение о рассмотрении вышеуказанной задачи в полувероятностной постановке.

Характеристическое (нормативное) значение снеговой нагрузки на площадь покрытия или на любую другую площадку над землей, подверженную накоплению снега, определено в настоящем стандарте как функция характеристического (нормативного) значения веса снегового покрова s для заданного района и коэффициента формы, описываемого мультипликативной функцией, в которой различные физические параметры представлены номинальными коэффициентами.

Значения коэффициентов формы будут зависеть от климатических условий, в особенности от продолжительности снегового сезона, от ветра, топографии местности, геометрии рассматриваемого сооружения и окружающих зданий, материала кровли, изоляции здания и т.п. Снег может перераспределяться под действием ветра, талая вода может стекать на отдельные участки и снова замерзать; снег может сползать или перемещаться.

Для обеспечения возможности применения ИСО 4355 в каждой стране должны быть установлены национальные данные о географическом распределении веса снегового покрова на ее территории в виде карт и/или другой информации. Процедуры статистической обработки метеорологических данных описаны в приложении А.

1 Область применения

В настоящем стандарте устанавливаются методы определения снеговой нагрузки на покрытия.

ИСО 4355 может служить основой для разработки национальных стандартов по определению снеговых нагрузок на покрытия.

Статистические данные по весу снегового покрова в виде карт районирования, таблиц или формул следует принимать по национальным стандартам.

Коэффициенты формы, представленные в настоящем стандарте, предназначены для применения при проектировании и поэтому могут использоваться непосредственно в тех случаях, когда отсутствует обоснование применения иных значений.

Для определения снеговых нагрузок на покрытия нестандартной формы или форм, не охватываемых настоящим стандартом, рекомендуется проводить специальные исследования. Такие исследования могут включать в себя испытания на масштабных моделях в аэродинамической трубе или в водяном лотке, специально оборудованных для воспроизведения явления снегонакопления, и должны включать в себя методы учета местных метеорологических статистических данных.

Примеры использования численных методов, исследований на масштабных моделях и сопутствующих методов статистического анализа описаны в приложении G.

Приложения, в которых описаны методы определения характеристического значения веса снегового покрова, коэффициента защищенности, термического коэффициента и нагрузок на снегозадерживающие преграды, являются справочными ввиду ограниченного количества документальных источников и доступных научных результатов.

В некоторых регионах в отдельные зимы с аномальными погодными условиями могут быть жесткие условия нагружения, не предусмотренные настоящим стандартом.

Указание стандартных процедур и средств измерений не входит в задачи настоящего стандарта.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт*, целиком или по частям, который является обязательным к применению. Для датированной ссылки применяют только указанное издание. Для недатированной ссылки применяют последнее издание документа, на который имеется ссылка (включая все поправки).

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

ISO 2394 , General principles on reliability for structures (Общие принципы надежности конструкций)

На момент подготовки к печати ИСО 2394:1998 находился на стадии пересмотра. В настоящее время действует ИСО 2394:2015.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 характеристическое (нормативное) значение веса снегового покрова (characteristic value of snow load on the ground) s : Нагрузка с заданной ежегодной вероятностью ее превышения.

Примечание 1 — Ее значение выражается в килоньютонах на квадратный метр, кН/м .

Примечание 2 — В метеорологии применяется также термин-эквивалент «вес снегового покрова земли» (weight of the ground snow cover).

3.2 коэффициент формы (shape coefficient) : Коэффициент, определяющий значение и распределение снеговой нагрузки на покрытие по поперечному сечению строительного объекта и зависящий в основном от геометрических свойств покрытия.

3.3 значение снеговой нагрузки на покрытия (value of snow load on roofs) s: Функция характеристического (нормативного) значения веса снегового покрова s и соответствующих коэффициентов формы.

Примечание 1 — Значение s зависит также от защищенности кровли и теплового режима здания.

Примечание 2 — Данное определение относится к площади горизонтальной проекции покрытия.

Примечание 3 — Данное значение выражается в килоньютонах на квадратный метр, кН/м .

3.4 базовый коэффициент по нагрузке (basic load coefficient) : Коэффициент, определяющий снижение снеговой нагрузки на покрытие в зависимости от уклона кровли и от коэффициента С , характеризующего материал поверхности кровли.

3.5 коэффициент переноса нагрузки (drift load coefficient) : Коэффициент, определяющий значение и перераспределение дополнительной нагрузки на подветренную сторону или часть покрытия в зависимости от защищенности покрытия от ветра С и от геометрического профиля покрытия.

3.6 коэффициент сползания нагрузки (slide load coefficient) : Коэффициент, определяющий значение и распределение нагрузки, сползающей на нижнюю часть покрытия или на кровлю нижнего уровня.

3.7 коэффициент защищенности (exposure coefficient) C : Коэффициент, учитывающий влияние открытости кровли воздействию ветра.

3.8 коэффициент защищенности для малых покрытий (exposure coefficient for small roofs) C : Коэффициент защищенности для покрытий длиной менее 50 м.

3.9 эффективная длина покрытия (effective roof length) : Длина покрытия, определяемая коэффициентом защищенности, заданным как функция размеров покрытия.

3.10 термический коэффициент (thermal coefficient) C : Коэффициент, определяющий изменение снеговой нагрузки на покрытие как функцию теплового потока через кровлю.

Примечание — В некоторых случаях C может быть больше единицы. Порядок действий в этих случаях описывается в 6.2 и приложении D.

3.11 коэффициент по материалу поверхности кровли (surface material coefficient) C : Коэффициент, определяющий снижение снеговой нагрузки на наклонные покрытия из кровельных материалов с малой шероховатостью поверхности.

3.12 эквивалентная плотность снега (equivalent snow density) : Значение плотности при вычислении ежегодного максимума веса снегового покрова по ежегодному максимуму высоты снегового покрова.

3.13 плотность снега (snow density) : Отношение веса снегового покрова к высоте снегового покрова.

4 Снеговые нагрузки на покрытия

4.1 Обобщенная функция, описывающая интенсивность и распределение снеговой нагрузки на покрытия

Формально снеговую нагрузку на покрытия можно определить как функцию нескольких параметров:

, (1)

где обозначения представлены в разделе 3.

Если параметры С , C и С принимаются постоянными для покрытия или поверхности кровли, то , , и обычно изменяются в пределах кровли.

4.2 Приближенные формы представления снеговой нагрузки на покрытия

В настоящем стандарте полная снеговая нагрузка на покрытие представлена комбинацией трех составляющих: базовой , от переноса и от сползания . Таким образом, для наихудших условий (подветренная сторона нижней кровли):

где «+» обозначает совместное действие.

Воздействие различных параметров упрощается при введении мультипликативных функций:

, (3)

, (4)

Источник

Снеговая нагрузка на кровлю: расчет и нормативное значение по СНиП

При строительстве крыши одним из важных технических решений является расчет максимальной снеговой нагрузки, определяющий конструкцию стропильной системы, толщину элементов несущей конструкции. Для России нормативное значение снеговой нагрузки находится по специальной формуле с учетом района местонахождения дома и норм СНиП. Для снижения вероятности последствий от чрезмерного веса снежной массы, при проектировании кровли обязательно выполняют расчет значения нагрузки. Особое внимание уделяется необходимости установки снегозадержателей, препятствующих схождению снега со свеса крыши.

Кроме оказания чрезмерной нагрузки на крышу, снежная масса, иногда, является причиной протечек в кровле. Так, при образовании полосы наледи, свободный сток воды становится невозможным и талый снег вероятней всего попадет в подкровельное пространство. Самые большие снегопады приходятся на долю горных районов, где снежный покров достигает нескольких метров в высоту. Но, наиболее негативные последствия от нагрузки происходят при периодическом оттаивании, наледи и промерзании. При этом возможны деформации кровельных материалов, неправильная работа водосточной системы и лавинообразный поток снега с крыши дома.

Факторы влияния снеговой нагрузки

При расчете нагрузки от снежных масс на скатную кровлю следует учитывать тот факт, что до 5% массы снега испаряется в течение суток. В это время он может сползать, сдуваться ветром, покрываться настом. Вследствие этих трансформаций возникают следующие негативные последствия:

• нагрузка от слоя снега на несущую конструкцию кровли имеет свойство возрастать в несколько раз при резком потеплении с последующим морозом; это вызывает превышение нагрузки, расчет которой выполнялся некорректно; стропильная система, гидроизоляция и теплоизоляция при этом подвергаются деформациям;
• кровля сложной формы с многочисленными примыканиями, переломами и другими архитектурными особенностями, имеет свойство собирать снег; это способствует неравномерной нагрузке, что не всегда учитывается при расчете;

снег, который сползает к карнизу, собирается возле краев и предоставляет опасность для человека; по этой причине в районах с большим количеством осадков рекомендуется заблаговременно устанавливать снегозадержатели;

сползание снега с карниза может повредить водосточную систему; во избежание этого нужно своевременно очищать крышу или применять снегозадержатели.

Способы очистки крыши от снега

Целесообразным выходом из ситуации является ручная очистка. Но, исходя из безопасности для человека, выполнять подобные работы крайне опасно. По этой причине расчет нагрузки оказывает значительное влияние на конструкцию кровли, стропильной системы и других элементов крыши. Давно известно, что чем круче скаты, тем меньше снега задержится на крыше. В регионах с большим количеством осадков в зимний период года угол наклона кровли составляет от 45° до 60°. При этом расчет показывает, что большое количество примыканий и сложных соединений обеспечивает неравномерную нагрузку.

Для предотвращения образования сосулек и наледи применяют системы кабельного обогрева. Нагревательный элемент устанавливают по периметру крыши прямо перед водосточным желобом. Для управления системой подогрева используют автоматическую систему управления или вручную контролируют весь процесс.

Расчет массы снега и нагрузки по СНиП

При снегопаде нагрузка может деформировать элементы несущей конструкции дома, стропильную систему, кровельные материалы. С целью предотвращения этого на стадии проектирования выполняют расчет конструкции в зависимости от воздействия нагрузки. В среднем снег весит порядка 100кг/м 3 , а в мокром состоянии его масса достигает 300 кг/м 3 . Зная эти величины, достаточно просто можно рассчитать нагрузку на всю площадь, руководствуясь всего лишь толщиной снегового слоя.

Толщина покрова должна измеряться на открытом участке, после чего это значение умножают на коэффициент запаса — 1,5. Для учета региональных особенностей местности в России используют специальную карту снеговой нагрузки. На её основе построены требования СНиП и других правил. Полная снеговая нагрузка на крышу рассчитывается при помощи формулы:

где S – полная снеговая нагрузка;

S_расч. – расчетное значение веса снега на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли;

μ – расчетный коэффициент, учитывающий наклон кровли.

На территории России расчетное значение веса снега на 1м 2 в соответствии со СНиП принимается по специальной карте, которая представлена ниже.

СНиП оговаривает следующие значения коэффициента μ:

• при уклоне крыши менее, чем 25° его значение равняется единице;
• при величине уклона от 25° до 60° он имеет значение 0,7;
• если уклон составляет более 60° , расчетный коэффициент не учитывается при расчете нагрузки.

Друзья, У-ра, свершилось и мы рады представить вам онлайн калькулятор для расчета снеговой и ветровой нагрузки, теперь вам не нужно ничего прикидывать на листочке или в уме, все просто указал свои параметры и получил сразу нагрзку. Кроме этого калькулятор умеет считать глубину промерзания грунта, если вам известен его тип. Вот ссылка на калькулятор -> Онлайн Калькулятор снеговой и ветровой нагрузки. Кроме этого у нас появилось много других строительных калькуляторов посмотреть список всех вы можете на этой странице: Строительные калькуляторы

Наглядный пример расчета

Возьмем кровлю дома, который находится в Московской области и имеет уклон 30°. В этом случае СНиП оговаривает следующий порядок производства расчета нагрузки:

1. По карте районов России определяем, что Московский регион находится в 3-м климатическом районе, где нормативное значение снеговой нагрузки составляет 180 кг/м 2 .
2. По формуле из СНиП определяем полную нагрузку:180×0,7=126 кг/м 2 .
3. Зная нагрузку от снежной массы, делаем расчет стропильной системы, которая подбирается исходя из максимальных нагрузок.

Установка снегозадержателей

Если расчет выполнен правильно, тогда снег с поверхности крыши можно не убирать. А для борьбы с его сползанием с карниза используют снегозадержатели. Они очень удобны в эксплуатации и освобождают от необходимости удаления снега с кровли дома. В стандартном варианте применяют трубчатые конструкции, которые способны работать, если нормативная снеговая нагрузка не превышает 180 кг/м 2 . При более плотном весе используют установку снегозадержателей в несколько рядов. СНиП оговаривает случаи использования снегозадержателей:

• при уклоне 5% и более с наружным водостоком;
• снегозадержатели устанавливают на расстоянии 0,6-1,0 метра от края кровли;
• при эксплуатации трубчатых снегозадержателей под ними должна предусматриваться сплошная обрешетка крыши.

Также СНиП описывает основные конструкции и геометрические размеры снегозадержателей, места их установки и принцип действия.

Плоские кровли

На плоской горизонтальной поверхности скапливается максимально возможное количество снега. Расчет нагрузок в этом случае должен обеспечивать необходимый запас прочности несущей конструкции. Плоские горизонтальные крыши практически не строят в районах России с большим количеством атмосферных осадков. Снег может скапливаться на их поверхности и создавать чрезмерно большую нагрузку, которая не учитывалась при расчете. При организации водосточной системы с горизонтальной поверхности прибегают к установке подогрева, который обеспечивает стекание воды с крыши.

Уклон в сторону водосточной воронки должен быть не менее 2°, что даст возможность собирать воду со всей кровли.

При строительстве навеса для беседки, стоянки автомобиля, дачного домика особое внимание уделяют расчету нагрузки. Навес в большинстве случаев имеет бюджетную конструкцию, которая не предусматривает влияния больших нагрузок. С целью увеличения надежности эксплуатации навеса используют сплошную обрешетку, усиленные стропила и другие конструктивные элементы. Используя результаты расчета можно получить заведомо известное значение нагрузки и использовать для строительства навеса материалы необходимой жесткости.

Расчет основных нагрузок дает возможность оптимально подойти к вопросу выбора конструкции стропильной системы. Это обеспечит длительную службу кровельного покрытия, повысит его надежность и безопасность эксплуатации. Установка возле карниза снегозадержателей позволяет обезопасить людей от сползания опасных для человека снежных масс. В дополнение к этому отпадает необходимость ручной очистки. Комплексный подход в проектировании кровли также включает вариант монтажа системы кабельного обогрева, которая будет обеспечивать стабильную работу водосточной системы при любой погоде.

Источник