определение снеговой нагрузки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СНЕГОВОЙ НАГРУЗКИ
НА НЕСТАНДАРТНЫЕ УЧАСТКИ ПОКРЫТИЙ ЗДАНИЙ
Никулина О.В.
Оренбургский государственный университет, г.Оренбург
Снеговая нагрузка на покрытия зданий является одной из основных
нагрузок, определяющих напряженно-деформированное состояние несущих
конструкций, и от правильности ее определения и приложения зависят
параметры сечений и показатели эффективности применяемых конструкций и
материалов.
Вопросам определения снеговой нагрузки на покрытия зданий всегда
уделялось достаточно большое значение, особенно после участившихся аварий
зданий из-за обрушения покрытий в конце прошлого столетия. В результате
анализа причин обрушений конструкций покрытий и исследования параметров
отложений снега на них, в действующий на территории России нормативный
документ [1] внесены принципиальные изменения в части численных значений
снеговых нагрузок и районирования территории страны по значению снеговой
нагрузки на один квадратный метр горизонтальной поверхности земли.
Вместе с тем, принципиальные изменения в наиболее характерные схемы
распределения снеговой нагрузки по покрытиям зданий и сооружений в новом
нормативном документе [2] не появились. В частности, открытым остается
вопрос определения коэффициента  на участках покрытий между близко
расположенными возвышающимися над кровлей вентиляционными шахтами,
системами кондиционирования воздуха и другими надстройками, а также на
участках покрытий у рекламных щитов. Кроме того, в отличие от действующих
Еврокодов, СНиП «Нагрузки и воздействия» не устанавливает значения
снеговой нагрузки на карнизных участках покрытий и не дает рекомендаций по
наложению зон повышенных отложений снега на участках покрытий с
перепадами высот.
Рассмотрим один из оговоренных случаев определения снеговой нагрузки
на участке между параллельно расположенными выступающими над кровлей
элементами: вентиляционной шахтой и блоком управления системой
кондиционирования воздуха (рисунок 1).
Коэффициент  перехода от снеговой нагрузки на горизонтальную
поверхность земли к нагрузке на участки покрытия, примыкающие к
вентиляционной шахте, определяется по схеме Г.11 [2] и принимается
постоянным в пределах теневой зоны шахты. В частности, для диагонального
размера вентиляционной шахты d, находящегося в интервале 1,5<d≤ 5,
коэффициент  определяется по формуле:
2h

 1,5 ,
(1)
S0
где h – высота вентиляционной шахты над поверхностью кровли, м;
S0 – нормативная снеговая нагрузка, кПа.
Рисунок 1 – Иллюстрации к определению снеговой нагрузки
на участке между вентшахтой и техническим блоком
Для отдельно стоящего технического блока системы кондиционирования
воздуха с диагональными размерами, попадающими в оговоренный интервал,
значение коэффициента  определяется аналогично. А как следует определять
коэффициент  на участке кровли между блоком кондиционирования и
вентиляционной шахтой при их расположении в створе, но на некотором
удалении l друг от друга (рисунок 1)? Вначале необходимо определиться с
механизмом накопления снега у стенок вентиляционной шахты или
технического блока кондиционирования. Образование повышенных отложений
снега на участках кровли, примыкающих к стенкам оговоренных конструкций и
оборудования, происходит за счет переноса снега ветром с незащищенных
поверхностей кровли с наветренной стороны. При этом среднюю плотность
снега в зависимости от степени его увлажнения рекомендуется принимать 200300кг/м3 [3]. В случае рассматриваемой ситуации и шахта, и технический блок
являются друг для друга препятствием, ограничивающим ветровой поток
соответствующего направления. Теневая зона вентиляционной шахты имеет
максимальный размер в направлении, перпендикулярном продольным граням
стенок, в сторону технического блока системы кондиционирования b1=2h≤2d.
Снежная масса должна переноситься в эту область с остальной поверхности
кровли с наветренной стороны. Аналогично формируются зоны повышенного
отложения снега и у технического блока кондиционирования воздуха.
В том случае, если одностороннее препятствие располагается в пределах
теневой зоны одной из рассматриваемых конструкции или на расстоянии, не
превышающем сумму максимальных длин участков теневых зон
рассматриваемых конструкций, может возникнуть несколько подходов к
определению коэффициентов  на участке кровли между ними.
Один из них основан на принципе наложения теневых зон конструкций с
суммированием численных значений расчетных снеговых нагрузок (или
коэффициентов  ) в общей зоне. При таком подходе снеговая нагрузка на
рассматриваемом участке между конструкциями, возвышающимися над
кровлей, может в четыре и более раза превышать значение нагрузки на участках,
расположенных вне зоны влияния конструкций, что противоречит физической
природе образования «снеговых мешков».
При втором подходе [3] предлагается весь объем, расположенный между
рассматриваемыми конструкциями, заполнить снегом с плотностью  =2-3кН/м3
и определить снеговую нагрузку на этом участке покрытия по формуле:
S max    hmin ,
(2),
где hmin – минимальная высота конструкций над поверхностью кровли.
То есть, например, при hmin=1,5м максимальная снеговая нагрузка
составит 3-4,5кПа, что в пересчете на IV снеговой район дает численное
значение коэффициентов  =1,25-1,88.
Третий подход предполагает наличие так называемых «мертвых зон» на
участке взаимного влияния соседних конструкций или другого выступающего
над кровлей оборудования (рисунок 1). В пределах такого участка
предполагается, что снег на эту площадь попадает только за счет вертикального
падения и частично сдувается за счет продольных ветровых потоков, скорость
которых увеличивается за счет образования эффекта «аэродинамической
трубы». Таким образом, даже в запас несущей способности конструкций на
рассматриваемом участке между вентиляционной шахтой и техническим блоком
кондиционирования воздуха значение коэффициента  предлагается считать
равным единице.
Вполне очевидно, что именно третий подход наиболее адекватно
отображает физический смысл явлений, происходящих на участке между
конструкциями, возвышающимися над поверхностью кровли, и его можно было
бы рекомендовать при определении снеговой нагрузки на оговоренном участке.
Список литературы
1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России. – М.: ГУП
ЦПП, 2003. – 44 с. – ISBN 5-88111-203-2
2.СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная
редакция СНиП 2.01.07-85*[Электронный ресурс]: Электронный фонд правовой
и
нормативно-технической
документации.
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200084848 -22.12.2014.
3. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения/В.Н. Гордеев, А.И.
Лантух-Лященко, В.А. Пашинский, А.В. Перельмутер, С.Ф. Пичугин; Под общей
ред. А.В. Перельмутера. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов,
2008. – 482с. – ISBN 978-593093-404-5