Jak vypočítat váhu sněhu?

Téma sněhu v září není příliš aktuální ani pro nás, obyvatele Sibiře. Nicméně. „sáně“ by již měly být hotové, přestože stále pokračujeme v jízdě na „kárách“. Okamžiky, které mě napadají, jsou po vydatném sněžení v zimě a před roztáním sněhu na jaře.

. majitelé různých budov – od lázní, přístřešků a skleníků až po obrovské bazény, stadiony, dílny, sklady – si lámou hlavu nad dvěma otázkami, které z toho vyplývají: „Vydrží nebo neodolá střecha mase sněhu nahromaděného na ní? Mám ten sníh shodit ze střechy, nebo ne?”

Zatížení střechy sněhem je vážný problém a nemůže tolerovat amatérský přístup. Pokusím se co nejstručněji a nejsrozumitelněji podat informace o sněhu a poskytnout pomoc při řešení výše uvedených problémů.

Kolik váží sníh?

Každý, kdo musel odhazovat sníh, ví, že sníh může být velmi lehký a neuvěřitelně těžký.

Nadýchaný lehký sníh, který napadl za poměrně mrazivého počasí s teplotou vzduchu asi -10˚C, má hustotu asi 100 kg/m3.

Na konci podzimu a na začátku zimy bývá měrná hmotnost sněhu ležícího na vodorovných a mírně nakloněných plochách obvykle 160 ± 40 kg/m3.

Při delším tání začíná výrazně narůstat měrná hmotnost sněhu (sníh „sedí“ jako na jaře), někdy dosahuje hodnot 700 kg/m3. Proto je v teplejších oblastech hustota sněhu vždy větší než v chladných severních oblastech.

Do poloviny zimy se sníh vlivem slunce, větru a tlaku horních vrstev závějí na spodní vrstvy utuží. Specifická hmotnost se rovná 280±70 kg/m3.

Koncem zimy, pod vlivem intenzivnějšího slunce a únorových větrů, může hustota sněhové krusty dosáhnout 400±100 kg/m3, někdy až 600 kg/m3.

Na jaře, před silným táním, může být měrná hmotnost „mokrého“ sněhu 750±100 kg/m3, což se blíží hustotě ledu – 917 kg/m3.

Sníh, který byl shrabován na hromady a házen z místa na místo, zdvojnásobuje svou specifickou hmotnost.

Nejpravděpodobnější průměrná hustota „suchého“ utlačeného sněhu je v rozmezí 200. 400 kg/m3.

Odstraňovat sníh ze střech nebo ne?

Je nutné pochopit jednoduchou věc – hmotnost sněhu ležící na střeše, při absenci sněhu, zůstává nezměněna bez ohledu na hustotu. To znamená, že skutečnost, že sníh „ztěžkl“, nezvýšil zatížení střechy.

Nebezpečí spočívá v tom, že vrstva sypkého sněhu dokáže absorbovat srážky v podobě deště jako houba. Pak se celková masa vody v různých podobách umístěná na střeše prudce zvýší – zejména při absenci drenáže, a to je velmi nebezpečné.

Chcete-li správně odpovědět na otázku o odstraňování sněhu ze střechy, musíte vědět, pro jaké zatížení je určena a postavený. Musíte vědět, jaký je tlak rozložené zátěže – kolik kilogramů na metr čtvereční – střechu opravdu vydrží než začnou nepřijatelné deformace konstrukce.

Pro objektivní zodpovězení této otázky je nutné střechu prozkoumat, vypracovat nové nebo potvrdit návrhový výpočetní diagram, provést nový výpočet nebo převzít výsledky starého návrhu. Dále byste měli experimentálně určit hustotu sněhu – za tímto účelem se vzorek vyřízne, zváží a vypočítá se jeho objem a poté měrná hmotnost.

Pokud musí střecha např. podle výpočtů odolat měrnému tlaku 200 kg/m2, experimentálně stanovená hustota sněhu je 200 kg/m3, pak to znamená, že závěje by neměly být hluboké více než 1 m.

Pokud je na střeše sněhová pokrývka více než 0,2. 0,3 m hluboká a je vysoká pravděpodobnost deště s následným chladným počasím, je nutné provést opatření k odhrnování sněhu.

Standardní a návrhové zatížení sněhem.

Jaké je zatížení sněhem? vypočteno při projektování a výstavbě zařízení? Odpověď na tuto otázku je pro specialisty uvedena v SP 20.13330.2011 Zatížení a nárazy. Aktualizovaná verze SNiP 2.01.07-85*. Nebudeme „brat chléb“ od stavebních projektantů a ponoříme se do možností geometrických typů povlaků, úhlů sklonu, koeficientů sněhové pokrývky a dalších složitostí. Ale pojďme vytvořit obecný algoritmus a napsat program, který jej implementuje. Naučíme se určit standardní a vypočítaný tlak sněhu na horizontální projekci povrchu pro objekty v jakékoli oblasti Ruska, která nás zajímá.

Připomeňme si několik „axiomů“. U jednoduché šikmé nebo sedlové střechy úhel sklonu krytiny více 60˚ , pak se to má za to Na takové střeše nemůže být žádný sníh (μ= 0). Všichni „odjedou“. Je-li sklon povlaku méně než 30˚ , pak se to má za to veškerý sníh na takové střeše leží ve stejné vrstvě jako na zemi (μ= 1). Všechny ostatní případy jsou střední hodnoty určené lineární interpolací. Například pod úhlem rovný 45˚ pouze 50 % napadaného sněhu bude ležet na střeše (μ=0,5).

Projektanti provádějí výpočty na základě mezních stavů, které jsou rozděleny do dvou skupin. Přechodem za mezní stavy první skupiny je zničení a ztráta objektu. Přechod za mezní stavy druhé skupiny je, když průhyby překračují přípustné meze a v důsledku toho nutnost opravy objektu, případně větší. V prvním případě je ve výpočtu použito vypočtené zatížení sněhem rovné standardnímu zatížení zvýšenému o 40 %. Ve druhém případě je vypočtené zatížení sněhem standardní zatížení sněhem.

Výpočet zatížení sněhem v Excelu dle SP 20.13330.2011.

Pokud na počítači nemáte MS Excel, můžete využít volně dostupnou, velmi výkonnou alternativu – program OOo Calc z balíku Open Office.

Než začnete, prohledejte internet a stáhněte si SP 20.13330.2011 se všemi aplikacemi.

Některé důležité materiály z SP 20.13330.2011 jsou ve spisu, který může být stáhnout z odkazu umístěného na samém konci tohoto článku.

Zapneme počítač a začneme v Excelu počítat zatížení povrchů sněhem.

Do buněk se světle tyrkysovou výplní zapíšeme počáteční data vybraná podle SP 20.13330.2011. Výsledky počítáme v buňkách se světle žlutou výplní. Do buněk se světle zelenou výplní umístíme původní data, která se jen málo změní.

V poznámkách pro všechny buňky ve sloupci C vložte vzorce a odkazy na body SP 20.13330.2011.

1. Otevíráme přílohu G v SP 20.13330.2011 a pomocí mapy „Zónování území Ruské federace podle hmotnosti sněhové pokrývky“ určíme číslo sněhové oblasti pro oblast, kde byla budova postavena (nebo bude postavena). Například pro Moskvu, Petrohrad a Omsk je to III sněhová oblast. V rozevíracím seznamu nahoře vyberte odpovídající řádek se záznamem III

buňky D2: =INDEX(G4:G11,G2) =III

Více o tom, jak funguje funkce INDEX ve spojení s rozbalovacím seznamem, si můžete přečíst zde.

2. Odečítáme hmotnost sněhové pokrývky na 1 m2 vodorovného povrchu země Sg v kg/m2 pro zvolenou plochu

v buňce D3: =INDEX(H4:H11,G2) = 183

3. V souladu s bodem 10.5-10.9 SP 20.13330.2011 akceptujeme hodnotu koeficientu, který zohledňuje odstraňování sněhu z povrchů budov větrem. Ce

v buňce D4: 1,0

Pokud nerozumíte, jak předepisovat Ce – napište 1,0.

4. Přidělujeme v souladu s bodem 10.10 SP 20.13330.2011 hodnotu tepelného součinitele Ct

v buňce D5: 1,0

Pokud nerozumíte, jak předepisovat Ct – napište 1,0.

5. Přiřazujeme v souladu s bodem 10.4 Přílohy G SP 20.13330.2011 hodnotu koeficientu přechodu hmotnosti sněhové pokrývky terénu k zatížení sněhem na povrchu. μ

v buňce D6: 1,0

Připomeňme si „axiomy“ z předchozí části článku. Pokud si nic nepamatujete a nerozumíte, napište 1,0.

6. Na vodorovném průmětu povlaku odečteme standardní hodnotu zatížení sněhem S v kg/m2, vypočteno

v buňce D7: =0,7*D3*D4*D5*D6 = 128

S0 = 0.7* Ce * Ct * μ * Sg

7. V souladu s bodem 10.12 SP 20.13330.2011 zaznamenáváme hodnotu koeficientu spolehlivosti pro zatížení sněhem γf

v buňce D8: 1,4

8. A nakonec odečteme vypočtenou hodnotu zatížení sněhem na vodorovném průmětu povlaku S v kg/m2, vypočteno

v buňce D9: =D7*D8 = 180

S = γf * S

Tedy pro „jednoduché“ budovy třetí sněhové oblasti s μ=1 vypočtené zatížení sněhem je 180 kg/m2. To odpovídá výšce sněhové pokrývky 0,90. 0,45 m při hustotě sněhu 200. 400 kg/m3, resp. Ať si každý z nás udělá závěry!

Článek nebyl napsán pro odborníky, ale pro širokou veřejnost.

Odkaz na stažení souboru: snegovaia-nagruzka (xls 1,05 MB).