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Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

2018-08-01

Carga de nieve en cubiertas a un agua y a dos aguas

En Alemania, DIN EN 1991-1-3 con el Anejo Nacional DIN EN 1991-1-3/NA regula las cargas de nieve. La norma se aplica a las obras de ingeniería civil a altitudes de hasta 1.500 m sobre el nivel del mar.

Para combinar las cargas de nieve con otras acciones (cargas impuestas, viento, etc.) en situaciones de proyecto definidas según la norma de combinación DIN EN 1990, la carga se clasifica en consecuencia como acción variable, fija y estática [1], [ 2]. Dabei spielt es eine Rolle, ob an dem jeweiligen Bauort übliche oder außergewöhnliche Verhältnisse herrschen. Ein übliches Verhältnis wird angenommen, wenn an dem Ort das Auftreten von außergewöhnlichen Schneefällen unwahrscheinlich ist.

En este caso, se debe determinar la carga para la situación durable o de transición de proyecto. Ein außergewöhnliches Verhältnis wird angenommen, wenn an dem Ort außergewöhnliche Schneelastfälle auftreten. En la llanura del norte de Alemania, se han registrado cargas de nieve de hasta un múltiplo de los valores calculados en raras ocasiones. En este caso, se debe determinar la carga para la situación durable, de transición o accidental de proyecto. Schneeverwehungen sind nach dem nationalen Anhang keine außergewöhnlichen Einwirkungen.

[3]	Übliche Verhältnisse	Außergewöhnliche Verhältnisse
Caso	Fall A – DIN EN 1991-1-3 3.2(1)	B1 – DIN EN 1991-1-3 3.3(1)
Descripción del trabajo	Keine außergewöhnlichen Schneefälle / Keine außergewöhnliche Verwehung	Außergewöhnliche Schneefälle / Keine außergewöhnliche Verwehung
Situación de proyecto 1	Persistente/transitoria	Persistente/transitoria
Schneelast s auf dem Dach – unverweht	$μ_{i} \cdot C_{e} \cdot C_{t} \cdot s_{k}$ Fórmula 1	$μ_{i} \cdot C_{e} \cdot C_{t} \cdot s_{k}$ Fórmula 1
Schneelast s auf dem Dach – verweht	$μ_{i} \cdot C_{e} \cdot C_{t} \cdot s_{k}$ Fórmula 1	$μ_{i} \cdot C_{e} \cdot C_{t} \cdot s_{k}$ Fórmula 1
Bemessungssituation 2	-	Außergewöhnliche (wenn Schnee die außergewöhnliche Einwirkung ist)
Schneelast s auf dem Dach – unverweht	-	$μ_{i} \cdot C_{e} \cdot C_{t} \cdot s_{Ad}$ Fórmula 2 Donde $s_{Ad} = C_{esl} \cdot s_{k}$ Fórmula 3
Schneelast s auf dem Dach – verweht	-	$μ_{i} \cdot C_{e} \cdot C_{t} \cdot s_{Ad}$ Fórmula 2 Donde $s_{Ad} = C_{esl} \cdot s_{k}$ Fórmula 3

Donde

μ_i	coeficiente de forma de una cubierta sometido a la acción de la nieve
C_e	Umgebungskoeffizient (gemäß NA ist C_e = 1,0 anzusetzen)
C_t	Temperaturbeiwert (gemäß NA ist C_t = 1,0 anzusetzen)
s_k	Valor característico de la carga de nieve en el terreno
s_Ad	Bemessungswert für außergewöhnliche Schneelasten am Boden
C_esl	Beiwert für außergewöhnliche Schneelasten (gemäß [5] ist C_esl = 2,3 im norddeutschen Tiefland)

Valor característico de la carga de nieve en el terreno

"El valor característico de la carga de nieve en el terreno es un valor fractil del 98% con un valor anual de exceso de probabilidad de 0,02 y un periodo de retorno de 50 años" [3]. Este valor se define en el Anejo Nacional de Alemania y se calcula en función de la zona de carga de nieve y la altura sobre el nivel del mar. El Anejo Nacional [2] muestra en la figura NA.1 un mapa de Alemania con las indicaciones de las zonas. Se debe comprobar la asignación exacta de las cargas de nieve de las unidades administrativas, especialmente en los bordes de las zonas, con las autoridades competentes [5]. El Centro Alemán de Competencia para la Construcción (DIBt) ofrece en alemán la tabla "Categorización de las zonas de carga de nieve según los límites administrativos" para cada terreno en este tema en su sitio web . Weiter gibt diese Tabelle zusätzlich für jedes Verwaltungsgebiet die Zuordnung zur norddeutschen Tiefebene bezüglich der Umsetzung der außergewöhnlichen Bemessungssituation mit an.

Zonas de carga de nieve de Alemania

Zone [2],[4]	Charakteristischer Wert der Schneelast s_k auf dem Boden in kN/m²
1	$0, 19 0, 91 \cdot {(\frac{A 140}{760})}^{2} \geq 0, 65$ Fórmula 13
1a	$1, 25 \cdot [0, 19 0, 91 \cdot {(\frac{A 140}{760})}^{2}] \geq 0, 81$ Fórmula 14
2	$0, 25 1, 91 \cdot {(\frac{A 140}{760})}^{2} \geq 0, 85$ Fórmula 15
2a	$1, 25 \cdot [0, 25 1, 91 \cdot {(\frac{A 140}{760})}^{2}] \geq 1, 06$ Fórmula 16
3¹⁾	$0, 31 2, 91 \cdot {(\frac{A 140}{760})}^{2} \geq 1, 10$ Fórmula 17
3a und > 3a²⁾	$1, 25 \cdot [0, 31 2, 91 \cdot {(\frac{A 140}{760})}^{2}] \geq 1, 10$ Fórmula 18

I	Geländehöhe über dem Meeresboden in m
¹⁾	In Zone 3 können für bestimmte Lagen (zum Beispiel Oberharz, Hochlagen des Fichtelgebirges, Reit im Winkl, Obernach/Walchensee) höhere Werte als nach der oben angegebenen Gleichung maßgebend sein. Angaben über die Schneelast in diesen Regionen sind bei den zuständigen Stellen einzuholen.
²⁾	Neue Zonen 3a und > 3a auf Basis von [4] laut Mitteilung der Obersten Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern vom 19.01.2018

Determinación con el servicio en línea de Dlubal

Der Dlubal-Online-Dienst Schneelastzonen, Windzonen und Erdbebenzonen vereint die Normung mit der digitalen Technik des Internets.

Mapas de zonas de cargas de nieve, zonas de viento y regiones sísmicas

Der Service legt abhängig von der gewählten Lastart (Schnee, Wind, Erdbeben) und der landesspezifischen Normung die jeweilige Zonenkarte über die digitale Google-Maps-Landkarte. Über die Suche kann der Anwender mit Angabe der Bauortadresse, der Geokoordinaten oder der örtlichen Gegebenheiten einen Marker auf den geplanten Bauort setzen. Die Anwendung ermittelt dann über die exakte Höhe über Meeresniveau und die gegebenen Zonendaten die charakteristische Last beziehungsweise Beschleunigung an dieser Stelle. Kann der neue Bauort noch nicht über eine eindeutige Adresse definiert werden, kann die Karte vergrößert und der Fokus an den richtigen Bauort verschoben werden. Cuando seleccione la ubicación correcta en el mapa, el cálculo se va a adaptar a la nueva altitud y se mostrarán las cargas actualizadas.

El servicio en línea está disponible en la página web de Dlubal en "Soluciones → Servicios en línea".

Mit Vorgabe der Parameter (1-4) erhält man für die ausgewählte Stelle (5-7):

Tipo de carga = nieve
Norma = EN 1991-1-3
Estado | Anejo = Alemania | DIN EN 1991-1-3
Dirección = Zellweg 2, Tiefenbach
Zona de carga de nieve
Gegebenenfalls Zusatzhinweise
Den charakteristischen Wert der Schneelast s_k

Servicio en línea de Dlubal

Wählt man eine Stelle in der norddeutschen Tiefebene, gibt der Online-Dienst bei 6. den Hinweis "Norddeutsches Tiefland". Luego, la carga calculada se debe considerar como una acción de nieve excepcional en la situación de proyecto excepcional.

Factor de forma de las cubiertas seleccionadas

Schnee kann auf dem Dach in vielen unterschiedlichen Lastverteilungen auftreten [1]. Unter anderem ist die Schneelast abhängig von der Form des Daches, den wärmedämmenden Eigenschaften, der Oberflächenrauheit, dem Wärmestau unter dem Dach, der benachbarten Bebauung, dem umgebenden Gelände und natürlich dem örtlichen Klima. Im Wesentlichen muss daher in der Bemessung eine unverwehte und verwehte Verteilung der Schneelast berücksichtigt werden. Die anzusetzende Schneelast wirkt lotrecht und bezieht sich auf die horizontale Projektion der Dachfläche.

Carga de nieve proyectada

Der Formbeiwert μ_i hängt grundsätzlich von der Neigung α der betrachteten Dachfläche ab.

coeficiente de forma	Dachneigung in α
μ_i	$0 ° \leq α \leq 30 °$ Fórmula 20	$30 ° \leq α \leq 60 °$ Fórmula 21	$α > 60 °$ Fórmula 22
μ_i(α)	0,8	$\frac{0, 8 \cdot (60 ° - α)}{30 °}$ Fórmula 24	0

Bemerkung: Die Formbeiwerte gelten, wenn der Schnee ungehindert vom Dach abrutschen kann. Wird das Abrutschen zum Beispiel durch ein Schneefanggitter, Attika etc. behindert, ist der Formbeiwert 0,8 anzusetzen.

Una carga uniformemente distribuida se debe aplicar con y sin redistribución para cubiertas planas y a un agua.

Factor de forma en cubierta plana y a un agua

Se deben analizar tres disposiciones de carga para las cubiertas a dos aguas. El caso a) muestra la distribución sin los efectos del viento. Los casos b) y c) muestran la distribución con influencias de la redistribución y la fusión de la nieve. Diese beiden Zusatzverteilungen sind meist bei Tragwerken maßgebend, die bei ungleich verteilten Lasten sensibel reagieren.

Factor de forma en cubierta a dos aguas

Autor

El Sr. Niemeier es responsable del desarrollo de RFEM, RSTAB, RWIND Simulation y en el área de estructuras de membranas. También es responsable del aseguramiento de la calidad y la atención al cliente.

Enlaces

Referencias

Eurocódigo 1: Acciones en estructuras - Parte 1‑3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten; EN 1991-1-3:2003 + AC:2009
Anejo Nacional - Parámetros determinados a nivel nacional - Eurocódigo 1: Acciones en estructuras - Parte 1‑3: Acciones generales - Cargas de nieve; EN 1991-1-3/NA:2010-12
Albert, A. (2018). Schneider – Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen (23. edición. Colonia: Boletín Federal
Wichura, B.; Hoffman, K. Análisis exhaustivo de los datos de cargas de nieve medidos en cinco distritos y su comparación con los datos de las zonas de cargas de nieve de DIN 1055-5:2005 como estudio piloto para la revisión del mapa de las zonas de cargas de nieve. de noviembre de 2009. IRB de RFEM
Instituto Alemán de Ingeniería Estructural: Asignación de zonas de carga de nieve según los límites administrativos. Berlín: Deutsches Institut für Bautechnik

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