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

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

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En Alemania, las cargas de nieve se regulan según DIN EN 1991-1-3 con el Anejo Nacional DIN EN 1991-1-3/NA. La norma se aplica a las obras de ingeniería civil a una altitud 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 DIN EN 1990, la carga se clasifica como acción variable, fija y estática según [1], [2]. Es importante que existan condiciones normales o excepcionales en el lugar de construcción correspondiente. Si es poco probable que ocurran nevadas excepcionales en esta ubicación, se asume una condición normal. En este caso, se debe determinar la carga para la situación durable o de transición de proyecto. Se asume una condición excepcional si es probable que ocurran nevadas en esta ubicación. 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. Según el Anejo Nacional, las cargas de nieve redistribuidas no implican acciones accidentales.

[3]Condiciones normalesCondiciones excepcionales
CasoCarga A
DIN EN 1991-1-3 3.2(1)
b1
DIN EN 1991-1-3 3.3(1)
DescripciónSin nevadas excepcionales
Sin cargas de nieve redistribuidas excepcionales
Nevadas excepcionales
Sin cargas de nieve redistribuidas excepcionales
cálculo
Situación 1
Persistente/transitoriaPersistente/transitoria
Cargas de nieve en la cubiertaSin redistribuir:

Fórmula 1

μi · Ce · Ct · sk

Sin redistribuir:

Fórmula 1

μi · Ce · Ct · sk

Redistribuida:

Fórmula 1

μi · Ce · Ct · sk

Redistribuida:

Fórmula 1

μi · Ce · Ct · sk

cálculo
Situación 2
-Excepcional (si la nieve es la acción accidental)
Cargas de nieve en la cubierta-Sin redistribuir:

Fórmula 2

μi · Ce · Ct · sAd


con #fórmula@000345 #
Redistribuida:

Fórmula 2

μi · Ce · Ct · sAd


con #fórmula@000345 #
# fórmula@000346# = factor de forma para cargas de nieve
# fórmula@000347# = coeficiente ambiental (# la fórmula@000348# se debe aplicar según NA)
# fórmula@000349# = coeficiente de temperatura (# la fórmula@000350# se debe aplicar según NA)
# fórmula@000351# = valor característico de la carga de nieve en el suelo
# fórmula@000352# = valor de cálculo para cargas de nieve accidentales en el suelo
# fórmula@000353# = coeficiente para cargas de nieve excepcionales (según [5] ,# fórmula@000354# en las tierras bajas del norte de Alemania)

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 . Además, esta tabla indica, para cada área administrativa, la asignación a la llanura del norte de Alemania con respecto a la implementación de la situación de proyecto accidental.

Imagen 01 - Zonas de carga de nieve de Alemania

Zona [2], [4]Valor característico de la carga de nieve # fórmula@000351 # en el suelo en kN/m²
1

Fórmula 13

0,19  0,91 · A  1407602  0,65

1a

Fórmula 14

1,25 · 0,19  0,91 · A  1407602  0,81

2

Fórmula 15

0,25  1,91 · A  1407602  0,85

2a

Fórmula 16

1,25 · 0,25  1,91 · A  1407602  1,06

31)

Fórmula 17

0,31  2,91 · A  1407602  1,10

3a y > 3a2)

Fórmula 18

1,25 · 0,31  2,91 · A  1407602  1,10

A = m sobre el nivel del mar del terreno
1) En la zona 3, pueden regir valores más altos que según la ecuación mencionada anteriormente para ciertas ubicaciones (por ejemplo, Oberharz, grandes altitudes de Fichtelgebirge, Reit im Winkl, Obernach/Walchensee). La información sobre la carga de nieve en estas regiones se debe solicitar a las autoridades competentes.
2) Nuevas zonas 3a y> 3a sobre la base de [4] según la notificación de la Autoridad Suprema de Construcción en el Ministerio del Interior del estado de Baviera el 19 de enero de 2018

Determinación con el servicio en línea de Dlubal

El servicio en línea de Dlubal Snow Load Zones, Wind Zones y Earthquake Zones combina las especificaciones estándar con tecnologías digitales. El servicio ubica, dependiendo del tipo de carga seleccionada (nieve, viento, terremoto) y la normativa específica del país, el mapa de zonas respectivo sobre el mapa de Google Maps. Usando la búsqueda, se puede colocar un marcador en la ubicación de la construcción planificada definiendo la dirección, las coordenadas geográficas o las condiciones locales. La aplicación determina la carga característica o la aceleración en esta ubicación al usar la altura exacta sobre el nivel del mar y los datos de la zona dados. Si es imposible definir la ubicación por medio de una dirección específica, puede acercar el mapa y seleccionar la ubicación correcta. 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".

Al definir los parámetros...

1. Tipo de carga = nieve
2. Norma = EN 1991-1-3
3. Estado | Anejo = Alemania | DIN EN 1991-1-3
4. dirección = Zellweg 2, Tiefenbach

... se obtienen los siguientes resultados para la ubicación seleccionada:

5. Zona de carga de nieve
6. Información adicional, si se aplica
7. El valor característico de la carga de nieve #fórmula@000351 #

Imagen 02 - Servicio en línea de Dlubal

Si selecciona una ubicación en la llanura del norte de Alemania, el servicio en línea muestra el mensaje "Llanura del norte de Alemania" en el paso 6. 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

La nieve puede ocurrir en muchas distribuciones de carga diferentes en un techo [1] . Entre otras cosas, la carga de nieve depende de la forma de la cubierta, las propiedades aislantes, la rugosidad superficial, el aumento de temperatura bajo la cubierta, los edificios colindantes, el entorno y, por supuesto, el clima local. Por lo tanto, es esencial considerar una distribución de la carga de nieve sin deriva y sin deriva durante el cálculo. La carga de nieve que se aplica actúa perpendicularmente y se refiere a la proyección horizontal de la superficie de la cubierta.

Imagen 03 - Carga de nieve proyectada

El factor de forma # fórmula@000346 # depende básicamente de la # fórmula de inclinación@000361 # de la superficie de la cubierta considerada.

coeficiente de formaPendiente de la cubierta en #fórmula@000361 #

Fórmula 20

0°  α  30°

Fórmula 21

30°  α  60°

Fórmula 22

α > 60°

Fórmula 23

μ1α

0,8

Fórmula 24

0,8 · 60° - α30°

0
Los coeficientes de forma se aplican si la nieve se puede deslizar fuera del techo sin obstrucciones. Si el deslizamiento está obstruido, por ejemplo, por una defensa contra la nieve, ático, etc., se debe aplicar el factor de forma 0,8.

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

Imagen 04 - 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. Estas dos distribuciones adicionales a menudo rigen para estructuras que son sensibles a cargas distribuidas de manera desigual.

Imagen 05 - Factor de forma en cubierta a dos aguas

Autor

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

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

Product Engineering & Customer Support

El Sr. Niemeier es responsable del desarrollo de RFEM, RSTAB y los módulos adicionales para estructuras de membranas extensibles. Además, es responsable del aseguramiento de la calidad y la atención al cliente.

Palabras clave

Nieve Zona Tierras bajas Cubierta a un agua Cubierta a dos aguas Factor de forma

Referencia

[1]   Eurocode 1: Actions on structures - Part 1‑3: General actions - Snow actions; EN 1991‑1‑3:2003 + AC:2009
[2]   National Annex - Nationally determined parameters - Eurocode 1: Actions on structures - Part 1‑3: General actions - Snow actions; EN 1991‑1‑3/NA:2010‑12
[3]   Albert, A. (2018). Schneider - Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen (23rd ed.). Cologne: Bundesanzeiger.
[4]   Wichura, B.; Hoffmann, K.: Flächenhafte Analyse von Schneelastmesswerten in fünf Landkreisen und ihr Vergleich mit den Schneelastzonendaten der DIN 1055-5:2005 als Pilotuntersuchung für die Überarbeitung der Schneelastzonenkarte. Stuttgart: Fraunhofer IRB, 2017
[5]   Deutsches Institut für Bautechnik: Zuordnung der Schneelastzonen nach Verwaltungsgrenzen. Berlin: Deutsches Institut für Bautechnik, 2018

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  • Actualizado 27. octubre 2021

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