Снеговая нагрузка на односкатную и двускатную кровлю

Техническая статья

В Германии снеговые нагрузки определяются по норме DIN EN 1991-1-3 и национальному приложению DIN EN 1991-1-3/NA. Данная норма применяется к строительным работам на отметке до 1500 м над уровнем моря.

Чтобы объединить снеговые нагрузки с иными воздействиями (временной, ветровой нагрузкой и т.д.), в определенных случаях расчета по норме комбинирования DIN EN 1990 нагрузка классифицируется как переменное, фиксированное и статическое воздействие [1], [2]. Важно определить, какие условия присутствуют в соответствующем месте строительства - стандартные или исключительные. Стандартные условия предполагают, что в данном месте крайне маловероятен сильный снегопад. В этом случае необходимо задать нагрузку для постоянного/переходного расчетного случая. Исключительные условия предполагают, что в данном месте вероятны сильные снегопады. В Северо-Германской низменности в редких случаях были зарегистрированы снеговые нагрузки в несколько раз превышающие расчетные значения. В этом случае необходимо задать нагрузку для постоянного/переходного и чрезвычайного расчетного случая. Согласно национальному приложению нагрузки от снежных заносов не являются чрезвычайным воздействием.

[3]Стандартные условияИсключительные условия
СлучайСлучай A
DIN EN 1991-1-3 3.2(1)
B1
DIN EN 1991-1-3 3.3(1)
ОписаниеБез сильных снегопадов
Без исключительной нагрузки от снежных заносов
Сильные снегопады
Без исключительной нагрузки от снежных заносов
Расчетный случай 1Постоянные/переходныеПостоянные/переходные
Снеговая нагрузка s на кровлюБез снежных заносов: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$Без снежных заносов: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$
Снежный занос: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$Снежный занос: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$
Расчетный случай 2-Исключительный (если снегопад является случайным воздействием)
Снеговая нагрузка s на кровлю-Без снежных заносов: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm{Ad}$
при ${\mathrm s}_\mathrm{Ad}\;=\;{\mathrm C}_\mathrm{esl}\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$
Снежный занос: ${\mathrm\mu}_\mathrm i\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm e\;\cdot\;{\mathrm C}_\mathrm t\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm{Ad}$
при ${\mathrm s}_\mathrm{Ad}\;=\;{\mathrm C}_\mathrm{esl}\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm k$

${\mathrm\mu}_\mathrm i$ = Коэффициент формы снеговой нагрузки
${\mathrm C}_\mathrm e$ = Коэффициент воздействия (по национальному приложению применяется ${\mathrm C}_\mathrm e\;=\;1,0$)
${\mathrm C}_\mathrm t$ = Термический коэффициент (по национальному приложению применяется ${\mathrm C}_\mathrm t\;=\;1,0$)
${\mathrm s}_\mathrm k$ = Характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт
${\mathrm s}_\mathrm{Ad}$ = Расчётное значение случайной снеговой нагрузки на грунте
${\mathrm C}_\mathrm{esl}$ = Коэффициент случайной снеговой нагрузки (по [5], ${\mathrm C}_\mathrm{esl}\;=\;2,3$ в Северо-Германской низменности)

Характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт

«Характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт представляет собой значение квантиля 98% со значением превышения годовой вероятности 0,02 и периодом повторяемости 50 лет».[3] Данное значение определяется Национальным приложением Германии и рассчитывается в зависимости от зоны снеговой нагрузки и высоты над уровнем моря. Национальное приложение [2] содержит рисунок NA.1 с картой Германии и указанием данных зон. Точное присвоение снеговой нагрузки в территориальных образованиях, особенно на границе зон, проверяется соответствующими компетентными организациями. Немецкий институт строительной технологии (DIBt) предлагает на немецком языке на своем веб-сайте таблицу «Категоризация зон снеговой нагрузки в соответствии с административными разграничениями» для каждого региона. Кроме того, в данной таблице указывается соотношение к Северо-Германской низменности по применению чрезвычайного расчетного случая для каждой административной области.

Pисунок 01 - Зоны снеговой нагрузки в Германии

Зона [2][4]Характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт в кН/м² ${\mathrm s}_\mathrm k$
1$0,19\;+\;0,91\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm A\;+\;140}{760}\right)^2\;\geq\;0,65$
1a$1,25\;\cdot\;\left[0,19\;+\;0,91\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm A\;+\;140}{760}\right)^2\right]\;\geq\;0,81$
2$0,25\;+\;1,91\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm A\;+\;140}{760}\right)^2\;\geq\;0,85$
2a$1,25\;\cdot\;\left[0,25\;+\;1,91\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm A\;+\;140}{760}\right)^2\right]\;\geq\;1,06$
31)$0,31\;+\;2,91\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm A\;+\;140}{760}\right)^2\;\geq\;1,10$
3a и >3a2)$1,25\;\cdot\;\left[0,31\;+\;2,91\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm A\;+\;140}{760}\right)^2\right]\;\geq\;1,10$
A = высотная отметка над уровнем моря в м
1) В Зоне 3 для некоторых территорий (например, Оберхарц, высокие отметки Фихтельгебирге, Рейт-им-Винкль, Обернах/Вальхензее) могут быть определяющими более высокие значения, чем значения из уравнения, упомянутого выше. Информация о снеговой нагрузке в данных регионах должна запрашиваться у соответствующих компетентных организаций.
2) Новые зоны 3а и >3a на основе [4] по данным Строительной инспекции Баварского министерства внутренних дел от 19.01.2018 г.

Задание данных с онлайн-службой Dlubal

Онлайн-служба Dlubal Зоны снеговой, ветровой и сейсмической нагрузок объединяет требования норм с цифровыми технологиями. Данная служба совмещает соответствующую карту зон, в зависимости от выбранного типа нагрузки (снеговая, ветровая, сейсмическая) и нормы для определенной страны, с картами Google. Применив поиск, вы можете поместить маркер в запланированное место строительства, указав адрес, географические координаты или местные условия. Затем приложение по точной высоте над уровнем моря и данным заданной зоны определяет характеристическую нагрузку или ускорение в данном месте. Если место нового строительства не может быть указано по конкретному адресу, можно увеличить масштаб и перенести маркер на нужное Вам место. При перемещении маркера расчет корректируется по новой высотной отметке и отображаются правильные значения нагрузок.

Онлайн-служба находится на веб-сайте Dlubal в разделе Применение → Сетевые средства

Определить параметры...

1. Тип нагрузки = снеговая
2. Норма = EN 1991-1-3
3. Приложение = Германия | DIN EN 1991-1-3
4. Адрес = Zellweg 2, Tiefenbach

для выбранного местоположения получены следующие результаты:

5. Зона снеговой нагрузки
6. Если необходимо: дополнительная информация
7. Характеристическое значение снеговой нагрузки ${\mathrm s}_\mathrm k$

Pисунок 02 - Онлайн-служба Dlubal

Если вы выберете местоположение в Северо-Германской низменности, онлайн-сервис отобразит в пункте 6 запись «Северо-Германская низменность». В этом случае расчетная нагрузка должна учитываться как исключительная снеговая нагрузка в исключительном расчетном случае.

Коэффициент выбранной формы кровли

Снеговая нагрузка встречается в нескольких распределениях нагрузок на кровлю [1]. Кроме прочего, снеговая нагрузка зависит от формы кровли, изоляционных свойств, неровности поверхности, теплонакопления под кровлей, соседних зданий, прилегающей территории и, конечно, местного климата. Поэтому очень важно, чтобы во время расчета было учтено распределение снеговой нагрузки без снегового заноса и со снеговыми заносами. Прилагаемая снеговая нагрузка действует перпендикулярно к горизонтальной проекции поверхности кровли.

Pисунок 03 - Расчетная снеговая нагрузка

Главным образом коэффициент формы ${\mathrm\mu}_\mathrm i$ зависит от уклона $\mathrm\alpha$ рассматриваемой поверхности кровли.

Коэффициент формыУклон кровли в $\mathrm\alpha$
$0^\circ\;\leq\;\mathrm\alpha\;\leq\;30^\circ$$30^\circ\;\leq\;\mathrm\alpha\;\leq\;60^\circ$$\mathrm\alpha\;>\;60^\circ$
${\mathrm\mu}_1\left(\mathrm\alpha\right)$0,8$\frac{0.8\;\cdot\;\left(60^\circ\;-\;\mathrm\alpha\right)}{30^\circ}$0
Коэффициент формы применяется, если снег может беспрепятственно скользить по крыше. Если соскальзывание исключено, например, с помощью снегозащитного ограждения, чердачного этажа и т. д., то применяется коэффициент формы 0,8.

Для плоских и односкатных крыш нужно задать равномерно распределенную нагрузку со снеговым заносом и без заноса.

Pисунок 04 - Коэффициент формы плоской и односкатной кровли

У двускатной кровли должны быть рассчитаны три типа нагрузки. Случай а) показывает распределение без воздействия ветра. Случаи b) и c) показывают распределение с воздействием заноса и таяния. Эти два дополнительных распределения часто являются решающими для конструкций, которые сильно реагируют на неравномерно распределенные нагрузки.

Pисунок 05 - Коэффициент формы двускатной кровли

Ключевые слова

снеговая зона низменность односкатная двускатная коэффициент формы

Литература

[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.: Schneider - Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen, 23. Auflage. Köln: Bundesanzeiger, 2018
[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

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Glued-Laminated Beam 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных однопролетных и большепролетных дощатоклеёных балок по Еврокоду 5 или DIN 1052

Цена первой лицензии
1 120,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Roof 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных конструкций плоских, односкатных и двухскатных кровель по Еврокоду  5

Цена первой лицензии
360,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Continuous Beam 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных простых, неразрезных и Герберовых балок с консолями и без них по Еврокоду 5 или DIN 1052

Цена первой лицензии
360,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Purlin 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных связанных прогонов и непрерывных балок по Еврокоду 5 или DIN 1052

Цена первой лицензии
360,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Frame 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных трехшарнирных рам с зубчатыми соединениями по Еврокоду 5 или DIN 1052

Цена первой лицензии
360,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Column 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных прямоугольных и круглых колонн по Еврокоду 5 или DIN 1052

Цена первой лицензии
360,00 USD
Автономные Деревянные конструкции
RX-TIMBER Brace 2.xx

Автономная программа

Расчет деревянных конструкций связей жесткости фермы по Еврокоду 5 или DIN 1052

Цена первой лицензии
360,00 USD