О снеговых нагрузках у перепада высот
После выхода СНиП 2.01.07—85 «Нагрузки и воз-
действия» в ЦНИИСК им. Кучеренко поступили запросы
проектных организаций, связанные с применением со-
держащейся в нем схемы 8 приложения 3, касающейся
неравномерных снеговых отложений на покрытии здания
в месте его примыкания к более высокому зданию (зда-
ния с перепадом высот).
Для ознакомления проектных организаций с ответа-
ми ЦНИИСК в настоящей статье приводится уточненная
рекомендация этой схемы (см. табл.) и необходимые
комментарии к ней.
Неравномерное отложение снега на нижнем покры-
тии образуется за счет сноса части снега ветром с верх-
него покрытия при направлении ветра слева направо
(рис. 1) и за счет перемещения части снега с нижнего
покрытия в сторону перепада при направлении ветра
справа налево.
Непосредственными натурными наблюдениями ус-
тановлено, что форма снегового «мешка» примерно та-
кова, как это показано пунктиром на рис. 1, а длина зоны
неравномерного отложения b составляет примерно 2h.
При нормировании дополнительная нагрузка от сне-
гового мешка принята в виде треугольника с наиболь-
шей ординатой (р - 1)S0 и основанием 2h (вертикальная
штриховка), площадь которого равна весу снега, перене-
сенного к перепаду с верхнего и нижнего покрытий (ко-
сая штриховка) (во всех формулах So считать s0):
^M = S0mA + S0m2(/2-b)
откуда при b = 2h
Из этой формулы, в частности, следует, что при про-
чих равных условиях более высокие снеговые нагрузки
возникают в зданиях с меньшим, а не с большим пере-
падом (за исключением случаев, когда р ограничивается
значением 2h/S0). На рис. 1 показан профиль покрытия
без продольных фонарей (или каких-либо иных надстро-
ек), препятствующих переносу снега. При наличии таких
фонарей (как это показано и в схеме СНиП 2.01.07—85.
и на уточненной схеме) длины участков в с которых
переносится снег, будут меньше, что в показано на этих
схемах. Попутно подчеркнем, что профиль снеговых от-
ложений не будет зависеть от того, является ли повы-
шенное или пониженное покрытие трех-, двух- или одно-
пролетным. Важно лишь, имеются ли на покрытии фона-
ри, препятствующие переносу снега.
Теперь остановимся на значениях т. В наиболее
распространенных случаях можно считать, что как в од-
ном, так и в противоположном направлениях количество
переносимого снега на относительно пологих покрытиях
примерно одинаково — по 50%. Поэтому для них приня-
то гтц = т2 = 0,5. Для более крутых покрытий и с более
сложным профилем количество переносимого снега
уменьшается до 30%, т.е. m-i = т2 = 0,3.
На узких зданиях (шириной менее 21 м) часть снега
сносится на землю при ветрах, направленных под углом
к перепаду высот здания. Это учитывается в зависимо-
сти коэффициента т2 от ширины а, а также от наклона и
профиля пониженной части здания (или галереи).
Если коэффициент р, вычисленный по формуле,
больше 2h/So, что соответствует пунктирной форме от-
ложений снега на рис. 2, то «излишек» (вертикальная
штриховка) перераспределяется в снеговом «мешке» за
счет увеличения его длины b (горизонтальная штрихов-
ка). Соответствующее условие эквивалентности:
Наблюдения показали, что фактические значения b
не превышают пятикратной высоты перепада и 15 м. Это
и отражено в схеме 8.
Коснемся ограничений коэффициентов принимаемых
для расчетов. При больших значениях £•,, и £2 и при от-
носительно небольших перепадах может оказаться, что
вся высота h будет засыпана снегом. Соответствующее
максимально возможное значение р (обозначим его ртах)
определяется из условия
PmaxSoYf — уИ
где yf— коэффициент надежности по снеговой нагрузке ;
Y — удельный вес снегового покрова.
Принимая Yf = 1,4 (для наиболее распространенных
случаев) и y = 2,8 кН/м3 (среднее значение удельного
веса снега возле перепадов), получаем pmax = 2h/S0, где
h — в м; So - в кПа.
Таким образом, первое ограничение коэффициента
р в схеме 8 р 2h/S0 диктуется высотой перепада. Вто-
рое ограничение (коэффициент р не должен превышать
4 для случая, если нижнее покрытие является покрыти-
ем здания) является чисто эмпирическим. Многолетний
опыт эксплуатации зданий, рассчитанных ср $ 4, пока-
зал, что в отдельные, довольно редкие зимы при значи-
тельных снеговых нагрузках возле перепадов снег с по-
крытий своевременно удалялся и аварий покрытий не
зарегистрировано. А навесы, представляющие, как пра-
вило, облегченные конструкции покрытий без внешних
стен и возможного снижения нагрузки за счет подтаива-
ния снега, при расчете с ограничением р 4 в ряде слу-
чаев обрушались. Поэтому для обеспечения безопасно-
сти навесов было принято менее жесткое ограничение
физически возможных наибольших значений р (6 вместо
4).
Уточненная редакция схемы 8 прил. 3 СНиП 2.01.07-85.
Таблица
Профили покрытий и схемы снеговых нагрузок
Коэффициент р и область применения схем
ВАРИАНТ 1 (Ь $ 12)
Снеговую нагрузку на верхнее покрытие следует принимать в
соответствии со схемами 1-7, а на нижнее - как наиболее не-
благоприятную из схем 1-7 и схемы 8 (для зданий - профиль
«а», для навесов - профиль «б»).
Коэффициент р следует принимать равным:
р = 1+^(m/l1 + m2£l2)
где h - высота перепада, м, отсчитываемая от карниза верхне-
го покрытия до кровли нижнего и при значении более 8 м, при-
нимаемая при определении ц равной 8 м;
t-\\ 1,2 - длины участков верхнего (^1|) и нижнего (£2) покрытия, с
которых переносится снег в зону перепада высот, м; их следу-
ет принимать:
для покрытия без продольных фонарей или с поперечными
фонарями -
^ = ^^2=^2,
для покрытия .с продольными фонарями -
£i’ =	= €2*-2h2',
(при этом и £2 следует принимать не менее 0).
гтц; т2 - доли снега, переносимого ветром к перепаду высот; их
значения для верхнего (гтц) и нижнего (т2) покрытия следует
принимать в зависимости от профиля покрытия на участках I*
и £2*:
0,5 - для плоского покрытия с а 20°, сводчатого с f/£ 1/8;
0,3 - для плоского покрытия с а > 20°, сводчатого с f/£ > 1/8 и
покрытий с поперечными фонарями.
Для пониженных покрытий шириной а < 21 м значение т2 сле-
дует принимать:
т2 = 0,5 ki k2 k3, но не менее 0,1, где
к = /А; к =1-— (ПРИ обратном уклоне, показанном на чер-
1 \21	2	35
теже пунктиром, к2 = 1); к =1-— н° не менее 0,3 (а - в м; р, ср
3	30
- в град).
Длину зоны повышенных снегоотложений b следует прини-
мать в зависимости от коэффициентов р определяемых по
формуле:
при р < b = 2h, но не более 15 м;
So
при > 2h ц-1 но не более 5h и не более 15 м.
So -2h.i
So
Коэффициенты р, принимаемые для расчетов (показанные на
схемах для двух вариантов), не должны превышать:
2h (где h - в м; So - в кПа);
So
4 - если нижнее покрытие является покрытием здания;
6 - если нижнее покрытие является навесом.
Коэффициент р1 следует принимать:
Pi = 1 - m2.
Примечания: по тексту СНиП 2.01.07-85
Коэффициент щ = 1 - m2 определяет снеговую на-
грузку на нижнее покрытие вне снегового «мешка», ос-
тающуюся после переноса доли снега m2S0 с участка £2’ к
перепаду. Независимо от этого для нижнего покрытия
должны быть учтены снеговые нагрузки по схемам 1—7.
Рассмотрим несколько примеров определении сне-
говой нагрузки возле перепада высот, образуемого про-
летами здания fi и ^2 с двускатными покрытиями, имею-
щими углы наклона а1 и а2 соответственно (рис. 3).
Пример 1. Исходные данные: £•, = 18 м; £2 =24 м; h =
= 5 м; а1 = 5°; а2 = 22°; So = 1 кПа.
В соответствии с этими данными: т1 = 0,5; т2 = 0,3;
= 18 м; И2 = ^2-2h = 24 -2x5 = 14 м и
Pi = 1 - т2 = 1 - 0,3 = 0,7 Тогда:
р = 1 + 1(т/1 + т/2) = 1 + ^(0,5х18 + 0,Зх14) = 1 + 2,64 = 3,64
Вычисляем 2h/S0 = 2x5/1 = 10 т.е. р < 2h/S0 и b = 2h =
= 2x5 = 10 м.
Таким образом, снеговая нагрузка возле перепада
определяется эпюрой в виде трапеции с ординатами
р = 3,64 у перепада и р1 =0,7 на расстояния b = 10 м от
перепада.
Пример 2. Основные исходные данные как и в при-
мере 1. только высота перепада h = 4 м.
В этом случае: = 24 - 2x4 = 16 м и
-1
р = 1 + ^0,5x18 + 0,3x16) = 1 + 3,45 = 4,45	Вычислим
2h/S0 = 2x4/1 = 8 т.е. р < 2h/S0
В соответствии с этим принимаем b = 2h = 2x4 =8 м,
а значение р ограничиваем четверкой, т.е. снеговая на-
грузка возле перепада определяется эпюрой в виде тра-
пеции с ординатами р = 4 у перепада и р1 = 0,7 на рас-
стоянии b = 8 м от перепада.
Пример 3. Основные исходные данные как в приме-
ре 1, но высота перепада h = 2,5 м.
Вычисляем: = 24 - 2x2,5 = 19 м и
р = 1 + 14,7/2,5 = +6,88.
Отношение 2h/S0 = 2x2,5/1 = 5 т.е. р > 2h/S0 и 2h/S0> 4.
В этом случае необходимо вычислить длину зоны
отложений (исходя из условия ее удлинения после пол-
ного заполнения перепада снегом):
b = 2h4^- = 2x2,5x6’88'1 = 7,35 м.
2h 1	5-1
So
Таким образом, учитывая, что значение р не может
приниматься более 4 и длина зоны отложений b = 7,35 м
менее 5h = 5x2,5 = 12,5 и менее 15 м, снеговая нагрузка
возле перепада определится эпюрой в виде трапеции с
ординатами р = 4 у перепада и р1 = 0,7 на расстоянии
7,35 м.
Пример 4. Основные исходные данные как в приме-
ре 1, но высота перепада h = 2 м.
В этом случае = 24 - 2x2 = 20 м и
р = 1 + ^(0,5x18 + 0,3x20) = 1 + 7,5 = 8,5
Вычисляем отношение 2h/S0 = 2x2/1 = 4 т.е. р > 2h/S0
поэтому зону отложений следует увеличить до значения
b = 2h4^1- = 2x2x^5T1 =ю м.
2h 1	4-1
So
В соответствия с нормами длина зовы повышенных
отложений должна быть не более 5h и не более 15 м. В
рассматриваемом случае 5h = 5x2 = 10 м, т.е. b должно
быть принято равным 10 м. Учитывая это, снеговая на-
грузка возле перепада определится эпюрой в виде тра-
пеции с ординатами р = 4 у перепада, р1 = 0,7 на рас-
стоянии b = 10 м от перепада.
Пример 5 (рис. 4). Исходные данные: = 36 м; t2 =
= 9 м; h = 2 м; а1 = а2 = 5°; So = 2 кПа. В соответствии с
этими данными: т1 = т2 = 0,5; t2 = /2 - 2h = 5 м,
Pi = 1 - т2 = 1 - 0,5 = 0,5;	=	= ^ = 36 м.
Определяем:
р = 1+^(т/!, + т2/2) = 1 +^(0,5x36 + 0,5x5) = 11,25
Отношение 2h/S0 = 2x2/2 = 2, т.е значение р следует
принять равным 2, а зону отложений увеличить до зна-
чения:
. _. р-1	_ _ 11,25-1 .,
b = 2h — = 2 х2 х —’----= 41 м.
2h 1	2-1
So
Здесь длина зоны отложений должна быть принята
не более 5h и не более 15 м, в соответствии с чем зна-
чение принимаем равным 5h = 10 м. На расстоянии 9 м
(т.е. арниза пониженного покрытия) р-,1 определится по
интерполяции
м, =М1 + (М-М.)(Ь~Х) = 0,5 + (2-0’5X10-9) =065
В заключение укажем, что в части тиража в формуле
для определения коэффициента МЮ в схеме 9 прял. 3
СНиП 2.01.07—85 допущена опечатка: в ее начале про-
пущена двойка. Формула должна иметь вид
lbl’M2b2)[1’KV5”)(bl’b2
/2
При печатании карты 1а «Районирование террито-
рии о. Сахалина по весу снегового покрова» в южной его
части по вине фабрики допущена опечатка: возле г. Юж-
но-Сахалинск вместо района IV должно быть напечатано
VI. Уточненное районирование показано на рис. 5.
(М
р = 2 + —