Рекомендованы к изданию секцией "Теория сооружений" Научно-технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко.

Рекомендации составлены в дополнение к разделу "Снеговые нагрузки" СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия". Содержат положения об определении снеговой нагрузки на покрытия различной конфигурации, получившие в настоящее время распространение в строительстве.

Рекомендации предназначены для работников проектных организаций.

В климатических условиях территории СССР снеговая нагрузка во многих случаях составляет весьма значимую долю всех нагрузок, действующих на конструкции покрытий зданий и других сооружений. В настоящее время расширяется номенклатура архитектурно-конструктивных схем сооружений. Однако указания по учету снеговой нагрузки, содержащиеся в СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия", охватывают в основном схемы покрытий массового применения. Многочисленные запросы по определению снеговой нагрузки по различным видам покрытий, поступающие от проектных организаций в ЦНИИСК им. Кучеренко, вызвали необходимость дополнить указания по снеговым нагрузкам, содержащиеся в нормах.

В настоящих Рекомендациях нашло отражение определение для некоторых типов покрытий параметра C - коэффициента перехода от веса снежного покрова земли к снеговой нагрузке на покрытия. При этом рассматриваются, с одной стороны, покрытия, профили которых приводятся в нормах, но распределение и значения коэффициента C нуждаются в уточнениях. Вместе с тем, в документ включены покрытия, не охваченные указаниями норм.

Следует отметить, что при выборе покрытий для включения в Рекомендации в первую очередь принималась во внимание возможность снижения значений коэффициента C по сравнению со значениями, регламентируемыми нормами или принятыми в практике проектирования, хотя было признано целесообразным предусмотреть также схемы, для которых рекомендуемое определение величины C продиктовано необходимостью повышения надежности конструкций.

Сведения об определении коэффициента C по некоторым видам покрытий обоснованы специально проведенными исследованиями снеговой нагрузки. Наряду с этим при создании рекомендательного документа учтены результаты многолетнего экспериментального изучения снеговых нагрузок на покрытиях разнообразной конфигурации, которое осуществлялось на основе подходов, принятых и отработанных В.А. Отставновым применительно к задачам проектирования. Это позволило выявить особенности формирования снегоотложений на характерных элементах поверхностей сооружений.

Ссылки на нормы нагрузок, содержащиеся в тексте рекомендаций, относятся к изданию СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия" (М., Стройиздат, 1976).

Следует обратить внимание на необходимость при пользовании рекомендациями соблюдения требования пункта 5.3 норм нагрузок об учете частичного загружения в случаях, когда при этом возникают более неблагоприятные условия работы элементов конструкций.

Рекомендации разработаны в лаборатории надежности отделения расчета сооружений ЦНИИСК им. Кучеренко инженером Л.С. Розенбергом; научное редактирование проведено д-ром техн. наук В.Д. Райзером.

Замечания и предложения по Рекомендациям просьба направлять по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 9. ЦНИИСК им. Кучеренко.

1.1. На двускатных покрытиях при определенных значениях их уклона, особенно в случаях расположения по коньку ходовых мостиков (и их перил), аэрационных устройств и подобных выступающих элементов возможно образование крупного скопления снега на заветренном скате в зоне вблизи конька (рис. 1). Формируемую при этом повышенную снеговую нагрузку рекомендуется учитывать дополнительно к указаниям пункта 1 табл. 5 норм нагрузок.

1.2. Схема (рис. 1) применяется для симметричных покрытий с пролетом l >= 18 м и для несимметричных с размером наветренного ската l₁ >= 9 м, когда уклон покрытия характеризуется углом .

Параметры принимаются равными:

C₁ = 0,03l₁, но не более 0,6;

C₂ = 1,8;

C₃ = 1,8 - 0,07l₁, но не менее 0,4;

S = 0,5l₁, но не более 12 м и не более l₂; (значения l₁ и l₂ - в м).

2.1. При определении снеговой нагрузки на покрытия стрельчатой формы ее целесообразно учитывать в зависимости от величины перелома в коньке или как для двускатных с плоскими скатами, или как для покрытий сегментного очертания.

2.2. Выбор значений коэффициентов C для стрельчатых покрытий (рис. 2) рекомендуется производить в зависимости от угла в месте перелома покрытия с учетом снеговой нагрузки только в пределах зоны L, размеры которой определяются положением на сечении покрытия угла .

2.3. В случаях, когда (рис. 2), используются схемы и указания пункта 1 (профиль ) табл. 5 норм нагрузок. При этом размер l и угол двускатного покрытия принимаются равными соответственно размеру L и углу на стрельчатом покрытии. Значение предельного угла принимается равным . Если угол на сечении стрельчатого покрытия отсутствует, значения L и определяются на уровне основания профиля.

2.4. В случаях, когда , коэффициент C для стрельчатых покрытий определяется по указаниям пункта 2 табл. 5 норм нагрузок. При этом размер l сегментного покрытия принимается равным размеру l_ст стрельчатого покрытия.

3.1. В нормах нагрузок отсутствуют сведения об определении снеговой нагрузки на провисающие покрытия цилиндрической формы (рис. 3, а). Такие покрытия могут быть загружены равномерным слоем снега по всему пролету. Вместе с тем, для них характерно возникающее при определенных условиях сползание снега со скатов, которое, наряду с возможным скоплением талой воды, приводит к концентрации снеговой нагрузки у середины пролета.

3.2. Коэффициент C для провисающих покрытий цилиндрической формы рекомендуется учитывать по схемам двух вариантов (рис. 3, б). Значения C следует принимать:

При этом в варианте 2 границы зоны S соответствуют положению угла на сечении покрытия.

4.1. Интенсивность снеговой нагрузки, формируемой на нижерасположенном покрытии в зоне у перепада высот, регламентируется пунктом 8 табл. 5 норм нагрузок. Коэффициент m принимается равным одному из двух значений (0,5 или 0,3) в зависимости от уклона покрытия. При этом не различается направление уклона.

Коэффициент m_н, характеризующий поднос снега к перепаду со стороны нижележащего покрытия, может в ряде случаев учитываться в уменьшенном размере, принимая во внимание благоприятные для этого факторы снегонакопления. К ним относится, во-первых, ширина нижерасположенного покрытия. Благодаря рысканью ветра по направлению и завихрениям снеговетрового потока у боковых карнизных краев покрытия часть снега, перемещаемого ветром к перепаду, сносится с покрытия. Доля сносимого снега становится существенной при нешироких покрытиях, что в таких случаях ведет к уменьшению снегоотложений в зоне у перепада. Во-вторых, затрудняется поднос снега к перепаду при уклоне нижележащего покрытия, направленном в сторону от перепада. В-третьих, имеет значение поперечный профиль нижерасположенного покрытия.

При наличии уклона покрытия в поперечном направлении часть снега скатывается с него, сбрасывается ветром или оседает в виде уплотненного снежного скопления, что ведет к уменьшению количества снега, подносимого к перепаду.

4.2. При пользовании пунктом 8 табл. 5 норм нагрузок в случаях нижележащих нешироких покрытий, когда они прямолинейны в продольном направлении и при этом имеют продольный уклон в сторону от перепада высот или не имеют уклона, коэффициент m_н, принимаемый для вычисления C_0, рекомендуется учитывать в пониженных размерах в зависимости от ширины b (в м) и угла (в град.) продольного наклона покрытия (рис. 4, а) и в соответствии с видом поперечного сечения покрытия (рис. 4, б, в, г).

В рассматриваемых случаях следует руководствоваться следующими условиями:

- при и b > 21 м значения m_н принимаются в точном соответствии с указаниями пункта 8 табл. 5 норм нагрузок;

- при независимо от b принимается m_н = 0;

- при и b <= 21 м значения m_н определяются по пунктам 4.3 ... 4.5 рекомендаций.

4.3. При полого-плоских видах поперечного сечения - горизонтальном или скатном с углом наклона (рис. 4, б) учитывается (индекс П характеризует полого-плоское покрытие).

Значение принимается по номограмме (рис. 5) в зависимости от угла при соответствующей ширине b <= 21 м.

Примеры пользования номограммой:

1) При b = 10 м и .

2) При b = 10 м и .

4.4. Для покрытий с плоскими скатами - односкатных и двускатных с углом наклона (рис. 4, в), не имеющих продольного уклона , величину m_н рекомендуется учитывать отдельно:

1) по линии более низкого карниза у односкатных покрытий и по линиям карнизов у двускатных покрытий (в точках 1) принимается ;

2) по линии более высокого карниза у односкатных покрытий и по линии конька у двускатных покрытий (в точках 2) принимается (индекс У характеризует скатное покрытие с постоянным уклоном).

Значения определяются по графикам (рис. 6) в зависимости от угла наклона при ширине b <= 21 м. При значениях b < 3 м следует учитывать как для b = 3 м.

Значение следует определять по формуле

где угол - в град. (при принимается ).

4.5. Для покрытий с сегментным видом поперечного сечения (рис. 4, г) при значения m_н рекомендуется принимать аналогично указаниям пункта 4.4 с учетом по линии карниза и по вершине (коньку) (индекс C характеризует сегментный профиль).

Значения принимаются по графикам (рис. 7) в зависимости от величины f/b (f - стрела подъема в м) при ширине b <= 21 м. При значениях b < 3 м следует учитывать как для b = 3 м.

Значения следует определять по формуле

(при принимается ).

4.6. Если нижерасположенные покрытия, рассматриваемые в пунктах 4.4 и 4.5, имеют уклон в сторону от перепада , то определенные по этим пунктам значения величин и , а также и возможно принимать в уменьшенном размере, для чего их следует умножать на понижающее соотношение . Члены соотношения определяются для данной ширины b по графикам (рис. 5) при имеющем место (числитель) и (знаменатель).

4.7. Для покрытий, рассматриваемых в пунктах 4.4 и 4.5, коэффициент m_н между точками 1 и 2 (рис. 4, в, г) принимается по интерполяции между значениями и , и .

Примечание. Данная рекомендация соответствует правилу определения параметров C_о и S в пункте 8 табл. 5 норм нагрузок для случаев, когда нижерасположенные покрытия, имея в поперечном сечении плоскоскатный или сегментный профиль, характеризуются разными значениями высоты перепада h по ширине покрытия. В этих случаях значения C₀ и S следует, независимо от ширины покрытия, определять при наибольшем и наименьшем значениях h с интерполяцией для промежуточных точек.

4.8. Примеры определения значений m_н для покрытий, рассматриваемых в пунктах 4.4 и 4.5, при исходных параметрах b = 12 м и .

1) Односкатное и двускатное покрытия с углом наклона . При условии принимается согласно графику (рис. 6) и вычисляется:

Для учета фактической величины угла согласно пункту 4.6 из графиков (рис. 5) определяется:

Понижающее соотношение составляет:

Окончательные значения коэффициента m_н:

2) Сегментное покрытие со стрелой подъема f = 1,2 м. Определяем: .

При условии принимается по графикам (рис. 7) и вычисляется: .

При понижающем соотношении, равном 0,45, получаются окончательные значения коэффициента m_н:

5.1. Для покрытий, находящихся на разных уровнях, возможно решение с наличием разрыва между стенкой перепада высот и нижерасположенным покрытием. При определении снеговой нагрузки на нижерасположенное покрытие в зоне у стенки перепада влияние разрыва на количество снега, сносимого ветром с вышерасположенного покрытия, представляется несущественным. Однако наличие разрыва должно способствовать заметному уменьшению массы снега, задерживающегося у края нижерасположенного покрытия в ходе ветрового снегопереноса по его поверхности в сторону перепада.

5.2. При наличии разрыва между нижерасположенным покрытием и стенкой перепада, когда образуется горизонтальный проем, местную повышенную снеговую нагрузку на покрытие в зоне у перепада следует определять на основе указаний пункта 8 табл. 5 норм нагрузок. При этом для нижерасположенного покрытия принимается только приходящаяся на него часть трапециевидной эпюры коэффициента C.

При вычислении величины C₀ рекомендуется учитывать, как и в случаях отсутствия разрыва, размер перепада h, в м (рис. 8).

5.3. Величину m_н, предусмотренную в нормах нагрузок для определения C₀, допускается в случаях наличия разрыва не учитывать (m_н = 0), если соблюдается условие a > a^р, где a^Р = 1 + 0,25h - горизонтальный параметр разрыва, в м, (индекс Р характеризует перепад с разрывом).

Если при данном перепаде высот h имеет место a <= a^р, то при определении C₀ рекомендуется использовать пониженное значение величины m_н для перепадов с разрывом:

При величине разрыва a < 1 м следует принимать .

5.4. Содержащиеся в пункте 5.3 рекомендации, позволяющие при наличии разрыва не учитывать величину m_н или принимать ее пониженное значение, действительны только при значениях вертикального параметра разрыва h^р >= a^р или, соответственно, h^р >= a (в случаях a <= a^р).

6.1. Через открытый проем, устроенный в нижней части стенки перепада высот покрытий, часть снега, поступающего при ветровом переносе с нижележащего покрытия, будет удаляться с него. Этот фактор способствует уменьшению интенсивности местного снегоотложения на нижерасположенном покрытии в зоне у перепада.

6.2. При наличии в нижней части стенки перепада открытого (незастекленного, необрешеченного и т.п.) ленточного проема (рис. 9) коэффициент m_н, используемый при определении величины C₀ в соответствии с пунктом 8 табл. 5 норм нагрузок, допустимо учитывать с пониженным значением (индекс О характеризует открытый проем).

6.3. При высоте открытого проема h₁ (в м) не менее 0,02P_о и не менее 2 м (P_о - нормативный вес снежного покрова в кгс/м², определяемый для района строительства по указаниям норм нагрузок) рекомендуется учитывать независимо от уклона нижерасположенного покрытия, если при этом соблюдаются совместно следующие условия:

1) высота расположенной над проемом части стенки (расстояние от верха проема до покрытия) h₂ не превышает 2h₁;

2) высота нижней, парапетной части стенки h₃ не превышает

0,5 м при P_о <= 60 кгс/м²,

0,8 м при 60 < P_о <= 120 кгс/м²,

1,2 м при 120 < P_о <= 240 кгс/м²,

1,6 м при P_о > 240 кгс/м²;

3) расстояние a от стенки перепада до противостоящей стенки повышенного корпуса составляет не менее 4 м.

7.1. При пересечении двух взаимно перпендикулярных стенок перепадов высот местное повышенное снегоотложение в образуемом пространственном углу обычно является следствием ветрового снегопереноса в преобладающем направлении, нормальном к одной из стенок. Однако некоторая часть снежного скопления в зоне у угла может также возникать как следствие переноса снега в смежных направлениях, а также специфического вихревого проявления в данной зоне. При этом все же не наблюдалось образования в данной зоне столь крупных скоплений снега, которые близки к суммарной величине отдельных снегоотложений у каждого из перепадов.

7.2. Снеговую нагрузку в зоне в угла, образованного пересечением двух стенок перепадов высот, следует учитывать на основе указаний пункта 8 табл. 5 норм нагрузок с использованием двух эпюр коэффициента C, соответствующих двум перепадам. С этой целью на основе двух плоских эпюр строится пространственная эпюра (рис. 10).

При этом одну из них следует довести вплотную до перпендикулярной стенки (рис. 10, действие 1) с образованием первоначальной пространственной эпюры с шириной основания S₁ на участке длиной S₂. Затем эпюру у другого перепада следует надвинуть в сторону угла (рис. 10, действие 2) до смыкания верхних поверхностей первоначальной и достраиваемой пространственных эпюр. В результате формируется окончательная расчетная пространственная эпюра на площади с размерами S₁ x S₂. Для удобства построения целесообразно первоначально провести надвижку той плоской эпюры, которая отличается более высоким значением коэффициента C в месте у стенки перепада.

7.3. Складывать ординаты первоначально рассматриваемых двух эпюр для получения расчетной эпюры не следует.

8.1. На открытых ветру пологих покрытиях создаются условия для сноса снега. Количество снега, удаляемого ветром с покрытия, находится в прямом соответствии со скоростью ветра, характерной для данной климатической зоны.

Снос снега также связан с шириной покрытия: удаление снега облегчается у покрытий меньшей ширины.

8.2. Благоприятный фактор ветрового сноса снега с покрытий, свободных от значительных надстроек и не защищенных от ветра, учитывается в нормах нагрузок. Пунктом 5.5 допускается применение уменьшенных значений коэффициента C в зависимости от скорости ветра, для чего в нормах используется коэффициент k. Так как скорость ветра на метеорологических станциях измеряется на расстоянии 10 - 12 м от поверхности земли, то рекомендация норм по учету скорости ветра привязана, по существу, к покрытиям зданий, высота которых (8 - 15 м) несущественно отличается от этого расстояния.

В нормах нагрузок предусматривается для зданий высотой более 20 м или шириной до 60 м снижение коэффициента k на 10%. Для зданий с высотой, существенно превышающей 20 м, возможно дополнительно снижать коэффициент k.

8.3. При учете в соответствии с пунктом 5.5 норм нагрузок влияния скорости ветра на значения коэффициента C рекомендуется снижение параметра k производить в зависимости от ширины покрытия b для зданий высотой H. Размер снижения следует определять по табл. 1.

9.1. Наличие зенитных фонарей влияет на режим ветрового потока над зданием и может при этом препятствовать сносу снега с пологих покрытий.

9.2. При устройстве на пологих покрытиях зенитных фонарей (рис. 11) рекомендуется применение пункта 5.5 норм нагрузок, предусматривающего снижение снеговой нагрузки в зависимости от скорости ветра, если соблюдаются указанные ниже условия.

а) Размеры фонарей в плане не должны превышать: длина a - 6 м, ширина b - 3 м.

б) Высота фонаря h не должна превышать 0,6 м при горизонтальных, плоскоскатных и сегментных формах (рис. 11, а, б, в) светопрозрачного ограждения и 0,9 м при купольной сферической форме.

в) Фонари на покрытии должны быть расположены по прямоугольной сетке с единообразной ориентацией их по длине; боковые стороны фонарей не должны выступать за общую в данном ряду габаритную линию (рис. 11, д).

г) Расстояния между боковыми сторонами фонарей (разрывы) должны быть не менее: в продольном направлении - величины (в м), в поперечном направлении - величины b^Р = 2b (в м) и значения b^р = 3 м (рис. 11, д).

При этом для фонарей, квадратных в плане, размер одной из сторон следует принимать за a, размер поперечной стороны за b (рис. 11, г).

10.1. В нормах нагрузок не содержится указаний по определению снеговой нагрузки на покрытия купольного типа. Формирование снеговой нагрузки на купольных круглых в плане покрытиях конической и сферической формы, опирающихся на цилиндрическую стену (рис. 12) и характеризуемых небольшой крутизной (конические - до , сферические - до f/d <= 0,25), отличается ветровым сносом существенной части снега, а также возможностью специфичного неравномерного снегоотложения по поверхности покрытия.

10.2. Для более пологих куполов рассматриваемого типа, когда соблюдаются условия или f/d <= 0,05, достаточно учитывать только равномерное распределение снеговой нагрузки по всей площади покрытия с определением значений C по указаниям пунктов 1 и 2 табл. 5 норм нагрузок соответственно при конической и сферической форме. (Рекомендуется в этих случаях предусматривать снижение C по указаниям пункта 5.5 норм нагрузок).

10.3. Для менее пологих куполов рассматриваемого типа, когда соблюдаются условия или 0,05 < f/d <= 0,25, коэффициент C рекомендуется учитывать по двум вариантам.

а) Вариант 1 - равномерное распределение снеговой нагрузки по площади покрытия с интенсивностью C_рв.

Для 1-го и 2-го районов по нормативному весу снежного покрова (P_о = 50 и 70 кгс/м²) следует принимать C_рв = 0,85.

В остальных районах значение C_рв следует определять в зависимости от средней многолетней скорости ветра за зимний период (V, м/сек) по формуле:

При этом не следует принимать C_рв < 0,35.

Значения V рекомендуется определять по карте 2 приложений к нормам нагрузок.

Рекомендация по варианту 1 распространяется на покрытия с диаметром в плане d <= 60 м, при d > 100 м следует принимать C_рв = 1,0; при промежуточных значениях d величина C_рв определяется по интерполяции.

б) Вариант 2 - неравномерное распределение снеговой нагрузки при отсутствии снега на одной из половин купола (рис. 13). На другой половине интенсивность снеговой нагрузки в i-той точке характеризуется величиной C_i, значения которой определяются по формуле

где C₀ - характеристика коэффициента C в точке полукруга с максимальной интенсивностью снеговой нагрузки, определяемая по графикам (рис. 14); R и r - радиусы; значения показателя m принимаются равными 1 для конических покрытий и 2 для сферических покрытий.