Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 4355-2016
"Основы проектирования строительных конструкций. Определение снеговых нагрузок на покрытия"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2016 г. N 2013-ст)
Bases for design of structures. Determination of snow loads on roofs
ОКС 91.080.01
Дата введения - 1 июля 2017 г.
Введен впервые
Предисловие
1 Подготовлен Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство"), Центральным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-исследовательский центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")
2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2016 г. N 2013-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 4355:2013 "Основы строительных конструкций. Метод определения снеговых нагрузок на крыши" (ISO 4355:2013 "Bases for design of structures - Determination of snow loads on roofs", IDT).
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных европейских стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 Введен впервые
Введение
Интенсивность и распределение снеговой нагрузки на покрытия могут быть описаны как функции климатических условий, топографических особенностей, формы сооружения, материала кровли, потока тепла через покрытие и времени. В настоящее время для определения таких функций имеется весьма ограниченный набор данных локального характера, вследствие чего в рамках настоящего стандарта было принято решение о рассмотрении вышеуказанной задачи в полувероятностной постановке.
Характеристическое (нормативное) значение снеговой нагрузки на площадь покрытия или на любую другую площадку над землей, подверженную накоплению снега, определено в настоящем стандарте как функция характеристического (нормативного) значения веса снегового покрова s0 для заданного района и коэффициента формы, описываемого мультипликативной функцией, в которой различные физические параметры представлены номинальными коэффициентами.
Значения коэффициентов формы будут зависеть от климатических условий, в особенности от продолжительности снегового сезона, от ветра, топографии местности, геометрии рассматриваемого сооружения и окружающих зданий, материала кровли, изоляции здания и т.п. Снег может перераспределяться под действием ветра; талая вода может стекать на отдельные участки и снова замерзать; снег может сползать или перемещаться.
Для обеспечения возможности применения ИСО 4355 в каждой стране должны быть установлены национальные данные о географическом распределении веса снегового покрова на ее территории в виде карт и/или другой информации. Процедуры статистической обработки метеорологических данных описаны в приложении А.
1 Область применения
В настоящем стандарте устанавливаются методы определения снеговой нагрузки на покрытия.
ИСО 4355 может служить основой для разработки национальных стандартов по определению снеговых нагрузок на покрытия.
Статистические данные по весу снегового покрова в виде карт районирования, таблиц или формул следует принимать по национальным стандартам.
Коэффициенты формы, представленные в настоящем стандарте, предназначены для применения при проектировании и поэтому могут использоваться непосредственно в тех случаях, когда отсутствует обоснование применения иных значений.
Для определения снеговых нагрузок на покрытия нестандартной формы или форм, не охватываемых настоящим стандартом, рекомендуется проводить специальные исследования. Такие исследования могут включать в себя испытания на масштабных моделях в аэродинамической трубе или в водяном лотке, специально оборудованных для воспроизведения явления снегонакопления, и должны включать в себя методы учета местных метеорологических статистических данных.
Примеры использования численных методов, исследований на масштабных моделях и сопутствующих методов статистического анализа описаны в приложении G.
Приложения, в которых описаны методы определения характеристического значения веса снегового покрова, коэффициента защищенности, термического коэффициента и нагрузок на снегозадерживающие преграды, являются справочными ввиду ограниченного количества документальных источников и доступных научных результатов.
В некоторых регионах в отдельные зимы с аномальными погодными условиями могут быть жесткие условия нагружения, не предусмотренные настоящим стандартом.
Указание стандартных процедур и средств измерений не входит в задачи настоящего стандарта.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт, целиком или по частям, который является обязательным к применению. Для датированной ссылки применяют только указанное издание. Для недатированной ссылки применяют последнее издание документа, на который имеется ссылка (включая все поправки).
ISO 2394*, General principles on reliability for structures (Общие принципы надежности конструкций)
------------------------------
* На момент подготовки к печати ИСО 2394:1998 находился на стадии пересмотра. В настоящее время действует ИСО 2394:2015.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 характеристическое (нормативное) значение веса снегового покрова (characteristic value of snow load on the ground) s0: Нагрузка с заданной ежегодной вероятностью ее превышения.
Примечание 1 - Ее значение выражается в килоньютонах на квадратный метр, кН/м2.
Примечание 2 - В метеорологии применяется также термин-эквивалент "вес снегового покрова земли" (weight of the ground snow cover).
3.2 коэффициент формы (shape coefficient) : Коэффициент, определяющий значение и распределение снеговой нагрузки на покрытие по поперечному сечению строительного объекта и зависящий в основном от геометрических свойств покрытия.
3.3 значение снеговой нагрузки на покрытия (value of snow load on roofs) s: Функция характеристического (нормативного) значения веса снегового покрова s0 и соответствующих коэффициентов формы.
Примечание 1 - Значение s зависит также от защищенности кровли и теплового режима здания.
Примечание 2 - Данное определение относится к площади горизонтальной проекции покрытия.
Примечание 3 - Данное значение выражается в килоньютонах на квадратный метр, кН/м2.
3.4 базовый коэффициент по нагрузке (basic load coefficient) : Коэффициент, определяющий снижение снеговой нагрузки на покрытие в зависимости от уклона кровли и от коэффициента Сm, характеризующего материал поверхности кровли.
3.5 коэффициент переноса нагрузки (drift load coefficient) : Коэффициент, определяющий значение и перераспределение дополнительной нагрузки на подветренную сторону или часть покрытия в зависимости от защищенности покрытия от ветра Се и от геометрического профиля покрытия.
3.6 коэффициент сползания нагрузки (slide load coefficient) : Коэффициент, определяющий значение и распределение нагрузки, сползающей на нижнюю часть покрытия или на кровлю нижнего уровня.
3.7 коэффициент защищенности (exposure coefficient) Се: Коэффициент, учитывающий влияние открытости кровли воздействию ветра.
3.8 коэффициент защищенности для малых покрытий (exposure coefficient for small roofs) Ce0: Коэффициент защищенности для покрытий длиной менее 50 м.
3.9 эффективная длина покрытия (effective roof length) lс: Длина покрытия, определяемая коэффициентом защищенности, заданным как функция размеров покрытия.
3.10 термический коэффициент (thermal coefficient) Ct: Коэффициент, определяющий изменение снеговой нагрузки на покрытие как функцию теплового потока через кровлю.
Примечание - В некоторых случаях Ct может быть больше единицы. Порядок действий в этих случаях описывается в 6.2 и приложении D.
3.11 коэффициент по материалу поверхности кровли (surface material coefficient) Cm: Коэффициент, определяющий снижение снеговой нагрузки на наклонные покрытия из кровельных материалов с малой шероховатостью поверхности.
3.12 эквивалентная плотность снега (equivalent snow density) : Значение плотности при вычислении ежегодного максимума веса снегового покрова по ежегодному максимуму высоты снегового покрова.
3.13 плотность снега (snow density) : Отношение веса снегового покрова к высоте снегового покрова.
4 Снеговые нагрузки на покрытия
4.1 Обобщенная функция, описывающая интенсивность и распределение снеговой нагрузки на покрытия
Формально снеговую нагрузку на покрытия можно определить как функцию F нескольких параметров:
,
(1)
где обозначения представлены в разделе 3.
Если параметры Се, Ct и Сm принимаются постоянными для покрытия или поверхности кровли, то , , и обычно изменяются в пределах кровли.
4.2 Приближенные формы представления снеговой нагрузки на покрытия
В настоящем стандарте полная снеговая нагрузка на покрытие представлена комбинацией трех составляющих: базовой sb, от переноса sd и от сползания ss. Таким образом, для наихудших условий (подветренная сторона нижней кровли):
,
(2)
где "+" обозначает совместное действие.
Воздействие различных параметров упрощается при введении мультипликативных функций:
,
(3)
,
(4)
.
(5)
Базовая снеговая нагрузка на покрытие sb во всех случаях является равномерно распределенной, за исключением криволинейных покрытий, применительно к которым распределение меняется в зависимости от уклона (см. В.4 приложения В).
Базовая нагрузка характеризует нагрузку на горизонтальное покрытие и нагрузку на наветренную сторону скатного покрытия. Поскольку ветер может иметь любое направление, в качестве базовой рассматривается симметричная нагрузка на симметричное покрытие и, следовательно, определяется также основная часть общей нагрузки на подветренную сторону покрытия.
Нагрузкой от переноса называется дополнительная нагрузка, которая может накапливаться на подветренной стороне покрытия вследствие перемещения снежной массы по покрытию.
Нагрузкой от сползания (скольжения) называется нагрузка, которая образуется в результате соскальзывания снега с верхнего покрытия на нижнее покрытие или на нижнюю часть покрытия.
4.3 Частичное загружение, вызванное таянием, сползанием, перераспределением и удалением снега
Всегда следует учитывать снеговую нагрузку, возникающую из-за значительной неравномерности вследствие удаления снега, его перераспределения, сползания, таяния и т.п. (например, отсутствие снеговой нагрузки на отдельных частях покрытия).
Учет этих факторов особенно важен для конструкций, чувствительных к неравномерному нагружению (например, криволинейные покрытия, арки, купола, ригельные покрытия, неразрезные балочные системы), которые рассматриваются в других разделах настоящего стандарта.
4.4 Неустойчивость при затоплении водой
Покрытия следует проектировать таким образом, чтобы предотвратить неустойчивость при затоплении водой. Для плоских покрытий (или покрытий с малым уклоном) необходимо исследовать их прогибы под действием снеговых нагрузок с оценкой вероятности неустойчивости при затоплении покрытия дождем поверх снега или образующейся талой водой.
5 Характеристическое значение веса снегового покрова
Характеристическое (нормативное) значение веса снегового покрова s0 определяют путем статистической обработки данных по снегу.
Измерения веса снегового покрова следует проводить на ненарушенном участке, не подверженном локальному переносу.
Методы определения характеристического значения веса снегового покрова s0 описаны в приложении А.
При практическом применении характеристическое значение веса снегового покрова следует определять стандартными пошаговыми значениями, которые принимают в качестве базовых значений при составлении карт районирования, как описано в приложении А.
6 Коэффициенты для задания снеговой нагрузки
6.1 Коэффициент защищенности
Коэффициент защищенности Се следует использовать при определении снеговой нагрузки на покрытие. При выборе этого коэффициента следует учитывать будущую окружающую застройку площадки. Для регионов, по которым нет достаточного объема доступных климатологических данных в зимний период, рекомендуется установить Се = 1,0.
В большинстве случаев коэффициент защищенности Се равен значению коэффициента защищенности для покрытий малого размера Се0, однако при очень больших размерах плоских покрытий влияние ветра на снос снега со всей площади кровли уменьшается. Чтобы это компенсировать, коэффициент защищенности для больших покрытий принимают выше, чем для малых покрытий.
,
(6)
где - эффективная длина покрытия, м, равная ;
- значение коэффициента защищенности для покрытий малого размера.
Рисунок 1 - Прямоугольная форма покрытия
Методы определения Се0 приведены в приложении С.
В математическом выражении для lс параметр W - это более короткая сторона покрытия, а L - более длинная сторона (см. рисунок 1).
Для покрытий непрямоугольной формы в качестве размеров W и L могут приниматься меньшее и большее измерения по двум осям прямоугольной системы координат. Например, для эллиптической формы W измеряют по малой оси эллипса, a L - по его большой оси.
Общее представление о коэффициентах защищенности в графической форме приведено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Коэффициент Се как функция эффективной длины покрытия lc
6.2 Термический коэффициент
Термический коэффициент Ct (см. 3.10) вводят в целях учета влияния теплопередачи покрытия на таяние снега.
Снеговая нагрузка на покрытия с высокой теплопередачей снижается благодаря таянию снега под влиянием тепловых потерь через покрытие. В таких случаях и, в частности, для остекленных покрытий коэффициент Ct может принимать значения меньше единицы.
Для зданий, в которых намеренно поддерживают внутреннюю температуру ниже 0 °С (например, в морозильных камерах и в помещениях ледовых арен), допускается использовать значение Ct, равное 1,2; во всех остальных случаях используют Ct = 1,0.
Значение Ct рассчитывают на основании учета коэффициента теплопередачи покрытия U, самой низкой ожидаемой температуры подкровельного пространства и веса снегового покрова s0.
Методы определения Ct для покрытий, обладающих высокой теплопередачей, описаны в приложении D.
Примечание - Интенсивность кратковременного снегопада (примерно от одного до пяти дней) часто является для покрытий с существенными тепловыми потерями более значимым параметром, чем s0, поскольку таяние в этом случае происходит очень быстро, препятствуя накоплению снега в течение зимнего периода. Однако в связи с тем, что имеется только значение s0, оно используется с некоторыми модификациями, описанными в приложении D.
6.3 Коэффициент по материалу поверхности кровли
Количество снега, сползающего с покрытия, зависит в определенной мере от свойств материала кровли (см. 6.4.2).
Коэффициент по материалу поверхности кровли Сm (см. 3.11) определяется в диапазоне между единицей и 1,333 и принимает следующие фиксированные значения:
- Сm = 1,333 для скользких свободных поверхностей с коэффициентом теплопередачи Ct < 0,9 (например, для стеклянных покрытий);
- Сm = 1,2 для скользких свободных поверхностей с коэффициентом теплопередачи Ct > 0,9 (например, для стеклянных покрытий, расположенных частично над пространством с кондиционированием воздуха, металлических покрытий и т.п.);
- Сm = 1,0 для всех других поверхностей.
Примечание - Допускается принимать Сm = 1,2 и при Ct < 0,9, если это более целесообразно.
6.4 Коэффициенты формы
6.4.1 Общие принципы
Коэффициенты формы определяют распределение снеговой нагрузки по поперечному сечению строительного объекта и зависят главным образом от геометрических свойств покрытия.
Для зданий, имеющих в плане прямоугольную форму, распределение снеговой нагрузки в направлении, параллельном карнизам, считается равномерным, что соответствует предполагаемому направлению ветра перпендикулярно карнизам.
Представленные в приложении В коэффициенты формы для отдельных типов покрытий иллюстрируются применительно к определенному направлению ветра. Так как преобладающие направления ветра могут не совпадать с направлениями ветра во время сильных снегопадов, все покрытия следует проектировать исходя из предположения, что ветер при снегопадах может иметь любое направление по отношению к расположению покрытия.
6.4.2 Базовый коэффициент по нагрузке
В тех случаях, когда снег может беспрепятственно соскальзывать с покрытий, имеющих уклоны, снеговая нагрузка на покрытие будет снижаться. Уменьшение снеговой нагрузки на покрытие вследствие уклона покрытиями коэффициента по материалу поверхности кровли Сm определено коэффициентом формы (см. 3.4), который рассчитывают по формуле
.
(7)
Базовый коэффициент по нагрузке представлен графически на рисунке 3.
Рисунок 3 - Базовый коэффициент по нагрузке как функция коэффициента по материалу поверхности кровли Сm
6.4.3 Коэффициент переноса нагрузки
Коэффициент переноса нагрузки (см. 3.5), зависящий от геометрии покрытия и от коэффициента защищенности Се, описан в приложении В.
6.4.4 Коэффициент сползания нагрузки
Нагрузка от снега, сползающего с верхней части покрытия на его нижнюю часть или на нижнюю часть многоуровневой кровли, будет зависеть от массы снега, которая может соскользнуть вниз, и от геометрии кровли.
Распределение нагрузки от сползания (скольжения) и ее распространение по покрытию будет зависеть помимо геометрической формы покрытия также от свойств сползающего снега и от силы трения на верхней поверхности кровли, с которой он сползает.
Значение нагрузки от сползания (скольжения) и ее распределение отображены в коэффициенте сползания нагрузки (см. 3.6).
Значения этого коэффициента для разных случаев, в которых должна быть учтена нагрузка от сползания, приведены в приложении В.
Одновременно с нагрузкой от сползания (скольжения) следует принимать во внимание и ударное воздействие от сползающей нагрузки.
Библиография
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 4355-2016 "Основы проектирования строительных конструкций. Определение снеговых нагрузок на покрытия" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2016 г. N 2013-ст)
Текст ГОСТа приводится по официальному изданию Стандартинформ, Москва, 2017 г.
Дата введения - 1 июля 2017 г.
В настоящий документ внесены изменения следующими документами:
Приказом Росстандарта от 14 января 2020 г. N 2-ст действие настоящего ГОСТа было приостановлено до 1 января 2022 г.