Приложение G (справочное). Альтернативные методы определения снеговых нагрузок на покрытия, на которые методы, предписанные настоящим стандартом, не распространяются

Приложение G
(справочное)

Альтернативные методы определения снеговых нагрузок на покрытия, на которые методы, предписанные настоящим стандартом, не распространяются

В основе аналитического прогнозирования снеговых нагрузок на покрытия, рассматриваемых в настоящем стандарте и его приложениях, лежат в основном полномасштабные наблюдения за процессом снегонакопления на покрытиях распространенных простых форм, включая допущения для неравномерных нагрузок, которые могут возникать вследствие переноса и сползания. Для покрытий нестандартных форм и эксплуатируемых в нестандартных окружающих условиях, для форм, не охватываемых настоящим стандартом, и для большепролетных покрытий, для которых снеговые нагрузки существенно влияют на соотношение стоимости и безопасности, рекомендуется проводить модельные испытания в аэродинамических трубах, водяных лотках и/или специальные математические исследования.

Физический процесс снегонакопления реализуется благодаря выпадению осадков с ветром или без ветра, перераспределению существующего снегового покрова или сочетанию обоих факторов. Снос снега происходит вследствие его сноса ветром, таяния и сползания. Снеговые нагрузки в любой конкретный момент времени зависят от предыстории вышеуказанных процессов в предыдущие часы, дни и недели. Длительность данной предыстории весьма значима и зависит от местных климатических условий зимнего сезона. В тех регионах, для которых характерны длительные холодные периоды, следует принимать во внимание более длительную предысторию.

Для прогнозирования снеговых нагрузок могут использовать как теоретические, так и физические модели рассматриваемых процессов. Существует несколько разновидностей снега с различными конечными скоростями, углами, при которых снег сохраняется и может отрываться и переноситься ветром. Все эти варианты следует учитывать при выборе методов моделирования.

Методы моделирования снеговой нагрузки подразделяют на три категории:

1) методы, при которых последовательность отдельных снегопадов моделируется с помощью масштабных моделей, а частицы вводятся в аэродинамическую трубу или водяной лоток для имитации снежных частиц и их аккумуляции;

2) методы, в рамках которых скоростные режимы ветра анализирует с помощью масштабных моделей, а перенос и накопление снега выводят посредством численного анализа на основе учета полевых данных о скоростях снегопереноса и другой информации. При таком подходе физические имитаторы снеговых частиц не используют;

3) подходы, основанные на использовании численных методов динамики жидкостей, включая эффекты взаимодействия снежных частиц с воздушным потоком.

Все вышеперечисленные методы полезны для выявления возможных необычных снегоотложений, возникающих под действием ветров избранных направлений. Однако в тех климатических регионах, где температуры ниже точки замерзания держатся в течение длительных периодов, максимальные снеговые нагрузки могут быть результатом снегонакопления после многочисленных снегопадов и переноса снежных масс с различных направлений на протяжении большей части зимнего сезона. В таких случаях желательно прослеживать картину накопления снега на временной базе от 1 до 3 часов, распознавая последствия каждого снегопада и ветровой обстановки. Для отслеживания событий снегопада, переноса снега, таяния, повторного замерзания, выпадения дождя, просачивания и стока талой и дождевой воды следует применять численные методы. Здесь лучше всего подходит метод 2, который позволяет проводить быстрый пересчет снеговой нагрузки с использованием почасовых записей метеоданных и характеристик теплопередачи кровли, благодаря чему открывается возможность вероятностных прогнозов экстремальных нагрузок. Однако методы 1 и 3 способны обеспечить более детальное рассмотрение определенных форм снегоотложений при отдельных событиях. Поэтому часто оказывается целесообразным совместное использование разных методов. Примеры применения альтернативных методов прогнозирования можно найти в публикациях [21-25], [27] и [30].

В связи с тем, что во всех методах прогнозирования присутствуют различные численные упрощения, касающиеся процессов снегонакопления, важно, чтобы эти методы опирались на данные полевых наблюдений (см., например, [28] и [29]).