Приложение С (справочное). Определение коэффициента защищенности для малых покрытий

Приложение С
(справочное)

Определение коэффициента защищенности для малых покрытий

С.1 Общие положения

Коэффициент защищенности С_е0 для малых покрытий - это обобщенный коэффициент, отражающий влияние сноса снега с участка кровли независимо от ее формы. Определение коэффициента С_е0 приведено в 3.8.

В настоящем приложении С_е0 определено согласно С.4 после того, как рассмотрены региональные характеристики ветрового района, температурные климатические характеристики и категория шероховатости поверхности. Данные характеристики рассмотрены в С.2 и С.3 соответственно.

Ветер, дующий во время снегопада, может вызвать уменьшение равномерно распределенной снеговой нагрузки на покрытие по сравнению с весом снегового покрова земли. Однако локальный максимум неравномерной снеговой нагрузки на покрытие может существенно превышать вес снегового покрова.

Сильный ветер при отсутствии снегопада может также вызвать равномерное уменьшение или перераспределение существующего снегового покрова на покрытии, что в значительной мере зависит от температуры окружающего воздуха и от предыстории температурного режима слоя снега. Перенос снега прекращается при определенном пороговом значении скорости ветра. Такой порог повышается с ростом температуры окружающего воздуха, поскольку известно, что силы сцепления между частицами снега с повышением температуры возрастают.

Все описанные выше явления широко известны как по практическим наблюдениям, так и по результатам аналитических исследований. Важные физические исследования в этой области описаны в работе [16], а результаты нескольких исследовательских программ наблюдения за снеговыми нагрузками на здания изложены в работах [17], [18] и [19]. Результаты исследований снегопереноса с использованием водяного лотка и аэродинамической трубы представлены в работах [20], [21], [22] и [23]. Комбинированные исследования с использованием аэродинамической трубы и компьютерного моделирования описаны в работах [24] и [25].

Поскольку коэффициент С_е0 очень чувствителен к местному ветровому и температурному режиму, форме здания и конфигурации окружающих препятствий, таких как близко расположенные здания, деревья и топографические особенности местности, определение значений этого коэффициента сопряжено с существенной неопределенностью, пока не будет построена специальная детализированная модель и проведены численные исследования применительно к конкретному строительному объекту с учетом всех вышеперечисленных факторов. Поэтому значения С_е0, заданные аналитически в настоящем приложении, следует рассматривать как условные. В настоящем приложении принят диапазон изменения С_е0 от 0,8 до 1,2. Обычно для различных климатических условий используют ряд округленных значений С_е0 = 1,2; 1,0 и 0,8 как последовательность ограниченной точности при практическом определении коэффициента защищенности простыми методами.

Для очень больших покрытий предполагается, что значение коэффициента С_е будет приближаться к 1,25 независимо от направления ветра и температурных условий, так как при достаточно больших размерах с точки зрения снегопереноса покрытие становится неотличимым от поверхности земли. Поэтому в расчетах, описанных в В.5, в качестве базового значения С_е принимают значение С_е0 для малых покрытий (размерами менее 50 м), а затем оно возрастает с увеличением размеров покрытия, приближаясь в пределе к С_е = 1,25 (см. 6.1).

С.2 Защищенность при воздействии зимних ветров

В качестве главного параметра переноса снега лучше всего использовать среднюю частоту превышения скоростью ветра порогового значения (5 м/с), а не среднее месячное значение скорости ветра. Это объясняется тем, что интенсивность переноса как выпадающего, так и старого снега зависит от появления относительно сильного ветра во время снегопада, а снегопады часто сопровождаются сильным ветром.

К нормальному типу местности относятся пригородные, городские или лесные территории. К защищенной местности относятся площадки, полностью защищенные другими более высокими сооружениями или деревьями во всех направлениях.

Зимние ветровые режимы, представленные в таблице С.1, следует рассматривать, как правило, с учетом средних значений за три наиболее холодных месяца года.

Таблица С.1 - Категории зимних ветров

Среднее число дней месяца N с ветром, скорость которого хотя бы однократно превышает 5 м/с в течение 10-минутного периода	Категория защищенности местности
	Открытая	Нормальная	Защищенная
N < 1	II	I	I
1  N  10	III	II	I
10 < N	III	III	II

Данные о повторяемости ветра есть на метеостанциях, которые регистрируют скорость ветра на открытой местности на высоте 10 м над уровнем земли.

С.3 Зимний температурный режим

В регионах с относительно теплым зимним климатом обычно возможен перенос снега только во время снегопада. В таких регионах снегопады сопровождаются самой низкой температурой зимнего периода, что не характерно для холодных регионов. Этим объясняются трудности вывода общей переменной, отражающей температуру во время снегопадов в разных климатических условиях. Из практических соображений параметр, используемый в настоящем приложении, представляет собой самую низкую среднюю месячную температуру года. Следует иметь в виду, что данный параметр принимает более низкие значения, чем средняя температура зимнего сезона по С.5.

Следует использовать среднемесячные температуры наиболее холодного месяца года, приведенные в таблице С.2.

Таблица С.2 - Категории зимних температур

Средняя температура и наиболее холодного месяца года, °С	Категория зимних температур
> 2,5	А
-2,5    2,5	В
< -2,5	С

С.4 Коэффициент защищенности

Коэффициент защищенности может быть определен по таблице С.3 после выбора категорий зимних ветров и температур, представленных в таблицах С.1 и С.2 соответственно, и откорректирован согласно местной топографии.

Таблица С.3 - Коэффициент защищенности для покрытий малого размера С_е0

Категория зимних температур	Категория зимних ветров
	I	II	III
А	1,2	1,1	1,0
В	1,1	1,0	0,9
С	1,0	0,9	0,8

С.5 Альтернативный способ определения коэффициента защищенности

В России [17] для районов со средней зимней температурой трех наиболее холодных месяцев года ниже минус 5 °С (категория зимних температур С) были получены формулы для коэффициента защищенности при различных ветровых режимах. При таком подходе выражения для С_е0 вместо значений по таблице С.3 будут иметь следующий вид:

;

(С.1)

;

(С.2)

,

(С.3)

где v - средняя скорость ветра, м/с, на высоте 10 м над уровнем земной поверхности в период снегопадов.

Вычисление С_е0 проводят затем так, как показано в С.4.

Примечание - Коэффициенты защищенности в С.4 и таблице С.3 изменяются в диапазоне от 0,8 до 1,2. В указанном выше отечественном подходе коэффициент защищенности изменяется в диапазоне от 0,4 до 1,0. Поэтому для использования в рамках настоящего стандарта коэффициенты для территории Российской Федерации нуждаются в модификации.

С.6 Климатические условия с неежегодным выпадением снега

Для климатических условий, в которых снег выпадает не каждый год, более надежный подход к анализу зимних ветров и температур состоит в учете лишь тех ситуаций, когда известно значение веса снегового покрова. Наконец, для оценки вероятности сценария формирования расчетной снеговой нагрузки требуется анализ ветровых и температурных условий.