4.3. Определение снеговой нагрузки по тсн 20-301-97

Исходные данные: Место строительства – г. Якутск; длина здания а = 60 м; местность – тип В. Пролет основного здания – 24 м; пролет пристройки – 8 м; высота основного здания – 13,1 м; высота пристройки – 6 м; шаг рам – 6 м.

Расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле S = μ С_t∙ C_w∙ S_g.

По Приложению 1 [2] для г. Якутска S_g = 0,85 кПа.

По схеме 1 Приложения 2 [2] при α ≤ 25⁰ μ = 1; по картам 1 и 2 Приложения 3 [2] находим для г. Якутск среднюю скорость ветра v = 2 м/с и среднюю месячную температуру воздуха в январе t = -40⁰С.

Термический коэффициент С_t∙ для утепленных зданий следует принимать равным 1 (см. п.2.6.б).

В соответствии с п. 2.7. коэффициент, учитывающий снос снега ветром следует определять по формуле C_w = C_wv∙ C_wt, где С_wv определяется по п. 2.8; С_wt – по п. 2.9.

А. Основное здание.

Коэффициент C_wv, учитывающий скорость ветра, для схемы 1 с уклонами покрытий до 12% однопролетных зданий, проектируемых в районах со средней скоростью ветра v ≥ 2 м/с, следует определять по формуле

где b₀ – ширина здания, но не более 100 м; в нашем случае b₀ = 24 м;

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания, определяется по табл. 1. Для типа местности В k₅ = 0,5, k₁₀ =

= 0,65 и k₂₀ = 0,85; на отметке 13,1 м по интерполяции получим k_13,1 = 0,712.

Тогда

Итак, расчетная снеговая нагрузка на покрытие основного здания

Погонная распределенная снеговая нагрузка на раму каркаса основного здания

p_s = S∙ B = 0,632∙ 6 ≈ 3,8 кН/м.

Б. Пристройка.

В соответствии со схемой 5 Приложения 2 коэффициент μ₂ следует принимать равным

, но не более 6.

Здесь h = 13,1 – 6 = 7,1 м < 8 м; l₁ = 24 м; l₂ = 8 м.

m₁ = 1,1 - C_w = 1,1 – 0,743 = 0,357 > 0,1.

m₂ = 1,1 - C_w^*.

Для определения C_w^* необходимо найти коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления на высоте 6 м; по линейной интерполяции получим k₆ = 0,53.

C_wv^* = (1,2 – 0,1∙ 2∙)∙ (0,8 + 0,002∙ 8) = 0,86;

C_w^* = 0,86∙ 0,85 = 0,73;

m₂ = 1,1 – 0,73 = 0,37.

Тогда μ₂ = 1 + 1 / 7,1∙ (0,357∙24 + 0,37∙ 8) = 2,62 < 6.

Так как μ₃ = 1 - m₂ = 1 – 0,37 = 0,63; 3h / S_g = 3∙ 7,1 / 0,85 = 25,1 > μ₂ = =2,62, то зона повышенных снегоотложений составит b = 2h = 2∙ 7,1 = 14,2 м < 16м. Но эта ширина превышает пролет пристройки.

Тогда значение коэффициента μ₄ на крайнем участке пристройки находится по линейной интерполяции

μ₄ = μ₃ + (μ₂ - μ₃)∙ (b – l₂) / b = 0,63 + (2,62 – 0,63)∙ (14,2 – 8) / 14,2 ≈ 1,5.

Расчетное значение снеговой нагрузки на пристройке у стены основного здания

p_s2 = μ₂∙ С_t∙ C_w∙ S_g∙ B = 2,62∙ 1,0∙ 0,73∙ 0,85∙ 6 = 9,75 кН/м.

Здесь C_w = C_wv^*∙ C_wt = 0,73∙ 1,0 = 0,73 (C_wt = 1 для схемы 5).

Расчетное значение снеговой нагрузки на краю пристройки

p_s3 = μ₄∙ С_t∙ C_w∙ S_g∙ B = 1,5∙ 1,0∙ 0,73∙ 0,85∙ 6 = 5,58 кН/м.

Рис. 2.2 Схема распределения снеговой нагрузки

4.4. Определения снеговой нагрузки для малоизученных районов Якутии

Исходные данные: место строительства - г. Нерюнгри; местность - равномерно покрытое препятствиями до 25 м. Здание имеет перепад высот.

Основное здание: пролет l₁ = 36 м, длина b₁ = 36 м, высота h₁ = 20 м, шаг рам В = 6 м. Пристройка: l₂ = 24 м, b₂ = 36 м, h₂ = 10 м, шаг рам В = 6 м.

Уровень снеговой нагрузки определяем по ТСН 20-301-97 [2], так как г. Нерюнгри расположен на территории РС(Я).

Расчетные значения снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле п.2.4. [2]

.

Расчетное значение веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли s_g определяется по п.2.2. [2]: s_g = 1,8 кПа.

Термический коэффициент C_t определяется по п.2.6. [2]: C_t = 1.

Коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к нагрузке на покрытие определяется по п.2.5. [2].

Коэффициент, учитывающий снос снега ветром C_w, определяется по п.2.7. [2].

Рассматриваемое здание состоит из двух частей: основное здание (повышенное покрытие) и пристройки (пониженное покрытие). Поэтому коэффициенты и C_w определяются для каждой части отдельно.

Основное здание (повышенное покрытие).

По схеме 1 прил.2 [2] коэффициент = 1 (рис.1.1).

В соответствии с п.2.7. [2] коэффициент .

Коэффициент, учитывающий скорость ветра C_wv, определяем по п.2.8. [2], по формуле

где v - средняя скорость ветра за зимний период в м/с.

Поскольку в карте 1 прил.3 [2] отсутствует значение скорости ветра v для г. Нерюнгри (малоизученный район), используем данные приложения 3 методического указания. Значения, приведенные в карте районирования территории РС(Я) приложения 3 методических указаний получены путем статистической обработки данных Росгидромета РФ.

Для г. Нерюнгри принимаем v = 2 м/с.

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности.

По табл. 1 [2] для местности В коэффициент k_20.0 = 0,85.

b_o - ширина покрытия. В нашем случае длина основного здания, принимаемая по исходным данным b₁ = 36 м.

= (1,2-0,1^.2^. 0,85)∙(0,8+0,002^.36)=0,872.

Коэффициент, учитывающий температуру наружного воздуха при сносе снега C_wt, определяется по п.2.9. [2] по формуле

,

где t - средняя месячная температура в январе в °С, определяемая по карте 2 прил. 3 [2]. Поскольку в карте 2 прил.3 [2] отсутствует значение температуры t для г. Нерюнгри (малоизученный район), принимаем данные по близлежащему населенному пункту г. Алдан: t = -30 ⁰С.

= 1,05+0,005.(-30) = 0,9.

Подставив полученные значения C_wv и C_wt в общую формулу, получим

= 0,872^. 0,9 = 0,785

Расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции покрытия основного здания (рис.2.3)

= 1. 1. 0,785. 1,8 = 1,413 кН/м2.

Погонная снеговая нагрузка на раму каркаса основного здания

P_s= S ^. B=1,413^. 6 = 8,478 кН/м.

Пристройка (пониженное покрытие).

Снеговую нагрузку на нижнее покрытие принимается в двух вариантах: по схемам 1 и схеме 5.

По схеме 5 прил.2 [2] коэффициент

,

m₁ и m₂ - доли снега, переносимого ветром к перепаду высот, их значения для верхнего (m₁) и нижнего (m₂) определяются по формуле

m₁ = 1,1 - C_w=1,1-0,785=0,315.

Для вычисления коэффициента m₂ необходимо определить C_w для пониженного покрытия на высоте 10 м при k_10.0 =0,65.

= (1,2-0,1^.2^. )∙(0,8+0,002^.36) = 0,906.

= 1,05+0,005^.(-30) = 0,9.

Подставив полученные значения C_wv и C_wt в общую формулу, получим

= 0,906^.0,9=0,815;

m₂ = 1,1 - C_w=1,1-0,815=0,285;

= 1+1/8(0,315^. 36+0,285^.24)=3,27.

Так как высота перепада h = 20 – 10 = 10 м > 8 м, то в связи с ограничением для расчета принимается h = 8 м.

Длина зоны повышенных снегоотложений b = 2h = 2^. 10 = 20 м > 16 м, в связи с ограничением для расчета принимается b = 16 м.

Коэффициент в конце зоны повышенного снегоотложения следует принимать по формуле

= 1 - m₂ = 1-0,285 = 0,715

Расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции пониженного покрытия пристройки в месте наибольшего снегонакопления

= 3,27^. 1^. 1^. 1,8 = 5,886 кН/м².

Здесь коэффициент C_w = 1, так как в зонах повышенного снегонакопления снос снега не учитывается.

Погонная снеговая нагрузка на раму каркаса основного здания в месте наибольшего снегонакопления

P_s= S ^. B=5,886^. 6 = 35,316 кН/м.

Расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции пониженного покрытия пристройки в конце зоны повышенного снегоотложения

= 0,715^. 1^. 1^. 1,8 = 1,287 кН/м².

Погонная снеговая нагрузка на раму каркаса пристройки в конце зоны повышенного снегоотложения

P_s=S ^. B = 1,287^. 6 = 7,722 кН/м.

Второй вариант учета снеговой нагрузки на пониженном покрытии по схеме 1 прил.2 [2], при =1.

Коэффициент C_w определен ранее при назначении m₂ для пониженного покрытия на высоте 10 м при k_10,0 =0,65: C_w=0,815.

Расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции пониженного покрытия пристройки по второму варианту

= 1^. 1^. 0,815^. 1,8 = 1,467 кН/м².

Погонная снеговая нагрузка на раму каркаса пристройки по второму варианту P_s= S ^. B=1,467^. 6 = 8,802 кН/м.

Рис. 2.3. Схема погонной расчетной нагрузки