Obciążenie dachu śniegiem

Obciążenie dachu śniegiem to siła wywierana na konstrukcję dachu przez zalegający na nim śnieg. Obciążenie śniegiem to czynnik, który należy uwzględnić przy projektowaniu i budowie każdego budynku, szczególnie w regionach, gdzie występują obfite opady śniegu.

Znaczenie i konsekwencje obciążenia dachu śniegiem

• Bezpieczeństwo: Zbyt duże obciążenie śniegiem może prowadzić do przeciążenia konstrukcji dachu i jej uszkodzenia lub zawalenia się dachu, co zagraża zarówno konstrukcji budynku, jak i bezpieczeństwu ludzi przebywających w nim.
• Trwałość budynku: Regularne obciążenia śniegiem mogą osłabiać konstrukcję dachu w dłuższej perspektywie, skracając jego żywotność.

Czynniki wpływająće na obciążenie dachu śniegiem

• Kąt nachylenia dachu: Im mniejszy kąt nachylenia, tym większa ilość śniegu może zalegać na dachu. Szczególnie narażone na przeciążenie śniegiem wielkopowierzchniowe dachy płaskie o dużych rozpiętościach.
• Izolacja dachu: Dobra izolacja termiczna może spowolnić topnienie śniegu, zwiększając obciążenie.
• Kształt dachu: Skomplikowane kształty dachów mogą powodować nierównomierne gromadzenie się śniegu.
• Wysokość budynku: Budynki położone na większych wysokościach są narażone na większe opady śniegu.
• Lokalizacja geograficzna: Obciążenie śniegiem zależy od stref obciążenia śniegiem, które są określone w normach budowlanych dla danego regionu.

Obliczenie obciążenia warstwą śniegu

Obliczenie obciążenia śniegiem obiektów budowlanych jest dość skomplikowanym procesem i wymaga wiedzy z zakresu budownictwa. Wykorzystuje się do tego normy budowlane, które określają charakterystyczne obciążenie śniegiem dla danego regionu.

Podstawą do obliczeń są wytyczne Normy budowlanej PN-EN 1991-1-3 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-3 Oddziaływania ogólne – obciążenie śniegiem.

Według normy PN-EN-1991-3 obciążenie charakterystyczne śniegiem gruntu wynosi 90 kN/m2 ze współczynnikiem obciążenia gf =1,5. Odpowiada to grubości pokrywy sypkiego śniegu o gęstości 245 kg/m3 (wartość normowa) wynoszącej 29 cm.

Wyjaśnienie:

• Obciążenie charakterystyczne: 90 kN/m² to siła, jaką wywiera metr kwadratowy śniegu na podłoże w najtrudniejszych warunkach pogodowych, przyjętych w obliczeniach.
• Współczynnik obciążenia gf: 1,5 służy do zwiększenia obciążenia charakterystycznego, aby uwzględnić różne czynniki, takie jak zmienność warunków pogodowych, lokalne zagęszczenia śniegu czy dodatkowe obciążenia (np. przez wiatr).
• Gęstość śniegu: 245 kg/m³ to wartość przyjęta w normie jako średnia gęstość świeżego śniegu.
• Grubość pokrywy śnieżnej: 29 cm to wynik obliczeń, który odpowiada obciążeniu 90 kN/m² przy przyjętej gęstości.

Wykonanie obliczenia:

Aby sprawdzić poprawność obliczeń, możemy skorzystać z prostego wzoru na ciśnienie:

• Ciśnienie = siła / powierzchnia

W naszym przypadku:

• Ciśnienie (obciążenie) = 90 kN/m²
• Gęstość śniegu = 245 kg/m³ = 0,245 kN/m³ (przerachowanie na jednostki siły)
• Grubość pokrywy śnieżnej = h

Ciśnienie można również wyrazić jako:

• Ciśnienie = gęstość * przyspieszenie ziemskie * wysokość

Przyjmując przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m/s², otrzymujemy:

• 90 kN/m² = 0,245 kN/m³ * 9,81 m/s² * h

Rozwiązując powyższe równanie względem h, dostajemy:

• h ≈ 0,29 m = 29 cm

Wnioski:

• Obliczona grubość pokrywy śnieżnej jest zgodna z podaną wartością.
• Wynik ten oznacza, że przy przyjętych założeniach (gęstość śniegu, współczynnik obciążenia) obciążenie 90 kN/m² odpowiada warstwie śniegu o wysokości 29 cm.

Warto pamiętać, że podane wartości są wartościami charakterystycznymi i mogą się różnić w zależności od konkretnych warunków lokalnych. Obliczenia te służą do projektowania konstrukcji i zapewnienia ich bezpieczeństwa w warunkach obciążenia śniegiem.

Zabezpieczenie dach przed obciążeniem śniegiem

• Projektowanie: Dach powinien być zaprojektowany tak, aby wytrzymać przewidywane obciążenia śniegiem.
• Regularna konserwacja i odśnieżanie: Regularnie sprawdzaj stan dachu i usuwaj z niego zalegający śnieg, zwłaszcza po intensywnych opadach.
  • Ręczne, mechaniczne lub chemiczne usuwanie śniegu z dachu, szczególnie po intensywnych opadach.
  • Pomocne są także bezpieczne dla pokrycia i konstrukcji środki chemiczne zapobiegające gromadzeniu się śniegu na dachu, np. Chlorek magnezu DONSOL lub Mrówczan potasu typu DONSOL TECTUM EXTRA PLUS - ICE-AWAY
• Odpowiednie materiały: Wybieraj materiały budowlane o wysokiej wytrzymałości na obciążenia.
• Systemy odprowadzania śniegu: Można zastosować specjalne systemy, które ułatwiają zsuwanie się śniegu z dachu.

Katastrofa hali MTK w Chorzowie

Katastrofa hali MTK w Chorzowie w 2006 roku była tragicznym przykładem konsekwencji niedostatecznego zabezpieczenia konstrukcji przed obciążeniem warstwą śniegu, w wyniku czego następiło przeciążenie dachu śniegiem. Analiza przyczyn katastrofy wykazała, że głównymi przyczynami były błędy projektowe i wykonawcze.

Pomiary przeprowadzone po katastrofie dostarczyły cennych informacji na temat rzeczywistego obciążenia dachu śniegiem i lodem, a także wpłynęły na rozwój modeli obciążenia śniegiem i rewizję norm.

Obciążenie dachu śniegiem jest złożonym problemem, wymagającym uwzględnienia wielu czynników. Konieczne jest stałe doskonalenie modeli obciążenia śniegiem i norm, aby zapewnić bezpieczeństwo konstrukcji budynków, zwłaszcza w kontekście zmian klimatycznych i potencjalnie rosnącego zagrożenia ekstremalnymi opadami śniegu.

Problem nadmiernego zalegania śniegu na dachach to poważne zagrożenie wynikające z potencjalnego przeciążenia konstrukcji dachu wielkopwierzchniowego.

Zalegający na dachach śnieg stanowi poważne zagrożenie dla konstrukcji budynków. Nadmierne obciążenie śniegiem może prowadzić do uszkodzeń pokrycia dachowego, przeciekania, a nawet zawalenia się konstrukcji. Szczególnie narażone są dachy płaskie oraz te o niewielkim spadzie.

Zapobiegająnie gromadzeniu się śniegu i przeciążeniu dachu

Rozwiązaniem problemu przeciążenia dachu śniegiem jest zastosowanie bezpiecznego dla pokrycia i konstrukcji dachu środków chemicznych zapobiegających gromadzeniu się śniegu i przeciążeniu dachu.