3 ČSN EN : Zatížení sněhem

Transkript

1 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí 3 ČSN EN : Zatížení něhem V normě ČSN EN jou uvedeny poyny pro tanovení hodnot zatížení něhem pro navrhování ontrucí pozemních a inženýrých taveb. Norma je platná pro celé území ČR včetně horých oblatí. Norma ČSN EN nezahrnuje náledující vlivy: dynamicé zatížení rázem způobené louznutím nebo pádem něhu z vyšší úrovně třechy; přídavné zatížení větrem, teré může vzninout při změně tvaru nebo velioti tavby vlivem něhové nebo ledové vrtvy; zatížení v oblatech celoroční porývou něhem; zatížení námrazou; boční zatížení něhem (např. boční íly způobené návějí něhu); zatížení něhem na motech. 3.1 Klaifiace zatížení Zatížení něhem (now load) je v ouladu ČSN EN 1990 laifiováno jao proměnné pevné zatížení. Zatížení něhem zahrnutá v ČSN EN e mají uvažovat jao taticá zatížení. Při výjimečných podmínách, viz apitola 3.2, je zatížení něhem uvažováno jao zatížení mimořádné. 3.2 Návrhové ituace V normě ČSN EN e rozlišují normální a výjimečné podmíny Normální podmíny (normal condition) e předpoládají pro loality, de je nepravděpodobný výyt výjimečného padu něhu a/nebo výjimečného navátí něhu. V normálních podmínách e uvažují pouze dočané a trvalé návrhové ituace, přičemž e rozlišuje: upořádání zatížení nenavátým něhem, upořádání zatížení navátým něhem. Výjimečné podmíny (exceptional condition) je potřeba uvažovat u loalit, de může docházet výjimečnému padu něhu a/nebo výjimečnému navátí něhu. V těchto případech e muí, romě trvalých a dočaných návrhových ituací navátým a nenavátým něhem, uvažovat taé mimořádné návrhová ituace zohledňující výjimečné podmíny. V Čeé republice e v oučané době výjimečné podmíny neuvažují, přetože především v nižších něhových oblatech by bylo uvážení výjimečných podmíne oprávněné. V dalších čátech apitoly 3 jou uvedeny potupy pro tanovení zatížení něhem pouze při normálních podmínách. 3.3 Zatížení něhem na zemi Charateriticá hodnota zatížení něhem na zemi (characteritic value of now load on the ground) je v ouladu ČSN EN 1990 definována jao 2% vantil ročních maxim tíhy něhu, což odpovídá třední době návratu jednou za 50 let. Pro území Čeé republiy jou charateriticé hodnoty zatížení něhem na zemi uvedeny v Mapě něhových oblatí, terou vypracoval Čeý hydrometeorologicý útav na záladě naměřených hodnot vodní tíhy něhu v rozmezí let 1961 až Mapa je znázorněna na obrázu 3-1. Mapa rozlišuje něhové oblati I až VIII, viz tabula

2 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí Tabula 3-1: Sněhové oblati Oblat I II III IV V VI VII VIII [N.m-2] 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 > 4,0*) Poznáma: Charateriticou hodnotu určí přílušná poboča Čeého hydrometeorologicého útavu Obráze 3-1: Mapa něhových oblatí na území ČR Podrobné něhové charateritiy pouzované loality, včetně charateriticé hodnoty zatížení něhem na zemi, je možno zíat na vyžádání přímo od Čeého hydrometeorologicého útavu. Tato lužba je ovšem zpoplatněna. Tento potup je proto vhodné apliovat v mítech, de malá podrobnot mapy něhových oblatí neumožňuje dotatečnou přenotí tanovit tíhu něhu (napřílad v podhorých oblatech) nebo v případech, dy ze znaloti mítních něhových poměrů vyplývá, že reálná tíha něhu by mohla být jiná, než tanoví mapa. Výzum provedený při řešení projetu GAČR 103/08/0589 uázal, že rozdíly mezi hodnotami zatížení něhem podle něhové mapy a hodnotami tanovenými ČHMÚ pro onrétní loalitu jou v mnoha případech nezanedbatelné a mohou významně ovlivnit výlednou cenu ontruce. Z těchto důvodů byla vypracována Digitální mapa zatížení něhem na zemi pro území ČR, terá rozděluje území Čeé republiy na oblati 100 x 100 m, přičemž e aždé oblati byly počteny přílušné něhové charateritiy, včetně charateriticé hodnoty zatížení něhem na zemi. Digitální mapa je přítupná na webové adree 2

3 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí 3.4 Zatížení něhem na třechách Sníh může být na třeše uložen v různých tvarech, vlatnoti třechy nebo další fatory ovlivňující různá uložení něhu jou: tvar a lon třechy; tepelné vlatnoti třechy; drnot povrchu třechy; množtví tepla vzniajícího pod třechou; vzdálenot od oolních taveb; oolní terén; hromadění něhu z různých měrů; mítní limaticé poměry, zejména větrnot, teplotní změny a pravděpodobnot vzniu ráže (buď dešťových nebo něhových). Obráze 3-2: Sníh na třeše Velá čát z výše uvedených fatorů e při výpočtu zatížení něhem na třechách (now load on roof) zanedbává. V úvahu e bere především tvar a lon třechy, tepelné vlatnoti třechy a umítění třechy v oolním terénu a zátavbě. Pro poouzení polehlivoti ontruce e obvyle uvažují dvě záladní upořádání zatížení: rovnoměrné zatížení nenavátým něhem na třeše; nerovnoměrné zatížení navátým něhem na třeše. Obráze 3-3: Záladní upořádání zatížení něhem: vlevo nenavátý níh; vpravo navátý níh Pro trvalé a dočané návrhové ituace e charateriticá hodnota zatížení něhem na třeše určí podle výrazu: i C C (3.1) e t de μ i je tvarový oučinitel zatížení něhem; C e oučinitel expozice (obvyle C e = 1,0); C t tepelný oučinitel (obvyle C e = 1,0); charateriticá hodnota zatížení něhem na zemi. Zatížení něhem půobí vile a je vztaženo půdoryné ploše třechy. Poud e předpoládá, že níh bude ze třechy odtraňován nebo po ní přeouván uměle, pa má být třecha navržena na 3

4 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí odpovídající upořádání zatížení (modely upořádání zatížení uvedené v ČSN EN byly odvozeny pouze pro přirozeně uložený níh). Součinitel expozice C e (expoure coefficient) zohledňuje možný vliv fouávání něhu ze třechy objetu. Součinitel expozice C e e zpravidla volí roven jedné, poud pro různé typy rajiny není tanoveno jina. Při volbě oučinitele expozice C e je vhodné uvážit vliv budoucí výtavby v oolí taveniště. Tabula 3-2: Doporučené hodnoty oučinitele C e Typ rajiny C e otevřená 1) 0,8 normální 2) 1,0 chráněná 3) 1,2 1) Otevřený typ rajiny: rovná plocha bez přeáže, otevřená do všech tran, nechráněná oolním terénem, vyššími tavbami nebo tromy. 2) Normální typ rajiny: plochy, de nedochází na tavbách výraznému přemítění něhu větrem vůli oolního terénu, jiným tavbám nebo tromům. 3) Chráněný typ rajiny: plochy, de je uvažovaná tavba výrazně nižší než oolní terén nebo je tavba oblopena vyoými tromy a/nebo vyššími tavbami. Tepelný oučinitel C t (thermal coefficient) e použije v případech, dy je možné vzít v úvahu nížení zatížení něhem na třeše, terá má vyoou tepelnou proputnot (> 1 W/m 2 K), zejména u něterých leněných třech, de dochází tání něhu vlivem protupu tepla třechou. Poznáma: Podle Národní přílohy ČR lze hodnoty oučinitele C t < 1 tanovit potupem uvedeným v příloze D normy ISO Součinitel C t nemí být menší než hodnota 0,8. Pro případ vyřazení zdroje tepla z provozu muí být zajištěna možnot nadného odlízení něhu ze třechy. 3.5 Tvarové oučinitele třech Všeobecně Tvarové oučinitele μ i jou v ČSN EN definovány pro upořádání zatížení nenavátým a navátým něhem pro: pultové třechy (včetně plochých třech); edlové třechy; třechy vícelodních budov; válcové třechy; třechy ouedící a přiléhající vyšším tavbám. Hodnoty tvarových oučinitelů μ 1 a μ 2, teré e uplatní při návrhu pultových třech, edlových třech či třech vícelodních budov, jou uvedeny v tabulce 3-3 a na obrázu 3-4. Hodnoty uvedené v tabulce 3-3 platí, poud není zabráněno louzávání něhu ze třechy. Poud jou na třeše umítěny zachytávače něhu nebo jiné přeážy anebo je dolní oraj třechy uončen atiou (nadezdívou), potom hodnota tvarového oučinitele zatížení něhem nemá lenout pod 0,8. 4

5 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí Tabula 3-3: Tvarové oučinitele zatížení něhem μ 1 a μ 2 v záviloti na lonu třechy Úhel lonu třechy 0 α < α < 60 α 60 μ 1 0,8 0,8 (60 α) / 30 0,0 μ 2 0,8 + 0,8α / 30 1,6 vliv úhlu lonu třechy Obráze 3-4: Tvarové oučinitele zatížení něhem μ 1 a μ 2 v záviloti na lonu třechy Pultové třechy Pro pultové a ploché třechy e uvažuje pouze jedno upořádání zatížení podle obrázu 3-5 pro zatížení navátým i nenavátým něhem. Obráze 3-5: Tvarový oučinitel zatížení něhem pro pultové třechy PŘÍKLAD 3-1: Zadání: Spočtěte charateriticou hodnotu zatížení něhem na pultové třeše. Parametry zadání jou náledující: Řešení: loalita: Plzeň typ rajiny: normální tepelně izolovaná třecha lon třechy: 30 I. něhová oblat: = normální typ rajiny: C e = Obráze 3-6: Stanovení a μ 1 5

6 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí třecha TI: C t = lon třechy 30 : μ 1 = Charateriticá hodnota zatížení něhem: C 1 e Obráze 3-7: Zatížení pultové třechy Sedlové třechy Pro edlové třechy e uvažují rozdílná upořádání zatížení podle obrázu 3-8 pro zatížení nenavátým a navátým něhem. PŘÍKLAD 3-2: Zadání: Spočtěte charateriticé hodnoty zatížení něhem na edlové třeše. Parametry zadání jou náledující: Obráze 3-8: Tvarové oučinitele zatížení něhem pro edlové třechy loalita: Frýde-Míte typ rajiny: normální tepelně izolovaná třecha lon třechy: 45 a 30 Řešení: III. něhová oblat: = normální typ rajiny: C e = třecha TI: C t = lon třechy 30 : μ 1 (30 ) = 45 : μ 1 (45 ) = Obráze 3-9: Stanovení a μ 1 Charateriticé hodnoty zatížení něhem: ( 30) 1(30) ( 45) 1 (45) Obráze 3-10: Zatížení edlové třechy 6

7 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí Střechy vícelodních budov Pro třechy vícelodních budov jou přílušná upořádání zatížení nenavátým a navátým něhem znázorněna na obrázu U třech, teré z jedné nebo obou tran úžlabí mají lon větší než 60, e v Čeé republice uvažuje oučinitel μ 2 = 1,6. Obráze 3-11: Tvarové oučinitele zatížení něhem pro třechy vícelodních budov PŘÍKLAD 3-3: Zadání: Spočtěte charateriticé hodnoty zatížení něhem na třeše vícelodní budovy. Parametry zadání jou náledující: loalita: Jablunov typ rajiny: otevřená rajina tepelně izolovaná třecha lon třechy: 45 a 30 Řešení: V. něhová oblat: = Obráze 3-12: Stanovení, μ 1 a μ 2 otevřený typ rajiny: C e = třecha TI: C t = lon třechy 30 : μ 1 (30 ) = 45 : μ 1 (45 ) = μ 2 ( ) = Charateriticé hodnoty zatížení něhem: ( 30) 1(30) ( 45) 1 (45) ( 37,5) 2 ( ) Obráze 3-13: Zatížení třechy vícelodní budovy 7

8 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí Válcové třechy Pro válcové třechy e uplatňuje tvarový oučinitel μ 3 podle náledujících výrazů: pro > 60 μ 3 = 0 pro 60 μ 3 = 0,2 +10 h/b ( omezením μ 3 2,0) (3.2) Obráze 3-14: Tvarový oučinitel μ 3 pro válcové třechy Upořádání zatížení něhem na válcové třeše od nenavátého a navátého něhu je znázorněno na obrázu Na území Čeé republiy e při upořádání zatížení navátým něhem pro válcové třechy a třechy tvarově blízé oblouu, de h / b > 1/8, dále při použití zachytávačů něhu a vždy ve něhových oblatech V až VIII, dále použije upořádání zatížení podle obrázu 3-15 (varianta c). PŘÍKLAD 3-4: Zadání: Spočtěte charateriticé hodnoty zatížení něhem na válcové třeše. Parametry zadání jou náledující: Řešení: Obráze 3-15: Tvarové oučinitele zatížení něhem pro edlové třechy loalita: Frýdlant nad Otravicí typ rajiny: normální tepelně izolovaná třecha IV. něhová oblat: = (pro loality na hranici něhových oblatí odpovídá zatížení přeně hodnotě z nižší oblati) Obráze 3-16: Stanovení a μ 3 8

9 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí normální typ rajiny: C e = třecha TI: C t = parametr třechy: h / b = Charateriticé hodnoty zatížení něhem: a ( ) 0, 8 ( bc,levý) 3 ( bc,pravý) 0, 5 3 Obráze 3-17: Zatížení válcové třechy Střechy ouedící a přiléhající vyšším tavbám Na třeše nižší ontruce ouedící vyšší ontrucí může docháze hromadění něhu z důvodu navátí něhu přilehlé těně a/nebo euvu něhu z horní třechy. Zatížení něhem u taovýchto třech může být až něolianáobně vyšší v porovnání obdobnou ontrucí, na teré e výše uvedené vlivy neuplatní. Obráze 3-18: Přílady třech ouedících a přiléhajících vyšším tavbám Tvarové oučinitele zatížení něhem, teré e doporučuje použít pro třechy přiléhající vyšším tavbám jou dány náledujícími vztahy a zobrazeny na obrázu 3-19: μ 1 = 0,8 (poud je nižší třecha plochá) (3.3) μ 2 = μ + μ w (3.4) de μ je tvarový oučinitel zatížení něhem zohledňující euv něhu z horní třechy, přičemž: pro α 15 je μ = 0 pro α > 15 e μ tanoví z přídavného zatížení o velioti 50 % maximálního celového zatížení něhem na přilehlém lonu vyšší třechy 9

10 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí μ w Poznáma: Ze loněné třechy e eune 50 % napadené něhové porývy (pro třechy, de α > 15 a při zanedbání vlivu větru a protupu tepla), což odpovídá množtví = 0,5 0,8 b 1,. Odpovídající hodnota oučinitele μ je v ouladu obrázem 3-19 rovna μ = 0,8 b 1, / l (platí i pro třechy e lonem α > 60 ). tvarový oučinitel zatížení něhem zohledňující půobení větru: μ w = (b 1 + b 2) / 2h γh / (3.5) de γ je objemová tíha něhu, terou lze uvažovat hodnotou 2 N/m 3. Maximální hodnoty oučinitele μw e odlišují podle něhových oblatí v ouladu tabulou 3-4. Spodní hranice oučinitele μ w je pro všechny něhové oblati 0,8. Tabula 3-4: Maximální hodnoty oučinitele μ w Sněhová oblat I IV V VI VII VIII max μ w 2,0 3,0 4,0 Déla návěje je určena vztahem: l = 2h ( doporučeným omezením: 5 m l 15 m). (3.6) Poznáma: V případě, že podní třecha je šimá, doazuje e do vzorců míto h hodnota h 1. Obráze 3-19: Tvarové oučinitele zatížení něhem pro třechy přiléhající vyšším tavbám PŘÍKLAD 3-5: Zadání: Spočtěte charateriticé hodnoty zatížení něhem na třeše přiléhající vyšší tavbě, viz obráze Parametry zadání jou náledující: Řešení: loalita: Otrava typ rajiny: normální tepelně izolovaná třecha II. něhová oblat: = normální typ rajiny: C e = třecha TI: C t = Obráze 3-20: Stanovení a a μ 1 lon třechy 0 : μ 1 (0 ) = 30 : μ 1 (30 ) = déla návěje: l = 2h = (5 m l = 15 m)... 10

11 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí vliv navátí od větru: b1 b w 2h II. něhová oblat: μ w euv něhu z horní třechy: α = 0,8 l 2 b 1, h Charateriticé hodnoty zatížení něhem: a ( ) 1(0) ( b ) 2 Obráze 3-21: Zatížení třechy přiléhající vyšší tavbě 3.6 Mítní účiny Všeobecně Mítní účiny e uvažují pouze při loálním ověření polehlivoti prvů třešní ontruce. Ověřují e především účiny: návějí na výtupy a přeážy; něhu převilého pře oraj třechy; Návěje na výtupy a přeážy Od půobení větru mohou vzninout návěje na teréoli třeše, na teré jou přeážy tvořící oblati aerodynamicého tínu, de e hromažďuje níh. Tvarové oučinitele a dély návějí pro přibližně vodorovné třechy jou dány náledujícími vztahy a zobrazeny na obrázu 3-22: μ 1 = 0,8 μ 2 = h / omezením 0,8 μ 2 2,0 (3.7) de je objemová tíha něhu, terou lze uvažovat hodnotou = 2 Nm -3 l dála návěje ( omezením: 5 m l 15 m) 11

12 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí Obráze 3-22: Tvarové oučinitele zatížení něhem pro výtupy a přeážy PŘÍKLAD 3-6: Zadání: Spočtěte charateriticé hodnoty zatížení něhem na ploché třeše halového objetu v blízoti větlíu: Řešení: loalita: Opava typ rajiny: normální tepelně izolovaná třecha výša větlíu: h = 1 m II. něhová oblat: = normální typ rajiny: C e = Obráze 3-23: Stanovení třecha TI: C t = tvarové oučinitele: μ 1 = μ 2 = h / = Charateriticé hodnoty zatížení něhem: Obráze 3-24: Zatížení třechy v blízoti větlíu 12

13 3 Zatížení něhem Zatížení tavebních ontrucí Sníh převilý pře oraj třechy Při navrhování čátí třech vyložených za obvodové těny e má níh převilý pře oraj třechy e uvažovat pro něhové oblati V až VIII. Přídavné zatížení něhovými převiy u orajů třech půobící polečně přílušným zatížením na třeše e vypočítá tato: S e = 2 / (3.8) de S e je zatížení převilým něhem vztažené na 1 m dély oraje třechy, viz obráze 3-25; nejméně příznivý případ zatížení nenavátým něhem uvažované třechy; objemová tíha něhu, terou lze uvažovat hodnotou = 3 N/m 3 ; oučinitel, terým e zohledňuje nepravidelnot tvaru něhu: = 3 / d ( omezením d ) Poznáma: Pro výpočet tloušťy něhové porývy e použije objemová tíha něhu = 2 N/m 3. Obráze 3-25: Sníh převilý pře oraj třechy Zatížení něhem na zachytávače něhu a jiné přeážy Za určitých podmíne může níh louzávat po šimé nebo zařivené třeše dolů. Součinitel tření mezi třechou a něhem e uvažuje jao nulový. Při tomto výpočtu e íla F, vyvolaná louzající hmotou něhu ve měru lonu třechy, uvažuje jao zatížení na jednotu dély tavby podle vztahu: de F = b in (3.9) je zatížení něhem na třeše od nejnepříznivějšího případu zatížení nenavátým něhem; b půdoryná vzdálenot zachytávačů něhu nebo přeáže od ouedního zachytávače něhu nebo hřebene třechy; lon třechy. Obráze 3-26: Sníh převilý pře oraj třechy 13