Analiza wpływu różnych czynników na obciążenie śniegiem dachów

prof. dr hab. inż. Andrzej Flaga  |  IZOLACJE 4/2008  |  17.12.2010  |  1
www.familyisp.com

W artykule przedstawiono analizę wpływu różnych istotnych czynników na obciążenie śniegiem dachów, przy czym szczególny nacisk położono na fizyczną stronę zjawisk wpływających na formowanie się pokrywy śnieżnej i na jej redystrybucję.

Opisano również podstawowe zagadnienia związane z badaniami obciążenia śniegiem dachów w tunelach aerodynamicznych.

Do ostatecznego uformowania się pokrywy śnieżnej obciążającej dach prowadzi wiele różnych zjawisk. Najważniejsze z nich to: opad dyspersji śnieżnej podczas wiejącego wiatru lub bez wiatru, tworzenie się pokrywy śnieżnej na gruncie i na dachach w czasie opadu dyspersji śnieżnej, redystrybucja pokrywy śnieżnej przy wiejącym wietrze, zmiany właściwości fizycznych pokrywy śnieżnej.

Wszystkie te zjawiska mogą występować równocześnie albo też niektóre z nich mają miejsce w tym samym czasie. Jeśli pokrywa śnieżna będzie się tworzyła podczas opadów śniegu przy słabym wietrze lub bez wiatru, będziemy wówczas mówili o akumulacji pierwotnej śniegu. Gdy zaś redystrybucja pokrywy śnieżnej spowodowana jest wiatrem, ale bez opadu śniegu, wówczas w miejscach wymiatania śniegu będziemy mówili o erozji śniegu, a w miejscach dodatkowego odkładania się śniegu – o akumulacji wtórnej śniegu.

W przypadku opadu śniegu przy silnym wietrze występuje zarówno akumulacja pierwotna, jak i redystrybucja powiązana z erozją oraz akumulacją wtórną śniegu. Wymienione zjawiska przedstawiono schematycznie na rys. 1 oraz omówiono szerzej w dalszej części artykułu. Więcej na ten temat można znaleźć w pracach A. Flagi i G. Kimbara [1, 2, 3, 4].

Tworzenie się pokrywy pierwotnej

Chmura śniegowa jest zbiorowiskiem kryształków lodu o bardzo różnych formach: od najbardziej znanych dendrytów po płytki i igły. C. Magono i C.W. Lee wyróżnili aż ponad 80 różnych kształtów kryształów śniegu [5] (rys. 2). Różne są także ich wielkości: od ok. 0,1 mm do 4 mm. Dodatkowo wskutek wzajemnych zderzeń może dochodzić do sklejania się kryształów w większe płaty.

Cząstki lodowe kierowane siłami ciężkości i siłami aerodynamicznymi wynikającymi z ich ruchu względem powietrza kierują się ku podłożu. Ruch wielkiej liczby cząstek opisuje się najczęściej jako ruch dyspersji charakteryzowanej przez uśrednione właściwości ruchu cząstek składowych.

Zobacz też: Przegląd systemów przeciwoblodzeniowych

Jedną z takich właściwości jest koncentracja dyspersji, czyli stosunek masy rozproszonych cząstek w pewnej objętości do tej objętości. Na znacznej wysokości pole prędkości wiatru można uznać za jednorodne, tym samym jednorodne są warunki, na jakie wystawione są cząstki dyspersji.

Koncentracja zatem jest także jednorodna wszelkie zagęszczenia czy też rozrzedzenia zostaną szybko zniwelowane ze względu na pewną chaotyczność w ruchu cząstek. Oczywiste jest, że w warunkach idealnie bezwietrznych śnieg osadza się wszędzie równomiernie w odniesieniu do powierzchni rzutu poziomego obszaru.

Wiatr może w istotny sposób zmieniać akumulację pierwotną śniegu. Ruch powietrza wpływa bowiem na trajektorie cząstek tworzących dyspersję. Na dużych wysokościach dyspersja zachowuje się w sposób jednorodny, ponieważ jednorodne są warunki atmosferyczne, na które jest wystawiona. Jednak w pobliżu gruntu przepływ powietrza jest zaburzony z powodu istnienia na gruncie przeszkód (budynków, drzew, wzniesień itp.).

Ta niejednorodność przepływu przenosi się także na niejednorodność ruchu dyspersji, a ostatecznie skutkuje niejednorodnością akumulacji pierwotnej (rys. 3). W miejscach, w których koncentracja została zwiększona, warstwa pokrywy śnieżnej będzie się tworzyła szybciej niż w miejscach o zmniejszonej koncentracji. Oznacza to, że już na etapie opadu śniegu może dojść do różnic w jego ilości w zależności od położenia, jeżeli opad ten następuje podczas wiejącego wiatru.

Za charakterystyczne zmiany intensywności akumulacji pierwotnej pod wpływem obecności przeszkody i wiatru można uznać:

Membrany i folie wokół kominów – problemy z przepisami

Izolacja w płynie

Jak połączyć komin z pokryciem dachowym?

Stropodach szczelinowy nad basenem

Jak ograniczać przewiewy w dachach?

  • spiętrzenie – zwiększenie akumulacji tuż przed przeszkodą,
  • osłanianie – zmniejszenie akumulacji tuż za przeszkodą,
  • płużenie – zwiększenie akumulacji po bokach za przeszkodą,
  • nierównomierność akumulacji po samej przeszkodzie (połać nawietrzna i zawietrzna przeszkody – dachu).

Podczas każdego opadu śniegu powstaje pierwotna pokrywa śnieżna – nowa warstwa świeżego śniegu. Spąg pokrywy śnieżnej może się składać z kilku warstw pochodzących z różnych opadów.

Przemiany fizyczne pokrywy śnieżnej

Pokrywa śnieżna jest porowatą substancją złożoną z lodu. Podczas długotrwałego zalegania śniegu na gruncie lub dachu dochodzi do zmian jego właściwości. Zmiany te związane są z przemianami fazowymi wody. Czynnikami wywołującymi te zmiany są głównie: wiatr, wilgotność i temperatura powietrza.

Najbardziej charakterystycznym zjawiskiem jest ciągłe zwiększanie się gęstości pokrywy śnieżnej w czasie (tabela). Wynika to, oczywiście, ze stałego zmniejszania się porowatości struktury śniegu. Ciężar wyżej położonych warstw pokrywy śnieżnej, a także wpływ parcia wiatru powodują mechaniczne sprasowanie śniegu.

Znaczenie mają także subtelne przemiany struktury śniegu oparte na ciągłej sublimacji i resublimacji kryształów lodu. Powodują one zarówno zwiększenie gęstości, jak i powstanie wiązań pomiędzy wcześniej luźno ułożonymi cząstkami lodu. Cząstki śniegu po utworzeniu pierwotnej pokrywy śnieżnej są ze sobą słabo związane. Z czasem następuje ich konsolidacja.

Zwiększenie temperatury powyżej 0°C powoduje, oczywiście, stopienie części lub całości pokrywy śnieżnej i pojawienie się wody w stanie ciekłym. To także jest przyczyną zwiększenia gęstości śniegu, a po ponownym obniżeniu temperatury – powstania lodu. Podwyższenie temperatury może wynikać z ocieplenia się powietrza na skutek zjawisk pogodowych, ale także pod wpływem ciepła płynącego z wnętrza budynku.

Ta druga sytuacja ma miejsce szczególnie na dachach słabo ocieplonych i charakteryzuje się także wystąpieniem w warstwie śniegu znacznego gradientu temperatury. Oznacza to, że stopieniu może ulec wtedy tylko spodnia warstwa, ponieważ temperatura w warstwach wierzchnich będzie zimą na ogół ujemna.

Same przemiany pokrywy śnieżnej nie powodują zmiany obciążenia śniegiem, ponieważ masa nie jest transportowana, a zwiększeniu gęstości towarzyszy zmniejszenie grubości pokrywy. Warstwy w spągu pokrywy mogą występować w bardzo różnych postaciach: od lekkiego puchu przez śnieg gęsty, wilgotny, zwartą skorupę aż do lodu i wody. Każda z tych postaci jest w innym stopniu podatna na późniejszą redystrybucję, co stanowi o istotności tych procesów przy przewidywaniu rozkładu obciążenia śniegiem.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 4/2008

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Jakie są rodzaje płyt warstwowych?

Chcesz wziąć udział w międzynarodowych targach izolacji?

Ukryte mocowanie oznacza, że łączniki płyt są niewidoczne, co poprawia...
czytaj dalej »

"Organizujemy wyjazd na targi izoloacji IEX w formie wystawcy i zwiedzającego!" czytaj dalej »

Pierwszy krok do pozbycia się wilgoci »


Walka z pojawiającą się wilgocią na ścianach powinna zacząć się od... ZOBACZ »


Wybierz najlepszy materiał do ocieplenia budynku »

Balkony i tarasy - jaką technologię wykonania wybrać?

W obszarze izolacji termicznej, akustycznej i przeciwogniowej, poddaszy oraz ścian działowych o konstrukcji... czytaj dalej » Bardzo istotne jest odpowiednie wykończenie okapu tarasu czy balkonu... czytaj dalej »

Ten system gwarantuje doskonałą izolację termiczną i akustyczną »


Innowacyjny system o wyjątkowym i ekskluzywnym wyglądzie, który poprawia współczesne przestrzenie mieszkalne. ZOBACZ »


Doskonała alternatywna dla tradycyjnych izolacji »

Wibroizolacja i wibroakustyka - co warto wiedzieć?

Dzięki swoim właściwościom – m.in. wysokiej odporności na ściskanie, wodoszczelności, paroszczelności... czytaj dalej » To jedyna dostępna na polskim rynku ściana dwuwarstwowa, w której obie warstwy – mur i ocieplenie, wykonane są z tego samego materiału... czytaj dalej »

Zatrzymaj ciepło i ochroń dom przed zimnem »


Dużym zainteresowaniem właścicieli domów cieszy się też... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czego jeszcze nie wiesz o izolacji balkonów?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » Tradycyjne systemy balkonowe sprawdzają się tylko i wyłącznie wtedy, kiedy wykonawstwo jest na najwyższym poziomie... czytaj dalej »

Naprawa balkonów i tarasów - czego użyć?


Balkony, tarasy, loggie i schody są elementami obiektów budowlanych stale narażonymi na niszczące czynniki środowiska... ZOBACZ »


Trwałe mocowanie izolacji - czego użyć?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Które parametry gwarantują stabilność układu ociepleniowego i przeciwdziałają drganiom wywołanym przez siły ssące wiatru?
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Przeglądaj materiały budowlane w okazyjnych cenach!


Panele warstwowe są dostępne w różnych kolorach, grubościach izolacji i mogą być produkowane w oparciu o indywidualne wymagania dotyczące długości. ZOBACZ »


Jak zaoszczędzić dzięki kompleksowej izolacji domu?

Chcesz wziąć udział w międzynarodowych targach izolacji?

Ciepło ucieka przez dach, ściany, okna, drzwi oraz podłogi na gruncie lub piwnicę.
czytaj dalej »

"Organizujemy wyjazd na targi izoloacji IEX w formie wystawcy i zwiedzającego!" czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji kanałów wentylacyjnych?


Systemy ochrony energii w budownictwie i w instalacjach technicznych, spełniają najbardziej restrykcyjne normy europejskie definiując... ZOBACZ »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
2/2020

Aktualny numer:

Izolacje 2/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Ludomir Duda: Warunki Techniczne muszą być zmienione
  • - Płyty fundamentowe - posadowienie i układ warstw
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.