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


Nowy, dostępny 24h na dobę sklep budowlany. Sprawdź »


Typowe zastosowania obejmują budynki rolnicze i magazynowe, budynki mieszkalne czy hale, gdzie wymagana jest... ZOBACZ »


Czy przysługuje Ci dofinansowanie na termomodernizację domu?


Dowiedz się, na czym polega rządowy program „Czyste Powietrze”, i sprawdź, czy przysługują Ci dotacje... ZOBACZ »


W 3 prostych krokach zaprojektuj elewację »

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Łatwo i szybko dobierz optymalny system elewacyjny dla budynku... czytaj dalej » Co zrobić, by samodzielnie wykonywać zawód architekta w Polsce i UE? czytaj dalej »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Czego jeszcze nie wiesz o ognioodporności płyt PIR?

Jak usunąć wilgoć ze ścian?

W zależności od wymagań izolacyjności, czy odporności ogniowej możemy dobrać odpowiedni rodzaj płyt...
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 »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Jak powstają konstrukcje nowoczesnych hal stalowych?


Jak powstają konstrukcje nowoczesnych hal stalowych? ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Jak zatrzymać ciepło i ochronić dom przed zimnem?


Komfortowy i energooszczędny dom zapewnia swoim mieszkańcom izolację od gorąca, zimna, hałasu oraz... wysokich rachunków za ogrzewanie i klimatyzację... 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 »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
10/2019

Aktualny numer:

Izolacje 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Konserwacje i renowacje systemów ociepleń
  • - Odporność ogniowa elementów drewnianych
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
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

.