Ветровые и снеговые районы России - описание, особенности и интересные факты

Территория России занимает огромную площадь. В зависимости от интенсивности ветрового и снегового воздействия ее принято разграничивать на ветровые и снеговые районы России, каждому из которых по результатам всесторонних исследований присваивается определенная категория.

Снеговые зоны России

Местоположение определенных зон на карте России, их геологические и географические особенности послужили отправным пунктом при проведении зонирования всей территории страны по степени интенсивности осадков. Выделяют 8 снеговых зон. По мере возрастания нагрузки территории присваивается индекс с большим цифровым значением. Наименьшее кол-во осадков соотносится с индексом "1". Плотность снежного покрова в таких районах равна 70–80 кг/м². Максимальный уровень снеговой нагрузки по районам России соответствует восьмой категории. В данном случае наблюдается наибольшая плотность осадков, которая может доходить до 550 кг/м². Подробная классификация таких областей представлена в таблице снеговых районов России.

Ветровые зоны России

Движение воздушных масс над территорией Российской Федерации происходит неравномерно. Одним из ключевых факторов, оказывающим влияние на перемещение потоков воздуха, является рельеф представленного участка местности. Географические особенности местности и ряд других признаков легли в основу классификации ветровых зон России. Критерием для такого разграничения служит уровень ветрового давления. Принято выделять 7 районов.

Минимальное давление зафиксировано в зонах с индексом "1". Наивысшая его отметка наблюдается в районах под цифрой "7".

Понятие нагрузки

Ранжирование районов России по степени снеговой и ветровой интенсивности имеет большое значение при проектировании и строительстве жилых зданий, промышленных объектов и других сооружений. Принадлежность конкретного района к той или иной зоне является определяющим фактором при выборе соответствующих методов возведения фундамента, несущих конструкций и кровельных элементов здания.

1. Ветровая нагрузка

Под ветровой нагрузкой в первую очередь понимается суммарный показатель давления, оказываемого на элементы здания. При расчете среднего значения ветровой нагрузки принимается во внимание ряд ключевых факторов. Среди них:

• скорость движения воздушных масс;
• особенности конструкции;
• высотные характеристики здания.

Конечная величина ветровой нагрузки в той или иной степени складывается из двух основных параметров: средней и пульсационной составляющей. Первая составляющая рассчитывается из нормативной величины ветрового давления в зависимости от высотных характеристик здания. Второй компонент определяется с учетом конфигурации конструкции и динамических параметров давления.

Стоит также отметить, что ветровое воздействие учитывается также при эксплуатации различных высотных видов техники, например подъемного крана. В данном случае за рабочие параметры нагрузки на все его узлы и механизмы принимаются максимально допустимые предельные значения.

2. Снеговая нагрузка

Этот вид природного воздействия играет первостепенную роль при строительстве кровельных элементов. Расчетные данные в данном случае складываются из двух величин: плотности снегового покрова и его давления.

По нормам осадков принято выделять 5 снеговых районов России. К регионам, отличающимся высоким количеством осадков, можно отнести Мурманскую область, Кировскую область, Республику Коми, Башкортостан. Наименьшая интенсивность прослеживается в Амурской области, Бурятии и Забайкальском крае.

Существенное влияние на уровень снеговой нагрузки оказывает ветер. В районах с преобладанием последнего нагрузка заметно уменьшается. Связано это с тем, что снег не успевает скопиться на кровле здания, а попросту сдувается порывами ветра.

Ветровые и снеговые нагрузки по районам России наглядно представлены на соответствующих картах.

Степень снеговой нагрузки

При монтаже кровельных элементов зданий необходимо производить расчет этой нагрузки. Такой подход позволит сохранить целостность несущих элементов крыши и избавит владельца от неоправданных трат.

Для проведения расчетных операций потребуется ряд параметров: вес снежного покрова Р на 1 м², степень наклона кровли u.

Формула расчета полной снеговой нагрузки выглядит следующим образом:

S=P * u

Существующие данные в СНиП о снеговой нагрузке по районам России могут применяться как специалистами, так и обывателями. Значение u имеет вариативный характер. Этот коэффициент учитывается только для кровли с углом наклона не более 60⁰.

Степень ветровой нагрузки

Представленный параметр необходим в первую очередь при проектировании стропильных систем домов. В соответствии со СНиП ветровая нагрузка представляет собой совокупность следующих физических величин:

• номинального давления, оказывающего воздействие на внутреннюю часть здания;
• силы трения, действующей по касательной к поверхности здания;
• давления на внешнюю часть здания.

Для вычисления среднего значения ветровой нагрузки потребуются две величины: коэффициент, указывающий на степень оказываемого давления в зависимости от заданной высоты ­k, и установленное для данной местности давление P₀. Конечная формула выглядит следующим образом:

P = P₀ * k

Значение P₀ указано в таблице, составленной для большинства регионов России.

Тем не менее существуют некоторые районы страны, для которых данный параметр не приводится в таблице. Речь идет о горных районах и территориях, отличающихся суровыми климатическими условиями. Нормативная степень ветровой нагрузки для таких зон выводится по формуле:

P₀= 0,61 V²,

где V – показатель скорости воздушных масс на высоте 10 м, соответствующий расчетному времени, равному 10 мин.

Вспомогательные методы расчета

Помимо представленной методики вычисления среднего значения ветровой и снеговой нагрузки по конкретному району России, существует ряд приемов, позволяющих рассчитать это параметр с использованием других физических величин.

Первый способ применим для определения ветровой нагрузки. Первоначально требуется найти давление ветра по следующей формуле:

Pr = 0,00256 * V²,

где V – скорость ветра.

Следующий этап – нахождение коэффициента лобового сопротивления. В зависимости от типа кровли его значение может меняться:

• для вытянутой вертикальной – 1,2;
• для укороченной вертикальной – 0,8;
• для продолговатой горизонтальной – 2,0;
• для укороченной горизонтальной – 1,4.

Заключительный этап расчетов – объединение вышеперечисленных значений в единую формулу:

P = A * Pr * C,

где А – площадь подвергаемой воздействию поверхности;

С – лобовое сопротивление.

Для получения более достоверного результата при вычислении снеговой нагрузки представленная выше формула может быть дополнена несколькими вспомогательными величинами:

S=P * u * с^t * c^e,

где с^t– термический коэффициент;

c^e–коэффициент, учитывающий погрешность при сносе снега под действием ветра.

Все представленные параметры находятся в открытом доступе в нормативных документах, утвержденных на законодательном уровне.

Снеговое и ветровое воздействие на кровельные конструкции

Высокая плотность снеговых районов России способствует развитию более совершенных видов кровельных конструкций и способов их монтажа.

Одной из ключевых особенностей кровли в данном случае является скат. Как ни странно звучит, но на наклонной поверхности может скапливаться куда больше снега, нежели на плоской. При буре или буране снежные массы под воздействием воздушных потоков, преодолевая конек крыши, ложатся на подветренную сторону. В этом месте снега, как правило, значительно больше, чем на противоположной стороне.

Стоит упомянуть и про так называемые "снежные мешки". Они возникают в местах пересечения крыш и у слуховых окон. Стропильные конструкции в таких местах нуждаются в дополнительном усилении. Обрешетка должна быть выполнена в виде сплошного настила, а стропила усилены дополнительными стойками.

Степень интенсивности того или иного снегового и ветрового района России носит вариативный характер. Дело в том, что под воздействием определенных внешних факторов уровень и характер осадков конкретной территории может претерпевать серьезные изменения. Это обстоятельство обязательно учитывается специалистами. После тщательных исследований в соответствующие нормативные документы вносятся необходимые изменения.