Zatížení sněhem - zkušenosti ze zimy 09/10

Dle údajů vybraných hydrometeorologických stanic v Praze a jejím okolí a ve středním Polabí dosáhla výška sněhu v mm a hmotnost v kg/m² v období leden-únor 2010 hodnot dle tabulek 1. a 2.
Všechny stanice uvedené v tabulce jsou ve sněhové oblasti I dle mapy sněhových oblastí na území ČR (ČSN EN 1991-1-3). Pro oblast I je na zmíněné mapě uvedena charakteristická hodnota zatížení sněhem na zemi s_K = 0,7 kN/m². Je zřejmé, že na sedmi stanicích ze čtrnácti uvedených se naměřené hodnoty zatížení sněhem blížily charakteristické hodnotě (hmotnosti větší než 60 kg/m²) a na stanicích Kralupy nad Vltavou, Poděbrady a Žehuň byla charakteristická hodnota překročena. U všech stanic, kromě stanice v Braníku, byla překročena základní tíha sněhu 0,5 kN/m² dle ČSN 73 0035:1986.

¤ Tab. 1. Meteorologické stanice na území Prahy

¤ Tab. 2. Meteorologické stanice v Berouně a středním Polabí

Hodnoty v tabulkách byly vypsány z údajů poskytnutých autorovi RNDr. Lubošem Němcem z Českého hydrometeorologického ústavu. Hodnoty hmotnosti byly použity jednak vypočtené na základě výšky sněhu (SVHV), a to u stanic, u kterých tato hodnota byla uvedena, jednak měřené (SVH) u ostatních stanic. Zatížení sněhem na střeše dle ČSN EN 1991-1-3 se vypočte pomocí vzorce:

s = µ_i.C_e .C_t.s_K

Předpokládejme, že posuzujeme ocelovou nosnou konstrukci střechy zateplené jednolodní haly s jednoduchou hladkou (krytina fólie) pultovou střechou a s hmotností střešního pláště cca 30 kg/m². Pro tento případ je možno uvažovat součinitel µ₁ = 0,8 (sklon střechy α = 3°), součinitele C_e = 1,0 (normální krajina) i C_t = 1,0 (střešní plášť je tepelně izolovaný). Vychází tedy zatížení střechy sněhem s = 0,56 kN/m². Tato hodnota platí i pro sedlové střechy o stejném sklonu - případ (i). Přenásobením toho zatížení součinitelem zatížení ϒ_f = 1,5 obdržíme návrhové zatížení s = 0,84 kN/m². Při výpočtu zatížení téže střechy dle ČSN 73 0035:1986 jsme vycházeli ze základní tíhy sněhu s₀ = 0,5 kN/m² (hodnota platná od roku 1967). Po dosazení do vzorce:

s_n = s₀.µ_s.χ

obdržíme normové zatížení. Pro pultové i sedlové střechy o sklonu menším než 25° byl součinitel tvaru střechy µ_s = 1,0. Velikost součinitele χ se stanovil v závislosti na tíze zastřešení přenášeného posuzovaným prvkem, v našem případě v souladu s článkem 138 je χ = 1,2 (tíha střešního pláště g = 0,3 kN/m²). Normové zatížení s_n = 0,5.1,2 = 0,6 kN/m² vycházelo tedy větší než zatížení sněhem s podle současně platné normy. Výpočtové zatížení získáme přenásobením normového zatížení součinitelem zatížení ϒ_f = 1,4. Obdržíme tak s_v = 0,84 kN/m², které je shodné s návrhovým zatížením dle ČSN EN 1991-1-3. Je tedy nutno konstatovat, že u lehkých střech (školní tělocvičny, průmyslové, skladové a sportovní haly) nedošlo ke zvýšení jejich bezpečnosti, přestože se zvýšila, zřejmě odůvodněně, charakteristická hodnota zatížení sněhem. Při vypracování předpisů pro údržbu střechy je jedním z důležitých bodů stanovení postupu při případném odstraňování sněhu ze střechy. Jedním ze základních údajů, které je nutno uvést, je hodnota zatížení, které by nemělo být překročeno. Podle mého názoru je to hodnota zatížení střechy sněhem s, tedy v našem případě hodnota s = 0,56 kN/m², neboť v součiniteli zatížení je skryta:

• nejistota, zda skutečné zatížení střechy odpovídá hodnotě lokálně zjištěné tíhy sněhové pokrývky, nebo údajům nejbližší hydrometeorologické stanice - viz značný rozptyl naměřených hodnot na stanicích na území Prahy;
• nejistota, zda zatížení na střeše je skutečně menší než zatížení na terénu (užití součinitele µ_i);
• lokální přitížení, které nutně způsobí odklízení sněhu;
• časová nejistota nad dalším vývojem počasí (dešťové srážky, další sněžení), které v časovém intervalu kratším, než je potřebný čas na odstranění sněhu, může výrazně zvýšit zatížení střechy;
• skutečnost, že charakteristická hodnota zatížení sněhem s_k je stanovena pro střední dobu návratu 50 let. V některém roce může tedy být tato hodnota překročena.

Závěr
Přes zvýšení charakteristických hodnot zatížení sněhem na zemi dle ČSN EN 1991-1-3 oproti hodnotám uvedeným v ČSN 73 0035:1986 nedošlo u lehkých střech ke zvýšení jejich bezpečnosti. Z výše uvedeného je zřejmé, že bylo chybou vypuštění součinitele χ dle článku 138 ČSN 73 0035:1986, kterým bylo zohledněno zvýšené riziko přetížení u lehkých střech. Ponechání tohoto součinitele doporučili i účastníci diskuzního večera pořádaného ČSSI a ČKAIT 16. 3. 2006 na téma Zatížení sněhem dle ČSN.

Použitá literatura:
[1] Výpis měření hydrometeorologických stanic ČHMÚ
[2] ČSN 73 0035:1986 Zatížení stavebních konstrukcí, ÚMNZ, 1986
[3] ČSN EN 1991-1-3/Z1:2006 Zatížení konstrukcí - Část 1-3. Obecná zatížení - Zatížení sněhem, ČNI, 2006