Logistyka usuwania nadmiaru śniegu na dachach hal wielkopowierzchniowych

Zimą przy intensywnych opadach śniegu pojawiają się w mediach komunikaty przypominające o konieczności odśnieżania dachów. Często zarządca obiektu nie ma pojęcia, jakie jest dopuszczalne obciążenie śniegiem konstrukcji dachu obiektu. Wobec powyższego warto zlecić wykonanie sprawdzenia nośności konstrukcji oraz określenia dopuszczalnego obciążenia wraz z logistyką usuwania nadmiaru śniegu.

Zgodnie z Prawem budowlanym [6] za należyty stan techniczny obiektu oraz bezpieczeństwo mienia i ludzi w nim przebywających odpowiada zarządca tego obiektu. W przepisach określone są obowiązki właściciela (zarządcy), zwłaszcza w zakresie kontroli stanu technicznego. Kontrolę taką przeprowadza osoba z odpowiednimi kwalifikacjami nie rzadziej niż raz w roku, a w stosunku do obiektów o powierzchni zabudowy powyżej 2000 m² – dwa razy w roku.

Właściciel lub najemca obiektu często przeprowadza szereg modernizacji bez odpowiedniej opinii technicznej rzeczoznawcy lub projektanta. Modernizacje te polegają między innymi na zabudowie dużych urządzeń technicznych i reklam na dachu oraz wzbogaceniu wystroju wnętrz przez zabudowanie różnego rodzaju sufitów podwieszonych. Końcowym efektem tych zmian jest wzrost obciążeń o charakterze stałym działających na konstrukcję obiektu, a w konsekwencji mniejsza rezerwa nośności dla obciążeń zmiennych, w szczególności obciążenia śniegiem. Powyższe problemy i aspekty omówiono na przykładzie obiektu o powierzchni dachu 50 000 m² [7].

Identyfikacja obciążeń

W ocenie nośności wytężenia konstrukcji ważną sprawą jest określenie aktualnie występujących obciążeń. Zazwyczaj proste jest określenie ciężaru własnego konstrukcji (np. na podstawie projektu lub pomiaru elementów). Ciężar pokrycia można uzyskać, wykonując odkrywki na dachu (rys. 1). Należy również określić ciężary sufitów podwieszanych do konstrukcji. W obiektach wielkopowierzchniowych do płatwi i dźwigarów dachowych podwieszone są bądź wsparte na nich różnego rodzaju instalacje techniczne, np.:

− przewody (kanały) wentylacji i klimatyzacji,

− instalacja zraszaczowa – rury magistralne i rozprowadzające,

− instalacja grzewcza,

− lampy oświetleniowe oraz instalacja elektryczna w korytkach kablowych,

− instalacja rur deszczowych odprowadzająca wody opadowe z połaci dachu,

− reklamy i plansze informacyjne.

Powyższe instalacje traktuje się jako obciążenie punktowe, liniowe lub rozproszone na określonej powierzchni. Wyznaczenie ich ciężaru oraz lokalizacji jest pracochłonne i utrudnione, np. przez brak odpowiedniego dostępu. Na rys. 2 pokazano nasycenie instalacjami przestrzeni między pokryciem a sufitem podwieszonym w omawianym obiekcie. Na dachach obiektów halowych zabudowane są liczne urządzenia techniczne (klimatyzatory, wentylatory, agregaty chłodnicze czy centrale wentylacyjne). Urządzenia te ustawione są bezpośrednio na konstrukcjach wsporczych, które z kolei przekazują obciążenie na konstrukcję dachu. Niestety, nie zawsze właściciel obiektu ma dane techniczne tych urządzeń. Ich ciężary mogą się wahać od kilkudziesięciu do kilku tysięcy kilogramów (rys. 5).

Ustalenie dopuszczalnego obciążenia śniegiem

Dopuszczalne obciążenie śniegiem elementów dachu, tj.: blachy pokrycia, płatwi, dźwigarów, można ustalić na podstawie rezerw nośności i sztywności (ugięcia) tych elementów, jakie występują przy ich obciążeniu jedynie obciążeniami o charakterze stałym (ciężary: własne elementów, pokrycia dachu, sufitów podwieszonych, instalacji i urządzeń technicznych). Zachodzi więc konieczność przeprowadzenia pełnych dwuetapowych obliczeń statyczno-wytrzymałościowych. Najpierw określa się stopień wytężenia elementów dla obciążeń o charakterze stałym, a następnie wyznacza się dopuszczalne obciążenie zmienne z warunku nieprzekroczenia stanu granicznego nośności i ewentualnie użytkowalności.

W związku z tym, że obszary (segmenty) obiektu mogą być różnie obciążone i różnie skonstruowane sporządza się plan dopuszczalnych obciążeń zmiennych. Najczęściej problem ten dotyczy obciążenia śniegiem. Oczywistą sprawą jest również to, że konstrukcję można wzmocnić, a przy małej wartości dopuszczalnego obciążenia zmiennego należy dokonać takiego wzmocnienia. Ograniczenie obciążenia śniegiem w stosunku do normowego wynika nie tylko z wyżej wymienionych czynników. W kolejnych edycjach norm obciążenia śniegiem zmieniano strefy obciążenia śniegiem, wartości tego obciążenia, a także współczynnik obciążenia.

Na przykład dla Katowic w normie z 2010 roku [1] charakterystyczne obciążenie śniegiem wynosiło 0,7 kN/m², a w poprawce Az-1 [2] oraz w Eurokodzie [3] zwiększono je do 0,90 kN/m². Po uwzględnieniu również zmiany współczynnika obciążeń z 1,4 do 1,5 nastąpił wzrost obliczeniowych obciążeń śniegiem o 38%. Należy też zwrócić uwagę, że przy współczesnych lekkich pokryciach o ciężarze kilkunastu kilogramów na m2 normowe obciążenie śniegiem przekracza kilkakrotnie ten ciężar. W starych halach, w których na pokrycie stosowano ciężkie żelbetowe płyty korytkowe lub panwiowe, obciążenie śniegiem było porównywalne lub nawet niższe od ich ciężaru.

Na rys. 3 przedstawiono przykładowy plan dopuszczalnych obciążeń śniegiem dachu o powierzchni 50 000 m². Oczywiście takiemu planowi towarzyszą przekroje oraz legenda z oznaczeniami (pominięta w tej publikacji). Grubość dopuszczalnej pokrywy śnieżnej można oszacować na podstawie ciężaru objętościowego śniegu. Ciężar objętościowy śniegu w zależności od jego stanu (świeży, osiadły, stary, mokry) został przedstawiony w tab. 1 [3]. Jednak zaleca się badanie rzeczywistego ciężaru śniegu, które jest bardziej miarodajne niż określanie grubości pokrywy śnieżnej i ciężaru objętościowego śniegu.

Może zainteresować Cię również artykuł: Niepewność pomiaru wytężenia konstrukcji

Logistyka usuwania śniegu

Z chwilą wzrostu ciężaru warstwy śniegu do podanej wartości dopuszczalnej w danym obszarze należy przystąpić do usuwania nadmiaru śniegu z dachów. Nie należy przy tym gromadzić w jednym miejscu większych pryzm, zwłaszcza przy przerzucaniu śniegu z różnych poziomów dachu. Śnieg powinien być sukcesywnie odwożony. Przy odśnieżaniu należy unikać nadmiernego gromadzenia się osób pracujących na dachu na małych obszarach. Wskazane jest wykonanie wzdłuż tras transportu śniegu na dachach wzmocnienia pokryć przed uszkodzeniami przez np. naklejenie dodatkowej warstwy membrany.

Na rys. 4 przedstawiono proponowane trasy i kierunki przemieszczania śniegu przy konieczności odśnieżania w przypadku dużych opadów i możliwości przekroczenia dopuszczalnych obciążeń śniegiem. Miejsca możliwego zrzutu śniegu na powierzchnię terenu należy uzgodnić z administratorem budynku. Należy również ustalić miejsca do długotrwałego i tymczasowego składowania śniegu. Czasami może być również konieczne wskazanie kolejności odśnieżania. Taki plan również jest wyposażony w bogatą legendę opisującą oznaczenia (pominięto ją w tej publikacji). Połacie dachu trudne do odśnieżania, np. między łukowymi pasażami, należy wyposażyć w maty grzejne umożliwiające stopniowe topnienie zalegającego śniegu.

Zastosowanie na dachach mat grzejnych wymaga rozwiązania projektowego związanego z systemem odwodnienia dachu. Osoby pracujące przy odśnieżaniu powinny posiadać aktualne badania wysokościowe i stosowne przeszkolenie BHP. Wszyscy pracownicy pracujący przy odśnieżaniu dachu powinni być wyposażeni w obuwie z protektorami (buty przeciwpoślizgowe). Pracownicy odśnieżający dach pracujący bezpośrednio przy strefach zrzutu śniegu powinni być wyposażeni w uprzęże przeciwupadkowe zamocowane linkami do stałych punktów dachu (strukturalne punkty kotwiczne) [5-6]. Słupki kotwiczące powinny być montowane do konstrukcji nośnej dachu, a ich rozstaw powinien być zgodny z danymi technicznymi.

Podsumowanie

Prace związane z zagadnieniem logistyki usuwania nadmiaru śniegu można podzielić na kilka etapów. W pierwszym etapie należy wykonać inwentaryzację konstrukcji lub sprawdzić jej zgodność z projektem budowlanym (wykonawczym), o ile taki właściciel obiektu jeszcze posiada. Równolegle można wykonać odkrywki w celu ustalenia warstw pokrycia, ustalić położenia i ciężary urządzeń znajdujących się na dachu oraz instalacji i sufitów podwieszanych do konstrukcji dachu. Następnie należy wykonać obliczenia statyczno-wytrzymałościowe konstrukcji, przyjmując rzeczywiste obciążenia stałe (ciężary) oraz normowe obciążenia śniegiem. Na podstawie uzyskanych wyników ustala się dopuszczalne obciążenie śniegiem poszczególnych części dachu (wg procedury podanej wyżej) i nanosi na rysunek rzutu dachu. Przy opracowaniu logistyki usuwania nadmiaru śniegu konieczna jest współpraca z zarządcą obiektu, który może np. wskazać miejsca zrzutu i składowania śniegu, by nie kolidowało to z procesem technologicznym, transportem itp.

Piśmiennictwo

1. PN-80/B-02010/Az1. Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem.
2. PN-80/B-02010. Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem.
3. PN-EN 1991-1-3. Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-3: Oddziaływania ogólne – obciążenie śniegiem.
4. PN-EN 363:2019. Środki ochrony indywidualnej przed upadkiem z wysokości – Indywidualne systemy chroniące przed upadkiem z wysokości.
5. PN-EN 795:2012 Ochrona przed upadkiem z wysokości – Urządzenia kotwiczące.
6. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane z późniejszymi zmianami (Dz.U. z 1994 r., nr 89, poz. 414).
7. Kowolik B., Kucz P.: Roofs of building with a large surface area in the winter season. 9^th International Scientific Conference, Sofia, Bulgaria, 4-05.06.2009 r. Proceedings. Sofia, 2009, s. 66-71

Galeria

Zobacz więcej