Obciążenie śniegiem w Polsce w projektowaniu i diagnostyce konstrukcji

Obciążenie śniegiem w Polsce w projektowaniu i diagnostyce konstrukcji
Seria: Prace Naukowe Instytutu Techniki Budwlanej. Monografie

rok wydania: 2016
ilość stron: 250
ISBN: 978-83-249-8470-1

Opis
W monografii przedstawiono wyniki analizy statystycznej i probabilistycznej obciążenia śniegiem gruntu na obszarze Polski jako wielkości odniesienia w ocenie obciążenia śniegiem dachów. Omówiono techniki i metody pomiarowe pokrywy śnieżnej na gruncie, stosowane w Polsce, oraz podano przykładowe wyniki pomiarów grubości pokrywy śnieżnej, ciężaru objętościowego śniegu i obciążenia śniegiem gruntu. Do analizy statystycznej i probabilistycznej wykorzystano wartości maksymalne obciążenia śniegiem gruntu wybrane z każdej zimy z lat 1950–2010 ze 115 stacji i posterunków meteorologicznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowego Instytutu Badawczego. Wartości charakterystyczne obciążenia śniegiem gruntu, o okresie powrotu 50 lat, oszacowano za pomocą rozkładu prawdopodobieństwa wartości ekstremalnych, zwanego rozkładem Gumbela, którego parametry szacowano metodą największej wiarygodności. Wyniki przedstawiono tabelarycznie oraz graficznie w postaci wykresów i map terytorialnego rozkładu obciążenia śniegiem w Polsce. Omówiono metodę ustalania strefowych wartości obciążenia śniegiem, przedstawiono nowy podział kraju na strefy obciążenia przyjęty przez Polski Komitet Normalizacyjny i opublikowany w załączniku krajowym do normy europejskiej oraz w zmianie do dotychczasowej normy polskiej. W monografii przedstawiono ocenę wyjątkowych wartości obciążenia śniegiem gruntu oraz długotrwałości występowania określonych wartości obciążenia śniegiem. Omówiono awarie i katastrofy konstrukcji pod ciężarem śniegu w Polsce w latach 1968–2006. Szczególną uwagę poświęcono wynikom pomiarów i analiz obciążenia śniegiem wykonanym po katastrofie hali MTK w Chorzowie w styczniu 2006 r. W pracy omówiono dotychczasowe przepisy i normy polskie ustalające obciążenie śniegiem dachów, poczynając od końca XIX w. aż po normy aktualne. Przedstawiono także kierunki dalszych prac, zaproponowane przede wszystkim na podstawie wyników pomiarów i analiz wykonanych po katastrofie hali MTK w Chorzowie. Omówiono problemy diagnostyki konstrukcji zaprojektowanych w czasie obowiązywania norm, w których normowe obciążenie śniegiem było mniejsze, niekiedy znacznie, w stosunku do norm aktualnych. Przedstawiono także zagadnienia związane z odśnieżaniem dachów. W pięciu załącznikach podano: 1) współrzędne geograficzne i krótkie opisy stacji i posterunków meteorologicznych IMGW-PIB, z których wykorzystano wyniki pomiarów; 2) analizowane dane pomiarowe; 3) wykresy wieloletnich przebiegów zimowych wartości maksymalnych obciążenia śniegiem gruntu w latach 1950-2010; 4) wyniki obliczeń statystycznych i probabilistycznych; 5) wykresy na siatce probabilistycznej Gumbela wartości obciążenia zmierzonych przez 115 stacji i posterunków.

Spis treści
Streszczenie / 5
Summary / 6
1. Wstęp / 7
1.1. Cel i zakres pracy / 7
1.2. Modele obciążenia śniegiem dachu / 8
2. Dotychczasowe prace / 11
3. Dane pomiarowe ciężaru pokrywy śnieżnej w Polsce / 15
3.1. Stacje i posterunki meteorologiczne mierzące pokrywę śnieżną / 15
3.2. Zasoby danych pomiarowych ciężaru pokrywy śnieżnej / 18
4. Charakterystyka pokrywy śnieżnej na gruncie / 25
4.1. Wprowadzenie / 25
4.2. Pomiary śniegu. Dokładność pomiarów / 26
4.3. Wyniki pomiarów pokrywy śnieżnej na stacjach meteorologicznych / 29
4.4. Zmienność w czasie wartości maksymalnych rocznych ciężaru i grubości pokrywy śnieżne / 35
5. Metoda opracowania danych pomiarowych obciążenia śniegiem gruntu / 39
5.1. Wprowadzenie / 39
5.2. Wybór rozkładu prawdopodobieństwa / 42
5.3. Metody estymacji parametrów rozkładu Gumbela / 48
5.4. Oszacowanie błędu prognozy wartości charakterystycznej Sk / 50
6. Wyniki opracowania danych pomiarowych obciążenia śniegiem gruntu. Wartości prognozowane / 53
6.1. Podstawowe charakterystyki statystyczne obciążenia śniegiem gruntu oraz wartości parametrów rozkładu Gumbela / 53
6.2. Rozkład terytorialny wartości prognozowanych / 58
6.3. Zależność obciążenia śniegiem gruntu od wysokości nad poziomem morza / 68
7. Wyjątkowe obciążenie śniegiem gruntu / 71
7.1. Definicja wyjątkowego obciążenia śniegiem / 71
7.2. Częstość występowania wyjątkowego obciążenia śniegiem gruntu / 73
7.3. Wartości wyjątkowego obciążenia śniegiem gruntu / 76
7.4. Rozkład terytorialny wyjątkowego obciążenia śniegiem gruntu / 78
8. Długotrwałość obciążenia śniegiem / 85
8.1. Metoda opracowania / 85
8.2. Wykorzystanie wyników / 88
9. Awarie i katastrofy dachów pod ciężarem śniegu w Polsce / 91
9.1. Awarie i katastrofy w latach siedemdziesiątych XX wieku / 91
9.2. Katastrofy podczas zimy 2005/2006 / 97
9.3. Katastrofa hali MTK w Chorzowie / 99
10. Obciążenie śniegiem w dawnych przepisach i normach polskich / 107
10.1. Dawne polskie normy i przepisy / 107
10.2. Polska Norma z 1980 roku / 110
11. Obciążenie śniegiem w aktualnych normach polskich / 113
11.1. Metoda strefowania obciążenia śniegiem / 113
1.2. Przyjęte wartości charakterystyczne i podział kraju na strefy obciążenia śniegiem / 115
11.3. Dylematy ustalania wartości charakterystycznych i podziału kraju na strefy obciążenia śniegiem / 121
11.4. Zmiany na mapie obciążenia śniegiem w Polsce / 123
12. Obciążenie śniegiem w diagnostyce konstrukcji / 127
12.1. Postawienie zadania / 127
12.2. Procedury wyznaczania ekstremalnych wartości obciążenia śniegiem w diagnozowaniu konstrukcji / 127
12.3. Komentarz do procedur / 130
13. Odśnieżanie dachów / 133
13.1. Wprowadzenie / 133
13.2. Konstrukcje istniejące i projektowane według nowych norm / 134
13.3. Ocena konieczności i warunki odśnieżania dachów / 135
14. Kierunki dalszych prac / 139
15. Podsumowanie / 143
Bibliografia / 147
Załącznik 1. Charakterystyka stacji i posterunków meteorologicznych / 157
Załącznik 2. Dane pomiarowe wartości maksymalnych zimowych obciążenia śniegiem gruntu ze stacji i posterunków meteorologicznych w Polsce z lat 1950/1951 – 09/2010 / 171
Załącznik 3. Wartości maksymalne zimowe obciążenia śniegiem gruntu w Polsce  w latach 1950/1951 – 2009/2010. Wykresy / 201
Załącznik 4. Wyniki obliczeń / 231
Załącznik 5. Wykresy rozkładów empirycznych wartości maksymalnych zimowych obciążenia śniegiem gruntu na siatce probabilistycznej rozkładu Gumbela / 237