Калькулятор плотности снега

Калькулятор считает массу снега и нагрузку на крышу по площади и толщине снежного покрова. Плотность берётся по типу снега — семь строк таблицы «Typical densities» из книги У. Патерсона «Физика ледников», от свежевыпавшего снега до фирна, — а нагрузка сравнивается с нормативным весом снегового покрова Sg по таблице 10.1 СП 20.13330.2016 для выбранного снегового района (I–VIII) или города из таблицы К.1.

Главная задача — понять, пора ли чистить крышу. Если нагрузка — от 70% Sg района или города, калькулятор пишет «пора чистить крышу», если от 100% — «очистите крышу»: снега на ней не меньше, чем весит нормативный снеговой покров. Пороги — правило калькулятора, а не пункт СП: допустимая нагрузка конкретной крыши — в её проекте, Sg — ориентир, когда проекта нет.

Второй режим — расчёт массы по объёму снега в кубометрах. Удобен для оценки массы сугроба, тротуара после чистки, кузова грузовика со снегом.

Плотности в калькуляторе — из таблицы «Typical densities» книги У. Патерсона «Физика ледников» (3-е издание, 1994; русский перевод 2-го издания — М.: Мир, 1984). Таблица даёт диапазоны: основной ответ калькулятор считает по середине диапазона, «от… до…» — по его краям.

Свежевыпавший снег, сразу после снегопада в безветрие, — 50–70 кг/м³. Свежевыпавший влажный — 100–200. Слежавшийся — 200–300. Глубинная изморозь, рыхлый слой крупных кристаллов в нижней части покрова, — 100–300. Уплотнённый ветром — 350–400. Очень мокрый, насыщенный талой водой, — 700–800.

Фирн — зернистый снег, переживший лето, — 400–830 кг/м³: дальше поры смыкаются, и это уже лёд. Чистый лёд при 0 °C — 917 кг/м³. Слой фирна в 1 м на крыше 100 м² весил бы 40–83 тонны.

Главный практический вывод: при одной и той же толщине очень мокрый снег тяжелее свежевыпавшего в 10–16 раз (по краям диапазонов — 700 против 70 и 800 против 50; по серединам — 750 и 60 кг/м³, в 12,5 раза). Но уплотнение само по себе веса не добавляет: слой оседает, плотность растёт, а масса на 1 м² остаётся прежней. Тяжелее крыша становится от нового снега и от дождя или талой воды, которые снег впитал.

Россия разделена на 8 снеговых районов. Нормативный вес снегового покрова Sg на 1 м² горизонтальной поверхности земли по таблице 10.1 СП 20.13330.2016 растёт с шагом 0,5 кПа: от 0,5 кПа (51 кгс/м²) в районе I до 4,0 кПа (408 кгс/м²) в районе VIII. В районе III — 1,5 кПа (153 кгс/м²). Район своего участка смотрите по карте 1 приложения Е СП 20.13330.2016. Для городов из приложения К СП 20.13330.2016 (в их числе Москва) Sg берут из таблицы К.1, а не по району: такой город выбирают в списке рядом с районом.

Это нормативное значение для поверхности земли — от него с учётом уклона кровли и сноса снега ветром считают нормативную снеговую нагрузку на покрытие. Расчётная нагрузка для проверки несущей способности конструкций = нормативная × 1,4 (коэффициент надёжности по нагрузке γf, п. 10.12). Например, в районе III без поправок на уклон и снос снега — 153 × 1,4 ≈ 214 кгс/м² расчётной нагрузки.

Угол кровли тоже важен. При уклоне ската до 30° снег держится полностью, коэффициент формы µ = 1,0. От 30° до 60° µ снижается линейно — от 1,0 до 0. При уклоне 60° и больше снег скатывается сам, µ = 0 (таблица Б.1 приложения Б СП 20.13330.2016). Поэтому крутые шатровые крыши почти не накапливают снег, а плоские — собирают всё. А у двускатной крыши с уклоном от 15° до 40° ветер может перенести снег на один скат: по варианту 2 рисунка Б.1 на нём считают 1,25 µ, на другом — 0,75 µ.