Dlaczego jedyny bezpieczny?



Podstawą do podjęcia decyzji o sposobie pomiaru ilości śniegu na konstrukcji dachu powinny być zapisy w Ustawie Prawo Budowlane . Nakazują one:

Zgodnie z art. 61 pkt 2 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz. U. z

2006 r. Nr 156, poz. 1118 z późn. zm.), w razie wystąpienia czynników, które mogą mieć

wpływ na uszkodzenie obiektu budowlanego lub bezpośrednie zagrożenie takim

uszkodzeniem, mogącym spowodować zagrożenie życia lub zdrowia ludzi,

bezpieczeństwa mienia lub środowiska, właściciele i zarządcy zobowiązani są do

zapewnienia bezpiecznego użytkowania obiektu budowlanego.


Należy pamiętać:

W szczególności do obowiązków właścicieli i zarządców należy dbałość o należyty stan techniczny budynku i nie dopuszczanie do przeciążenia konstrukcji budynku poprzez m.in. kontrolę grubości pokrywy śnieżnej zalegającej na dachu oraz zapewnienie bezpiecznego usunięcia nadmiaru śniegu z dachu.


Z powyższego zapisu wynika, że jednym z podstawowych wymagań stawianych właścicielom i zarządcom jest niedopuszczenie do przeciążenia konstrukcji budynku. Dla większości budynków, głównym oddziaływaniem zmiennym jest obciążenie śniegiem. W poniższym opracowaniu zostały przedstawione problemy, jakie mogą wystąpić przy zastosowaniu nieodpowiedniego rozwiązania pomiaru obciążenia śniegiem konstrukcji przekrycia dachu.

Wyznaczanie ciężaru śniegu poprzez pomiar ugięcia elementów konstrukcyjnych

Wyznaczanie ciężaru śniegu poprzez pomiar ugięć elementów konstrukcyjnych obiektu tylko z pozoru wydaje się zadaniem prostym. Przestaje takim być, jeżeli zastanowimy się, jakie założenia należy przyjąć, aby możliwe było zbudowanie systemu pomiarowego, którego instalacja uzasadniona jest tylko oszczędnościami z odśnieżania. Najczęściej, proste systemy pomiarowe oferują pomiar ugięć elementów konstrukcyjnych w środku ich rozpiętości, czasami uzupełnione o pomiary przemieszczeń punktów podparcia monitorowanego elementu.

Pomiar ugięcia ma być niejako odtworzeniem postępowania projektanta konstrukcji, który projektując obiekt wyznacza w drodze obliczeń ugięcia poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Możemy teraz pokusić się o odwrócenie zadania, czyli dokonać pomiaru ugięć wybranych elementów i na tej podstawie wyznaczyć obciążenie obiektu. Pozornie wszystko wygląda prosto do czasu, gdy zdamy sobie sprawę z tego, że takie postępowanie jest prawdziwe wyłącznie dla zadanego schematu statycznego. Niestety, w czasie pomiarów nie znamy rozkładu obciążenia na elementach konstrukcji, nie znamy też rzeczywistego sposobu podparcia.

Poniżej przedstawione zostały wynikające z tego błędy.

a) błąd strzałki ugięcia i błąd miejsca pomiaru: Przyjmując równomierną warstwę śniegu na powierzchni dachu możemy obciążenie ciągłe zastąpić siłą skupioną w środku rozpiętości belki. Zobaczmy na przykładzie, jak zmieni się strzałka ugięcia w przypadku, gdy obciążenie nie będzie równomierne i zastępcza siła zostanie przyłożona w 1/3 długości belki.





Strzałka ugięcia dla siły w środku rozpiętości jest równa:



Strzałka ugięcia dla tej samej siły w 1/3 długości belki jest równa:

Stosunek ugięć będzie równy:

Jak widać błąd wynosi ponad 25%.

Dodatkowo należy pamiętać o tym, że wartość strzałki ugięcia określana jest w miejscu przyłożenia siły, natomiast pomiaru ugięcia dokonujemy zawsze w tym samym miejscu – czyli w środku rozpiętości. Powoduje to powstanie dodatkowego błędu prowadzącego do przeciążenia konstrukcji lub zbyt wczesnego alarmowania.





b) błąd związany z innym sposobem podparcia elementu konstrukcji w stosunku do założeń projektowych:

Na etapie projektowania przyjmuje się wiele założeń upraszczających modele teoretyczne konstrukcji. Przykładowo, podpory belek bardzo często kształtuje się w postaci blach węzłowych o stosunkowo małych grubościach i skręca się je śrubami. W rzeczywistości, węzeł taki pracuje do pewnego poziomu obciążenia, jako węzeł sztywny, a po przekroczeniu pewnej wartości kąta obrotu – jako węzeł bliski przegubowi. Modelując takie połączenie przyjmujemy zwyczajowo podporę w postaci czystego przegubu. Oczywistym jest, że różnica między rzeczywistym zachowaniem się konstrukcji a jej uproszczonym modelem powoduje różnice pomiędzy ugięciami teoretycznymi a pomierzonymi w obiekcie.

Rozważmy belkę wolnopodpartą i zamocowaną obciążoną siłą skupioną:

a) belka wolnopodparta – ugięcie

b) belka zamocowana – ugięcie

Rzeczywista wartość ugięcia będzie zatem należała do przedziału między fa i fb.

Jeśli jako dopuszczalne ugięcie podamy wartość fb, a w rzeczywistości praca konstrukcji będzie zbliżona do belki wolnopodpartej, w bardzo istotny sposób przeszacujemy obciążenia, tzn. podejmiemy decyzję o konieczności odśnieżania, znacznie wcześniej (w skrajnym przypadku aż 5x wcześniej), niż tego wymaga rzeczywiste wytężenie elementu.

I na odwrót: jeśl,i jako dopuszczalne ugięcie podamy wartość fa, a w rzeczywistości praca konstrukcji będzie zbliżona do belki zamocowanej, w bardzo istotny sposób niedoszacujemy obciążenia, tzn. podejmiemy decyzję o konieczności odśnieżania, znacznie później (w skrajnym przypadku aż 5x później), niż tego wymaga rzeczywiste wytężenie elementu. W tym przypadku istotnym będzie również niedoszacowanie obciążenia przekazywanego na konstrukcje podpierające monitorowany element.

Podsumowując: Informacja wyłącznie o ugięciu elementu konstrukcyjnego w jednym punkcie (np.: w środku rozpiętości) przy braku znajomości aktualnego schematu statycznego może prowadzić do następujących błędów:

1) przedwczesnego informowania o przekroczeniu dopuszczalnego ugięcia – co pociąga zwiększone wydatki na odśnieżanie,

2) przeciążenie konstrukcji – co może spowodować wystąpienia awarii, a nawet katastrofy konstrukcji lub narazić osobę odpowiedzialną na zarzut niedopełnienia obowiązków.



Profesjonalne systemy monitorowania konstrukcji

Należy tu zwrócić uwagę, że istnieją systemy pomiarowe przeznaczone do monitorowania stanu technicznego konstrukcji budowlanych, które umożliwiają określenie schematu statycznego monitorowanego elementu oraz pozwalają na wyznaczenie dla niego ekwiwalentu ciężaru zalegającego śniegu.

Jednak stopień skomplikowania takiego systemu (rodzaj pomiarów, liczba punktów pomiarowych, algorytmy obliczeniowe) jest zdecydowanie większy od prostych „jednopunktowych” systemów pomiarowych, co powoduje, że cena takiego systemu jest zdecydowanie wyższa. Inny jest również cel instalacji takiego systemu monitorowania. Jego głównym przeznaczeniem jest dostarczanie danych umożliwiający ocenę stanu technicznego obiektu, a możliwość oceny ilości zalegającego śniegu jest informacją dodatkową pozwalającą na zarządzanie odśnieżaniem i oszczędzanie pieniędzy.



Śniegomierz – jedyny bezpieczny sposób pomiaru obciążenia śniegiem

W przypadku, gdy celem pomiarów jest zredukowanie kosztów odśnieżania, najkorzystniejszym i bezpiecznym rozwiązaniem jest system Śniegomierz.

Należy podkreślić, że sposób wyznaczania obciążenia konstrukcji przekrycia dachowego śniegiem za pomocą Śniegomierza polega na bezpośrednim pomiarze ciężaru zalegającego śniegu, a więc bezpośrednim określeniu wartości oddziaływania, która nie powinna zostać przekroczona w celu zapewnienia bezpieczeństwa obiektu.