Сколько весит сухой и мокрый снег?

Время от времени СМИ сообщают, что в здании зимой провалилась крыша. Такие неприятности происходят из-за неверно рассчитанной снеговой нагрузки. Чтобы не ошибиться в проектировании кровли, нужно учитывать удельный вес снега.

Удельный вес снега в зависимости от его характеристик

Даже свежевыпавший снег различается по характеристикам. Он бывает сухим или мокрым, в виде пушистых хлопьев или мелкой крупы. Сухой свежевыпавший снег, не уплотненный собственной массой, практически невесом. Со временем снежная масса уплотняется. Сугробы, образованные ветровыми переметами, тоже гораздо плотнее, чем недавно выпавший снег.

Мокрый снег гораздо тяжелее сухого. Вода вытесняет содержащийся между кристаллами льда воздух, что приводит к увеличению плотности. Причины увлажнения снега:

снег сразу выпадает мокрым, в таком виде он быстрее уплотняется под действием силы собственной тяжести;
дождь;
подтаивание от внешнего тепла.

К концу зимы снежная масса настолько уплотняется от времени и оттепелей, что мелкие кристаллы льда слипаются в крупные гранулы. Такая субстанция называется фирн. Плотность мокрого фирна приближается к характеристикам льда.

Плотность снега с разными характеристиками в килограммах на м³:

Свежевыпавший пушистый сухой – от 30 до 60.
Свежевыпавший мокрый – от 60 до 150.
Свежевыпавший осевший – от 200 до 300.
Ветровой перенос – от 200 до 300.
Сухой осевший, выпавший более месяца назад – от 300 до 500.
Сухой фирн – от 500 до 600.
Мокрый старый фирн – от 600 до 800.
Очень увлажненный снег и глетчерный лед – до 960.

Среднюю плотность снега принимают за 300 кг/м³, так как в сугробе присутствует и плотный слежавшийся снег, и выпавший недавно.

От чего зависит плотность снега?

Плотность снега связана со следующими условиями:

температура воздуха;
дождь или град, прошедшие после снега;
время после снегопада.

Расчет удельного веса

Понятие удельного веса сложнее, чем плотность. Удельный вес – это произведение плотности вещества на ускорение свободного падения. Последний показатель несколько отличается в разных частях планеты, но в большинстве расчетов применяют среднее значение 9,81 м/с². Результат измеряют в ньютонах на кубометр или в килограмм-силе на кубометр (Н/м³, кгс/м³).

Общая формула расчета удельного веса: y=m*g/v, где y – удельный вес, m – масса, g – ускорение свободного падения, v – объем.

В быту и расчетах, где не обязательна высокая точность, вместо удельного веса достаточно применять плотность. Ее вычисляют по формуле p=m/v.

Иногда применяют относительную плотность. Она указывает на то, во сколько раз нужное вещество тяжелее воды. Относительная плотность снега меньше единицы, так как даже самый плотный снег и лед легче, чем вода.

Нормативная и расчетная снеговая нагрузка

При проектировании крыш зданий инженеры рассчитывают снеговую нагрузку. Нормативная нагрузка подразумевает расчет балок, выдерживающих массу снега без деформации. Расчетная нагрузка учитывает возможные отклонения от нормы.

Результат расчетной нагрузки получают, умножив норматив на коэффициент 1,4. При вычислении нормативной снеговой нагрузки применяют данные снеговых карт, в которых для каждой местности подсчитана масса снежного покрова на квадратный метр.

Иногда территориальные строительные нормы не совпадают с рекомендациями снеговой карты для конкретного района. В таком случае для расчета нагрузок лучше выбрать больший вариант. Важно учитывать углы наклона скатов, направление господствующих ветров, потенциальные участки скопления снега в крышах сложной конфигурации.