Projektując wielkogabarytowy obiekt budowlany, taki jak hala produkcyjna czy magazyn, architekt oraz konstruktor muszą uwzględnić szereg obciążeń środowiskowych. Kluczowym obciążeniem klimatycznym, które w polskiej strefie klimatycznej stanowi główne obciążenie zmienne, jest ciężar śniegu zalegającego na dachu.

Przeszklenia dachowe i świetliki stanowią integralny element konstrukcji dachu. Muszą one przenosić te same obciążenia statyczne i dynamiczne, co pozostała połać dachowa. Prawidłowy dobór doświetleń pod kątem odporności na opad śniegu oraz parcie wiatru decyduje o bezpieczeństwie konstrukcji całego budynku. Jakie kryteria i normy budowlane należy uwzględnić w obliczeniach?

Strefy obciążenia śniegiem w Polsce i wartość charakterystyczna obciążenia

Podstawowym dokumentem określającym zasady zbierania obciążeń klimatycznych w Polsce jest norma PN-EN 1991-1-3 (Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-3: Oddziaływania ogólne – Obciążenie śniegiem wraz ze zmianą Az1 z 2006 r.*).

Norma ta dzieli obszar Polski na strefy obciążenia śniegiem. Podział ten opiera się na analizie danych meteorologicznych (pomiary grubości i gęstości pokrywy śnieżnej prowadzone na wybranych stacjach meteorologicznych) ustalanych metodą największej wiarygodności.

W Polsce obowiązuje pięć stref śniegowych:

• Strefa 1: Odpowiednia dla Polski zachodniej i centralno-zachodniej – wartość charakterystyczna obciążenia śniegiem gruntu q_k = 0,007 × A – 1,4 (gdzie A to wysokość n.p.m.), nie mniej niż 0,7 kN/m2.
• Strefa 2: Obejmuje przeważającą część Polski centralnej i północnej – q_k = 0,9 kN/m2.
• Strefa 3: Obejmuje Polskę wschodnią oraz pas wybrzeża – q_k = 0,006 × A – 0,6 (nie mniej niż 1,2 kN/m2).
• Strefa 4: Region Suwalszczyzny (najzimniejszy rejon nizinny) – q_k = 1,6 kN/m2.
• Strefa 5: Tereny górskie i podgórskie – wartość zależna ściśle od wysokości n.p.m. (q_k = 0,00 × A + 1,4, nie mniej niż 2,0 kN/m2).

Dla każdego obiektu lokalizacja w danej strefie wyznacza punkt wyjścia do dalszych obliczeń statycznych. Wartości charakterystycznej obciążenia śniegiem gruntu nie można przekładać bezpośrednio na dach budynku bez uwzględnienia geometrii dachu.

Jak obliczyć obciążenie śniegiem dachu i połaci dachowej?

Przejście od obciążenia śniegiem gruntu do rzeczywistego obciążenia śniegiem dachu wymaga zastosowania odpowiednich współczynników kształtu połaci dachowej (μ). Obciążenie śniegiem na dachu wyznacza się ze wzoru:

s = μ_i × C_e × C_t × q_k

Gdzie:

• s – wartość obciążenia śniegiem dachu (w kN/m2),
• μ_i – współczynnik kształtu dachu (zależny od kąta nachylenia lub pochylenia połaci),
• C_e – współczynnik ekspozycji (uwzględniający przewiewność terenu),
• C_t – współczynnik termiczny (najczęściej przyjmowany jako 1,0).

Dla dachów płaskich oraz łukowych, kąt nachylenia determinuje, czy spadający śnieg ma możliwość zsuwania się, czy też zalega w sposób ciągły. W sytuacji obliczeniowej należy również wziąć pod uwagę nierównomierny rozkład śniegu wynikający z działania wiatru.

Zaspy śnieżne i obciążenia miejscowe w projektowaniu świetlików łukowych

W przypadku większości obiektów przemysłowych dach płaski stwarza ryzyko powstawania tzw. zasp śnieżnych. Zaspa tworzy się szczególnie w miejscach atyk, przy ścianach wyższych sąsiednich budynków oraz bezpośrednio przy wyniesionych ponad połać elementach – takich jak ciągi pasm świetlnych czy świetliki łukowe.

Powstające zaspy śnieżne powodują powstawanie tzw. obciążenia miejscowego, które może być kilkukrotnie wyższe niż podstawowe obciążenie równomierne. W projektowaniu świetlików należy przewidzieć te przypadki obciążenia, uwzględniając:

1. Ciężar śniegu zgromadzonego wzdłuż podstawy świetlika,
2. Niebezpieczeństwo uszkodzenia płyt wypełnienia podczas mechanicznego odśnieżania dachu.

Prawidłowy montaż oraz właściwe zakotwienie profilu podstawy w konstrukcji budynku chronią świetlik przed odkształceniem profilu i rozszczelnieniem na stykach.

Świetlik poliwęglanowy a odporność na obciążenie – normy wyrobu

Materiał wypełnienia (najczęściej płyta z poliwęglanu komorowego) oraz aluminiowa rama świetlika muszą posiadać udokumentowaną wytrzymałość mechaniczną. Ocena właściwości użytkowych doświetleń dachowych odbywa się w oparciu o zharmonizowaną normę PN-EN 1873 (Przetworzone elementy z tworzyw sztucznych – Świetliki dachowe z tworzyw sztucznych).

Norma ta klasyfikuje świetliki pod kątem ich odporności na obciążenie śniegiem (klasy od SL 250 do ponad SL 1000, co odpowiada obciążeniu w N/m2). Wybierając świetliki dachowe łukowe dla magazynów, projektant musi upewnić się, że wybrana klasa SL wyrobu jest wyższa niż obliczeniowe obciążenie śniegiem dla danej strefy obciążenia śniegiem w Polsce, z uwzględnieniem obciążeń wyjątkowych (np. wyjątkowych zamieci).

Podsumowanie – dopasuj parametry do strefy klimatycznej

Projektowanie doświetleń dachowych w budynkach komercyjnych wymaga ścisłego powiązania wiedzy architektonicznej z inżynierią konstrukcyjną. Obciążenie śniegiem to dynamiczny i groźny parametr – niedoszacowanie sił działających na połać może doprowadzić do awarii lub katastrofy budowlanej.

Wybierając rozwiązania systemowe, należy stawiać wyłącznie na produkty sprawdzone, posiadające deklaracje właściwości użytkowych wydane na podstawie badań w akredytowanych laboratoriach. Doświadczony dostawca systemów doświetleń, taki jak firma DWD BauTech, zapewnia kompleksowe wsparcie techniczne na etapie projektowania, dobierając świetliki łukowe i pasma świetlne o właściwościach idealnie dopasowanych do strefy śniegowej danej inwestycji.