Удельный вес снега, вес и плотность таблица куба снега
Снег представляет собой одну из форм осадков атмосферы, выпадающею на земную поверхность и состоит из мелких кристалликов льда. Это погодное явление является обязательным атрибутом каждого зимнего периода в наших климатических поясах.
Образуется снег при процессе притягивания капель воды микроскопического типа к пылевым частицам, которые в дальнейшем замерзают. Образуются кристаллики льда (не более 0.1 мм диаметром), которые падают вниз.
Чем же примечательно данное явление к строительству? Кроме того, что снег используется как строительный материал для возведения Иглу, жилища эскимосов, он выступает как важный фактор для строительства.
Например, на строительных площадках при кровельных работах малых объектов необходимо учитывать снег, как внешнее явление представляющее угрозу для крыши. Для этих работ важно рассчитать необходимую нагрузку, чтобы покрытие крыши послужило как можно дольше.
Таблица удельного веса снега
Так как, снег является сложным веществом, рассчитать такой параметр, как удельный вес снега самостоятельно в полевых условиях не представляется возможным. Эти вычисления проводятся с помощью специальных приборов или в лаборатории. Однако, при этом, его средний удельный вес известен и равен значениям в таблице, которая поможет облегчить процесс подсчетов таких параметров, как вес сухого снега и вес мокрого снега.
Удельный вес и вес 1 м3 снега в зависимости от единиц измерения
Материал
Удельный вес (г/см3)
Вес 1 м3 (кг)
Сухой снег
0.125
125
Мокрый снег
до 0.95
до 950
Свежевыпавший пушистый сухой
от 0,030 до 0,060
от 30 до 60
Мокрый свежевыпавший
от 0,060 до 0,150
от 60 до 150
Свежевыпавший осевший
от 0,2 до 0,3
от 200 до 300
Ветрового (метелевого) переноса
от 0,2 до 0,3
от 200 до 300
Сухого осевшего старого
от 0,3 до 0,5
от 300 до 500
Сухого фирна
от 0,5 до 0,6
от 500 до 600
Мокрого старого
от 0,6 до 0,8
от 600 до 800
Мокрого фирна
от 0,4 до 0,8
от 400 до 800
Глетчерного льда
от 0,8 до 0,96
от 800 до 960
Расчеты удельного веса
Для того чтобы провести расчеты по подсчету удельного веса снега необходимо определится с значением этого понятия.
Удельным веса называют соотношение веса какого-то определенного вещества к его объему. Все это обозначается формулой: y=p*g, где y – удельный вес, p – плотность, g – ускорение свободного падения, которое в обычных случаях является константой и равняется 9,81 м/с*с.
Принятый результат измеряют в Ньютонах, поделенных на метр кубический (Н/м3).
Плотность снега
Такое понятие, как плотность принято считать количество массы, помещаемое в метре кубическом. Данный параметр очень неоднозначен, так расчет зависит от множества факторов. Основным из них является температура. Естественно, когда касается снега, при повышении температуры плотность будет расти до превращения в жидкую субстанцию – воду.
На практике это означает что мокрый снег несет большую нагрузку на поверхность.
Источник: МИНИСТЕРСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ КАЗАХСКОЙ ССР МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗИМНЕМУ СОДЕРЖАНИЮ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В КАЗАХСТАНЕ Алма-Ата 1973 УТВЕРЖДЕНО решением Технического совета Министерства автомобильных дорог Казахской ССР, протокол № 29 от 17 августа 1973 г. + расценки подрядных организаций РФ2010-2015.
Таблица 1. Плотности снега по расценкам подрядных организаций (т.е. завышенная выше крыши).
Таблица 1. Плотности снега по расценкам подрядных организаций (т.е. завышенная выше крыши).
Теперь данные посерьезней:
Плотность снегового покрова (весовая) представляет собой отношение веса снега к его объему и измеряется в граммах на кубический сантиметр (г/см 3 = т/м 3 ).
Таблица 2. Плотность слоя свежевыпавшего снега, в зависимости от формы выпадающих снежинок, замерена (А. Шепелевский, 1939 г.):
Таблица 2. Плотность слоя свежевыпавшего снега, в зависимости от формы выпадающих снежинок
Таблица 3. Плотность слоя свежевыпавшего снега, в зависимости от силы ветра при его выпадении, замерена (Г.Д. Рихтер, 1945 г.):
Таблица 3. Плотность слоя свежевыпавшего снега, в зависимости от силы ветра при его выпадении
. Плотность снегового покрова с течением времени под влиянием собственного веса, давления вновь образующихся слоев: и уплотняющего действия ветра постепенно увеличивается и к концу зимы достигает в среднем 0,30г/см 3 = т/м 3
Прочность (твердость) снежного покрова представляет собой его несущую способность, измеренную килограммами на квадратный сантиметр (кг/см 2 ). С физической точки зрения прочность снегового покрова зависит от его плотности, характера межкристаллического сцепления и температуры.
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:
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 м 3 :
От чего зависит плотность снега?
Плотность снега связана со следующими условиями:
Расчет удельного веса
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.
Очистка крыш от снега и наледи: как и когда чистить?
Услуги по вывозу снега: цена, нужна ли лицензия, договор
Вывоз и утилизация снега: правила, договор, лицензия
Удельный вес строительного мусора в 1 м3: таблица, расчет плотности
Очистка дорог от снега: улиц, дворов, загородом
Как перевести метры кубические в тонны ТБО? (Калькулятор)
Кто занимается уборкой снега во дворах, придомовой территории, дорогах, тротуарах?
Какая плотность у бытового мусора и как его объем перевести в тонны?
Определение класса энергоэффективности здания
Влияние кислотных дождей на окружающую среду
Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития
Расчет объема образования твердых коммунальных отходов
Плотность льда и снега, теплопроводность, теплоемкость льда
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:
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:
Среднюю плотность снега принимают за 300 кг/м3, так как в сугробе присутствует и плотный слежавшийся снег, и выпавший недавно.
Как снег влияет на кровлю ↑
Понятно, что выпавший на поверхность кровли снег имеет массу, что создает давление на всю систему. Однако создаваемая нагрузка неравномерна и постоянно изменяется.
На заметку Стоит знать, что оттаивание и замерзание снега уплотняет его, и как следствие растет масса.
Чтобы устранить или снизить неблагоприятное влияние снеговой нагрузки на крыши, разработана целая концепция решения проблемы. Она включает в себя очистку поверхности на уже имеющихся накрытиях, изменение конструкций, или расчет, и закладку определенных свойств еще на этапе проекта возводящегося дома.
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.
Расчет объема свободно лежащего снега
Теперь давайте разберем более сложную ситуацию. Снег не собран в кучи, а просто лежит на территории. Притом высота покрова в разных участках может различаться.
Здесь есть три способа расчета:
Они различаются трудоемкостью и степенью точности. Далее мы разберем каждый способ.
Расчет с помощью калькулятора
Это – наименее точный способ. Здесь достаточно знать длину и ширину объекта, а также примерную высоту снежного покрова.
Допустим, у нас будут такие значения:
Чтобы рассчитать объем:
У нас получилось 40 кубов. Учтите, что цифра эта – примерная. Она не учитывает возможные перепады по высоте. То есть, посчитано все так, будто у вас на площади 200 м2 снег лежит ровным слоем в 20 сантиметров. На практике такого не бывает. Всегда есть участки, на которых снега больше или меньше.
Расчет по норме осадков
Этот способ подойдет для прогнозирования – например, для составления сметы. Но он не дает точного понимания того, сколько снега лежит на вашей территории прямо сейчас.
На сайтах метеослужб (например, https://rp5.ru/) вы можете найти данные о количестве осадков, выпавших в вашем регионе за определенный период (например, за прошлый год). Эти данные можно использовать, чтобы понять, сколько снега выпадет предстоящей зимой.
Затем количество осадков умножается на площадь вашей территории – и вы получаете примерный объем снега, который нужно будет убрать.
К примеру, мы взяли для анализа данные по осадкам, выпавшим в прошлом феврале. Получилось 45 миллиметров. Умножаем эту сумму на площадь нашего объекта (200 м2) – и получаем объем: 90 м3.
Однако повторим: этот способ дает лишь приблизительное представление. Он не учитывает, например, то, что часть выпавшего снега растает или будет убрана вручную дворниками. Кроме того, погода непредсказуема, и в новом год у количество осадков может сильно отличаться от прошлогодних показателей.
Такой способ вы можете использовать, чтобы рассчитать примерный бюджет на уборку и вывоз снега в будущем году. Но для определения объема снега на вашей территории прямо сейчас этот вариант не подойдет.
Расчет по замерам
Этот способ сложнее, но гораздо точнее.
Расчеты ведутся по следующей формуле:
V = S * h
Где S – площадь территории, с которой нужно убрать снег
h – высота снежного покрова
Для замеров высоты можно использовать линейку или рулетку. Для быстрого расчета вы можете взять усредненный показатель высоты снежного покрова, замерив самый низкий и самый высокий уровень снега на вашем объекте.
Затем сложите эти показатели и разделите на 2. Так вы получите среднее арифметическое.
hсред = (hmin + hmax) : 2
Например:
(10+100) : 2 = 55
Средняя высота получится 55 миллиметров.
Если вы хотите получить как можно более точный расчет, вам нужно сделать несколько замеров высоты снежного слоя. Производить их нужно в тех местах, где высота пок рова меняется. Затем все показатели суммируются и делятся на их количество.
Продемонстрируем это на примере.
Допустим, на вашем объекте замеры дали следующие результаты:
(10+13+15+20+30+100) : 6 = 31,33 мм
Как видите, диапазон высот остался прежним – от 10 до 100 мм. Однако средняя высота снежного покрова изменилась в меньшую сторону и теперь составляет 31,33 миллиметра.
Казалось бы, разница не очень большая. Но давайте попробуем посчитать объем снега на территории, воспользовавшись каждым из этих показателей.
Предположим, нам нужно рассчитать объем снега на площади 200 м2:
Получается 110 кубов снега
А теперь уже 62 куба
Разница – почти в 2 раза. При расчете стоимости это будет ощутимо. Тем не менее, даже если вы сделаете замеры снежного покрова в 20 или 30 разных точках, вам все равно не удастся рассчитать объем с точностью до куба. Но чем больше замеров вы произведете, тем более точный результат получится.
Зависимость нагрузок от угла наклона крыши
Угол наклона крыши определяет площадь и мощность контакта кровли с ветром и снегом. При этом, снеговая масса имеет вертикально направленный вектор силы, а ветровое давление, вне зависимости от направления — горизонтальный.
Поэтому, принимая угол наклона более крутым, можно снизить давление снежных масс, а иногда и полностью исключить возникновение скоплений снега, но, при этом, увеличивается «парусность» крыши, ветровые напряжения возрастают.
Очевидно, что для снижения ветровых нагрузок идеальной была бы плоская кровля, тогда как именно она не позволит скатываться массам снега и поспособствует образованию больших сугробов, при таянии способных промочить всю постройку. Выходом из ситуации является выбор такого угла наклона, при котором максимально удовлетворяются требования как по снеговой, так и по ветровой нагрузкам, а они в разных регионах имеют индивидуальные значения.
Зависимость нагрузки от угла крыши
Плотность снега и запас воды в снежном покрове
Здесь давление в паскалях, а температура в Кельвинах.
Виртуальной температурой называется такая температура, которую должен иметь сухой воздух, чтобы его плотность была равна плотности влажного воздуха при том же давлении. Виртуальная температура определяется по формуле
Используя виртуальную температуру, к влажному воздуху можно применять уравнение состояния и другие соотношения, справедливые для сухого воздуха. Таким образом, формула для плотности влажного воздуха примет вид
Пример. Определить виртуальную температуру массы воздуха, температура которой 300 К, парциальное давление водяного пара 18,5 гПа при атмосферном давлении 990 гПа.
Задачи и упражнения
8.5. Вычислить плотность сухого воздуха при стандартном атмосферном давлении и температуре 0°С.
8.6. Определить плотность сухого воздуха при атмосферном давлении 970 гПа и температуре –73,2°С.
8.7. Ha сколько изменится плотность сухого воздуха при стандартном атмосферном давлении, если температура изменится от +50°С до –50 °С?
8.8. В Долине Смерти (США) зафиксирован абсолютный максимум температуры воздуха, равный 58°С. Определить плотность сухого воздуха при этих условиях, если атмосферное давление 1000 гПа.
8.9. В Антарктиде зафиксирован минимум температуры воздуха, равный –88,3°С. Какова при этом была плотность сухого воздуха, если давление составляло 740 гПа?
8.10. Какова плотность воздуха на ст. Ледник Федченко (z = 4169 м) при давлении 600 гПа и температуре –10°С?
8.13. На высоте 500 км днем температура равна 1830 К при давлении 3,33∙10-6 гПа, а ночью температура составляет 1186 К при давлении 1,47∙10-8 гПа. Определить суточные колебания плотности на указанной высоте.
8.14. При каком атмосферном давлении плотность воздуха при температуре 290 К равна 1,2 кг/м3?
8.15. Какова плотность сухого воздуха в стратопаузе на высоте 50 км, где температура в среднем составляет 0°С, а атмосферное давление 0,85 гПа?
8.16. Какова плотность воздуха в мезопаузе (z
= 90 км), температура которой –80°С, а атмосферное давление равно приближенно 1 Па?
8.17. Вычислить плотность воздуха с насыщенным водяным паром при температуре 0°С и атмосферном давлении 1000 гПа.
8.18. Какова плотность воздуха при температуре 300 К, атмосферном давлении 1000 гПа и парциальном давлении водяного пара 10,3 гПа?
8.19. На сколько отличается плотность насыщенного водяным паром воздуха при температуре 25°С, атмосферном давлении 1010 гПа от плотности сухого воздуха при тех же значениях температуры и давления?
8.20. Определить плотность воздуха при температуре 290 К, давлении 99∙103 Па и относительной влажности 50%.
8.21. Воздух, плотность которого 1,0 кг/м3 имеет температуру 27°С при парциальном давлении водяного пара 10 гПа. При каком атмосферном давлении возможно такое состояние?
8.22. При каком атмосферном давлении воздух с насыщенным водяным паром, находящийся при температуре 20°С, может иметь плотность, равную 1,0 кг/м3?
8.23. Какую температуру должен иметь сухой воздух, чтобы его плотность равнялась плотности влажного воздуха, имеющего температуру 7°С при атмосферном давлении 1000 гПа и парциальном давлении водяного пара 5 гПа?
8.24. Какую температуру должен иметь сухой воздух, чтобы его плотность равнялась плотности влажного воздуха, имеющего температуру 290 К при атмосферном давлении 1050 гПа и парциальном давлении водяного пара 10 гПа?
8.25. Определить виртуальную температуру, если атмосферное давление 910 гПа, температура воздуха 250 К, относительная влажность 50%.
8.26. Какова виртуальная температура насыщенного водяным паром воздуха при атмосферном давлении 950 гПа и температуре 3°С?
8.27. Определить температуру воздуха при атмосферном давлении 960 гПа и парциальном давлении водяного пара 10 гПа, если виртуальная температура равна 25,6°С.
8.28. Какова плотность влажного воздуха при давлении 900 гПа и виртуальной температуре 270 К?
8.29. При какой виртуальной температуре плотность влажного воздуха составляет 1,3 кг/м3, если атмосферное давление 1020 гПа?
8.30. Определить виртуальную температуру воздуха при температуре 250 К, атмосферном давлении 8∙104 Па, если дефицит насыщения составляет 30 Па.
8.31. Определить разность между виртуальной и молекулярной температурами (виртуальную разность) при температуре 22°C, атмосферном давлении 1000 гПа и относительной влажности 40 %.
8.32. На сколько отличается плотность сухого воздуха от плотности воздуха с насыщенным водяным паром при температуре 40°С и нормальном давлении?
8.33. Воздух с насыщенным водяным паром имеет температуру 18°С при атмосферном давлении 1020 гПа. Какое должно быть атмосферное давление, чтобы сухой воздух при той же температуре имел такую же плотность, как и насыщенный?
8.34. Температура воздуха равна 22°С при парциальном давлении водяного пара 15 гПа и атмосферном давлении 1000 гПа. Какое давление должен иметь сухой воздух, чтобы его плотность равнялась плотности влажного воздуха?
8.35. У поверхности земли при стандартном атмосферном давлении температура воздуха 27°С, а на высоте 2 м в психрометрической будке температура 25°С. Каково изменение плотности в двухметровом слое воздуха?
8.36. Как изменится плотность сухого воздуха с высотой, если у земли атмосферное давление нормальное, температура 273 К, вертикальный градиент температуры 3,42°С/100 м?
8.37. На сколько изменится плотность с высотой в шестнадцатиметровом слое воздуха при изотермии, если у поверхности земли атмосферное давление нормальное и температура воздуха равна 273 К?
8.38. У поверхности земли температура воздуха 250 К и давление 105∙103 Н/м2. На сколько изменится плотность сухого воздуха с высотой в инверсионном слое мощностью 24 м при вертикальном градиенте температуры –1,0°С/100 м?
8.39. У поверхности земли воздух с насыщенным водяным паром при температуре 293 К. На высоте 200 м относительная влажность равна 50%. Как изменится плотность воздуха с высотой в указанном слое, если у земли атмосферное давление 1020 гПа, а вертикальный градиент температуры равен сухоадиабатическому?
