Содержание
Воздействие снеговых и дождевых нагрузок
Раздел описывает особенности расчёта снеговых и дождевых нагрузок для зданий ЦОД, методы обеспечения устойчивости кровельных конструкций, влияние инженерного оборудования на перераспределение нагрузок, а также требования российских строительных норм.
Общая характеристика нагрузок
Снеговые и дождевые нагрузки относятся к основным климатическим воздействиям, определяемым регионом строительства. В обоих случаях опасности стохастические, задаются через вероятностные параметры и обеспечиваются статистическими методами.
Основные положения:
- величины снеговой массы и уровня осадков задаются картами нагрузок для соответствующего региона;
- расчётные значения определяются по заданной обеспеченности (обычно 2% для снега, 1% для дождя);
- местная застройка, высотные перепады, аэродинамика зданий и элементы кровли создают перераспределение нагрузок (снеговые мешки, локальные зоны повышенного давления);
- для ЦОД критична работоспособность кровельных водостоков: их засорение приводит к локальному накоплению воды и перегрузке перекрытий.
В российской практике расчёт снеговых и дождевых нагрузок выполняется по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» с обязательной корректировкой под категорию надёжности сооружения.
Снеговые нагрузки
Снеговая нагрузка определяется:
- районом по карте снеговых нагрузок РФ;
- коэффициентом перехода от нормативной к расчётной нагрузки;
- коэффициентами, учитывающими форму и высоту здания, наличие парапетов, выступающих элементов и разницу высот;
- локальными эффектами метелевого переноса: образование снеговых мешков возле надстроек, ограждений, крупного инженерного оборудования.
Особенности для ЦОД:
- кровли ЦОД часто несут тяжёлое инженерное оборудование (чиллеры, сухие охладители, вентиляционные установки); рост массы оборудования увеличивает риск прогибов и перераспределения снеговой массы;
- наличие дефлекторов, ограждений, экранов создаёт аэродинамические зоны повышенной снеговой нагрузки;
- кровли с малым уклоном склонны к образованию наледи и задержанию талой воды.
Согласно СП 118.13330.2022 и СП 20.13330 необходимо учитывать снеговой запас воды (снеговую нагрузку с учетом плотности талого снега), если предусмотрены препятствия для стока.
Дождевые нагрузки
Дождевые нагрузки определяются согласно СП 20.13330 как масса дождевой воды, временно накапливаемой на кровле при интенсивных осадках.
Ключевые факторы:
- геометрия кровли и уклон;
- вместимость и производительность водосточных воронок;
- вероятность закупорки водостоков (листва, мусор, наледь);
- влияние оборудования на формирование «луж» и локальных зон подпора.
Проблемы, критичные для ЦОД:
- нарушение герметичности кровли приводит к риску протечек в машинные залы, помещения электроснабжения и аппаратные;
- потеря работоспособности наружных кондиционеров или систем охлаждения вследствие затопления кровли может вызвать остановку ИТ-нагрузки.
В отличие от США, российские нормы предусматривают расчёт дождевой нагрузки для зданий всех классов ответственности, включая повышенную ответственность объектов ЦОД (ГОСТ 27751-2014).
Инженерное оборудование на кровле
Кровли ЦОД часто используются как площадка для инженерных систем, что влияет на расчёт нагрузок:
- оборудование создаёт препятствия для перемещения снега и стока воды → локальные зоны повышенной нагрузки;
- динамические воздействия (вибрация вентиляторов, компрессоров) должны учитываться при расчёте несущих элементов (СП 20, СП 26);
- вес оборудования требует перераспределения несущей способности перекрытия (СП 118, СП 63).
Рекомендуемые меры:
- установка оборудования на приподнятые платформы над уровнем потенциального накопления воды;
- устройство проходов для осмотра водостоков;
- предотвращение образования ледяных перемычек вокруг тяжёлого оборудования.
Меры повышения устойчивости
Рекомендации для проектирования новых зданий ЦОД:
- применять требования объектов повышенной ответственности согласно ГОСТ 27751-2014 и СП 385.1325800.2018 (контроль прогрессирующего обрушения);
- учитывать повышенные коэффициенты надёжности нагрузок;
- предусматривать дополнительную проверку несущей способности кровли с учётом оборудования и снеговых мешков;
- выполнять расчёт на локальные нагрузки от снеговых отложений и возможного накопления дождевой воды;
- размещать водосточные воронки с резервированием (N+1) и свободным доступом для обслуживания;
- предусматривать подогрев кровли и водостоков для предупреждения наледи.
Рекомендации для существующих зданий:
- выполнять обследование несущих конструкций по СП 255.1325800.2016;
- проверять кровли на локальные зоны повышенной нагрузки, особенно в местах размещения оборудования;
- усиливать фермы, балки и прогоны при недостаточной несущей способности;
- переносить инженерное оборудование в зоны с большей конструктивной жёсткостью или на отдельные платформы;
- учитывать влияние оборудования на снеговую аэродинамику (снеговые мешки);
- проверять гидроизоляцию и работу водостоков в рамках эксплуатационной документации.
Для большинства желаемых под ЦОД зданий (склады, производственные ангары, лёгкие каркасные конструкции) характерны:
- недостаточный запас несущей способности под снеговые нагрузки;
- большая гибкость ферм, ведущая к неравномерному распределению снега;
- отсутствие проектного учёта снеговых мешков;
- ограниченная доступность для усиления после размещения инженерных систем.
Поэтому кровельные конструкции таких зданий подлежат обязательной тщательной проверке.
Ключевые идеи
- Снеговые и дождевые нагрузки — критические факторы при проектировании кровель ЦОД, особенно при размещении тяжёлого инженерного оборудования.
- Российские нормы (СП 20, СП 118, ГОСТ 27751) требуют расчёта не только нормативных, но и локальных нагрузок (снеговые мешки, накопление воды).
- Здание ЦОД должно проектироваться как объект повышенной ответственности, что увеличивает расчётные коэффициенты и требования к конструктиву.
- Существующие здания требуют обязательного обследования, так как кровли часто не рассчитаны на перераспределённые снеговые нагрузки и дополнительные массы оборудования.
- Правильная организация водоотведения и отказоустойчивость (резервирование водостоков) минимизируют риск протечек и остановки инженерных систем.
