ТСН 23-346-2003
Строительная климатология. Самарская область

СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

ТСН 23-346-2003

Разработаны Приволжским межрегиональным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с участием Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова.

Подготовлены и представлены Главным управлением архитектуры и градостроительства департамента по строительству, архитектуре, жилищно-коммунальному и дорожному хозяйству администрации Самарской области.

Приняты и введены в действие с 01.01.04 распоряжением департамента по строительству, архитектуре, жилищно-коммунальному и дорожному хозяйству администрации Самарской области от 25 июля 2003 г. N 304-р.

Вводятся впервые.

Содержание

1.    Область применения.

2.    Нормативные ссылки.

Таблица 1, таблица 1а. Климатические параметры холодного периода года.

Таблица 2, таблица 2а. Климатические параметры теплого периода года.

Таблица 3. Средняя месячная и годовая температура воздуха.

Таблица 4. Средняя скорость ветра (год) по направлениям.

Таблица 5. Даты появления и схода снежного покрова, образования и разрушения устойчивого снежного покрова.

Таблица 6. Параметры атмосферных нагрузок и воздействий.

Таблица 7. Суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на горизонтальную поверхность при безоблачном небе.

Таблица 8. Суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на вертикальную поверхность при безоблачном небе.

Рисунок 1. Схематическая карта климатического районирования для строительства.

Рисунок 2. Схематическая карта зон влажности.

Рисунок 3. Схематическая карта распределения среднего за год числа дней с переходом температуры воздуха через 0 °С.

Рисунок 4. Схематическая карта числа градусо-суток.

Рисунок 5. Схематическая карта дорожно-климатического районирования.

Приложение А (справочное). Методы расчета климатических показателей.

Приложение В (справочное). Дополнительные климатические характеристики для строительного проектирования.

1. Область применения

Настоящие территориальные строительные нормы определяют основные климатические параметры, используемые для строительного проектирования на территории Самарской области. Положения настоящего документа обязательны для органов управления и надзора, предприятий, организаций и объединений независимо от формы собственности и принадлежности, осуществляющих строительство.

2. Нормативные ссылки

В настоящих нормах использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП 23-01-99 "Строительная климатология".

СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия".

СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения".

СНиП 2.04.05 "Отопление, вентиляция и кондиционирование".

СНиП 2.05.02-85 "Автомобильные дороги".

СП 11-103-97 "Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства".

Приложение A (справочное)

МЕТОДЫ РАСЧЕТА КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Основой для разработки климатических показателей послужили данные наблюдений на метеорологических станциях за период 1971-2000 гг. Экстремальные характеристики выбирались за полный период наблюдений на станциях.

Средние месячная и годовая температуры воздуха характеризуют температурный режим отдельных месяцев и всего года с интегральной вероятностью обеспеченностью в среднем 0,5.

Абсолютная минимальная и абсолютная максимальная температура воздуха характеризуют наинизшие и наивысшие пределы температуры воздуха, которых достигла температура воздуха в данном пункте за последние 50 лет с 1950 г. по 2001 г. обеспеченностью этих показателей близка к единице.

Средняя максимальная температура воздуха -

средняя месячная величина ежедневных максимальных значений температуры воздуха.

Температура воздуха наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98 и 0,92 рассчитываются по совокупности средних суточных температур за наиболее холодные сутки и пятидневки за зимний период в следующей последовательности:

-    ряды средних суточных температур за наиболее холодные сутки и пятидневки ранжируются в порядке убывания температуры;

-    рассчитывается вероятность Р каждого значения температуры в ранжированном ряду по формуле:

(А.1)

где:

га - номер порядковом числа средней суточной температуры наиболее холодных суток или наиболее холодной пятидневки;

п - число членов ряда;

-    вероятности последовательно суммируются;

-    по значениям температуры и соответствующей им интегральной вероятности строится график;

-    с графика снимаются значения температуры воздуха наиболее холодных суток и пятидневок с обеспеченностью 0,98 и 0,92.

Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца и средняя максимальная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца характеризует суточные колебания температуры воздуха в среднем в наиболее холодном месяце и наибольшие - в самом теплом месяце года.

Продолжительность и средняя температура воздуха периодов со средней суточной температурой

<0 °С <8 °С и <10 °С. Даты устойчивого перехода и продолжительность указанных периодов определяются по гистограмме годового хода средней месячной температуры воздуха (графику Шепе-левского) как даты перехода кривой годового хода через заданные пределы температуры и расстояние между ними; кривая годового хода проводится по гистограмме через верхние основания прямоугольников так, чтобы площадь, отрезаемая от каждого прямоугольника, была равна площади прирезаемой к нему; период со средней суточной температурой <8 °С называется отопительным периодом.

Относительная влажность воздуха вычисляется по рядам средних месячных значений. Средняя месячная относительная влажность днем рассчитана по наблюдениям в дневное время (в основном в 15 ч.).

Средние температура и продолжительность охладительного периода рассчитываются для периода со средними суточными значениями энтальпии более 40 кДж. Под "охладительным периодом" понимается период, в течение которого здание необходимо охлаждать с помощью кондиционирования или вентиляции. Продолжительность этого периода определяется устойчивым переходом средних суточных значений энтальпии через 40 кДж/кг. Как правило отмечается в июле-августе.

Удельная энтальпия при температуре воздуха обеспеченностью 0,001; 0,005; 0,06 (холодный период); 0,99; 0,98; 0,96; 0,95 (теплый период). Для расчета энтальпии прежде всего составляется таблица сочетаний температуры воздуха и относительной влажности во все сроки в течение года. Затем рассчитываются для каждого сочетания "срочных" значений температуры воздуха и относительной влажности по формуле СНиП 2.04.05:

I = СрТ + (L + Cn Т) d,    (А.    2)

_{d =} 0.622fE(_T)_ _{(    (А}.₃₎

где:

Ср = 0,24 ккал/(кг °С) = 1,00 кДж/(кг К);

Сп = 0,43 ккалДкг °С) = 1,85 кДж/(кг К);

L - 597 кал/г = 2507 кДж/кг;

Т - температура воздуха, °С;

d - влагосодержание;

f - относительная влажность воздуха;

Е(Т) - давление насыщенного водяного пара при данной температуре гПа; р - нормальное атмосферное давление (1000 гПа). По двумерной таблице температурно-влажностного комплекса с указанными для каждого сочетания температуры и влажности значениями энтальпии формируется таблица комплекса "Температура воздуха - энтальпия ", которая используется для получения цифр итоговой таблицы. Порядок расчетов следующий:

1) по итоговой строке комплексной двумерной

габлицы, представляющей собой обеспеченность саждой градации температур воздуха, и значения температуры воздуха строится кривая распредеЛе-шя температуры воздуха на сетчатке логнормаль-юго распределения, с которого снимается расчет-1ая температура определенной обеспеченности;

2) по каждой градации температуры комплекс-сой двумерной таблички составляется условное >аспределение энтальпии, которое наносится на согнормальную сетчатку и используется для опре-(еления энтальпии, соответствующей данной тем-сературе.

Аппроксимация распределения температуры в секоторых районах может выполняться на Гаус-овской сетчатке, а не на логнормальной. Глубина промерзания почвы - средняя из наи-ольших глубин промерзания за зиму рассчитываясь из наибольших глубин промерзания за каж-;ый год. Глубины промерзания почвы малой веро-тности (1 раз в 10 и 50 лет) получены расчетным пособом с использованием функции Гумбеля. Срочный максимум осадков выбирается из еже-невных наблюдений и характеризует наиболь-зую сумму осадков, выпавших в течение метеоро-огических суток.

Количество осадков за холодный (ноябрь-март) теплый (апрель-октябрь) рассчитано без поправ-и на ветровой недоучет как сумма среднемесячных начений; характеризует высоту слоя воды, обра-овавшегося на горизонтальной поверхности от ыпавшего дождя, мороси, обильной росы и тума-а, растаявшего снега, града и снежной крупы при тсутствии стока, просачивания и испарения. Повторяемость направлений ветра за (XII-II)/ [II-IV) и за VII-VIII по румбам рассчитывалась ак отношение числа случаев с ветром данного умба ко всему числу случаев наблюдений за ветром эз штилей.

Минимальная из средних скоростей ветра за

юль - за выбранный период вычисляются средние есячные скорости ветра для каждого румба за июль аждого года и выбирается наименьшая из них. Максимальная из средних скоростей ветра за нварь - за выбранный период вычисляются средне месячные скорости ветра для каждого румба за нварь каждого года и выбирается наибольшая из их.

Средняя скорость за три наиболее холодных есяца рассчитывается как средняя за три самых элодных месяца каждого отдельного года. Средняя скорость ветра по направлениям -эедняя скорость ветра по каждому румбу с гетом его повторяемости за каждый год сумми-)вания.

Повторяемость скорости ветра (м/с) в различая пределах (в % от общего числа случаев) ^считывается как повторяемость различных ско

ростей ветра по градациям, вычисленная в процентах от общего числа наблюдений за ветром без штилей.

Толщина стенки на проводе диаметром 10 мм возможная один раз в 5 лет. Толщина стенки гололеда определяется по массе отложения.

b_n = V 0,35Р + 25 - 5 ,    (А.4)

Р - масса гололедно-изморозевого отложения, которая пересчитывается для провода диаметром 10 мм и высотой подвеса 10 м. Ряды годовых максимумов массы отложения аппроксимируются функцией первого предельного распределения.

Суммарная солнечная радиация, поступающая па горизонтальную поверхность при ясном небе -приведены месячные суммы суммарной радиации, которые включают суммы прямой и рассеянной радиации. Они получены по наблюдениям при свободном от облаков и их следов диске солнца в радиусе 5° и общей облачности не более 2-х баллов. Осреднение по широтам проводилось аналогично тому, как это делалось в предыдущем описании. Данные характеризуют наибольший месячный приход солнечной радиации на земную поверхность.

Суммарная солнечная радиация, поступающая на вертикальные поверхности при ясном небе

вычисляется по формуле Qb = Sb + Dr/2 + Rr/2, где; Qb - суммарная радиация на вертикальную поверхность заданной ориентации, Зв - прямая радиация на вертикальную поверхность.

Распределение рассеянной и отраженной радиации, поступающей на вертикальную поверхность, для месячных сумм, осредненных по широтам, можно принимать в первом приближении изотропным и считать их равными половине сумм, поступающих на горизонтальную поверхность. Значения рассеянной радиации на горизонтальную поверхность взяты из научно-прикладного справочника по климату СССР. Значения отраженной радиации вычислены по формуле Rr = Qr Ак/100, где: Qr - суммарная радиация на горизонтальную поверхность, Ак - альбедо деятельной поверхности.

Данные используются для принятия решений об ориентации здания, внутренней планировки и архитектурных решений.

Климатическое районирование Самарской области для строительства разработано на основе комплексного сочетания средней месячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, средней месячной относительной влажности воздуха в июле, среднего числа градусо-суток за отопительный период, среднего за год числа дней с переходом температуры воздуха через 0 °С, объема переноса снега и зон влажности (см. таблицу А.1).

Карта зон влажности составлена на основе значений комплексного показателя К, который рассчитывается по формуле:

К = Р Y/[Q_s(A_t)⁰’⁵],    (А.5)

где:

Р - среднее за месяц для безморозного периода количество осадков для безморозного периода, мм;

Y - относительная влажность воздуха в 15 часов самого теплого месяца, %;

Q_s - среднегодовая суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность, ккал/м² в час;

A_t - годовая амплитуда среднемесячных (января и июля) температур воздуха, °С.

В соответствии с комплексным показателем К территория делится на зоны по степени влажности:

Сухая зона (К<5):

I.    Устойчиво сухая (К<3).

II.    Сухая (3<К<5).

Умеренная зона:

III. Умеренно сухая (5<К<7).

IV.    Умеренно влажная (7<К<9).

Влажная зона:

V.    Влажная (9<К<11).

VI.    Устойчиво влажная (К>11).

Карта распределения среднего за год числа дней с переходом температуры воздуха через О °С разработана в ГГО на основе числа переходов через О °С средней суточной температуры воздуха, просуммированных за каждый год и осредненных за период 1971-2000 гг.

Карта распределения числа градусо-суток разработана в ГГО на основе расчетов градусо-суток, полученных по формуле:

D = (18 - Т_оп) т_оп ,    (А.6)

где:

Т_оп- средняя суточная температура отопительного периода, °С;

т_{0 п} - продолжительность отопительного периода, дни.

Дорожно-климатическое районирование Самарской области выполнено на основании данных СНиП 2.05.02-85 с учетом максимального годового числа дней с сильными снегопадами, метелями, интенсивными осадками и высокими скоростями ветра (см. таблицу А.2).

Таблица А.2

При поженив В (справочное)

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В данном приложении помещены характеристики, дополняющие СНиП 23-01-99.

Часть представленных климатических характеристик входит в расчеты специализированных параметров СНиП 2.04.03-85, СНиП 2.01.07-85, СП 11-103-97 (см. таблицу В.1), являющимися вспомогательными нормативными документами для строительного проектирования, а ряд характеристик помещен по требованию администрации Самарской области, департамента по строительству, архитектуре, жилищно-коммунальному и дорожному хозяйству (заказчика).

Среднее число дней с температурой воздуха <-20 °С и <-30 °С - среднее число дней за весь период наблюдений, когда средняя температура суток была ниже указанных значений.

Количество осадков "косого дождя" (таблица В.З) характеризует количество жидких осадков, выпадающих на поверхность в течение месяца. Оно рассчитывается по формуле:

h = H— ,    (В.1)

v

р

где:

Н - месячное количество осадков, выпадающее на горизонтальную поверхность (мм);

и - скорость ветра во время дождя м/с;

v_p - скорость равновесного падения капель дождя.

Скорость ветра во время дождя определяется умножением среднемесячной скорости ветра на коэффициент, зависящий от числа дней с осадками за месяц и вида осадков. Скорость равновесного падения капель дождя зависит от интенсивности дождя и находится по графику.

Интенсивность дождя за 20-минутный интервал (таблица В.З) характеризует среднее количество осадков, выпавших за 20 минут в течение всех дождей указанного месяца.

Месячные суммы осадков на станциях, входящих в водосбор р. Волги, представлены в таблице В.4.

Среднее число дней с метелью рассчитано прямым подсчетом из рядов наблюдений (см. таблицу В.5). Днем с метелью считается день, в который наблюдается хотя бы один из видов метели.

Среднее число дней с обледенением получено по визуальным наблюдениям и представлено в таблице В.6.

Критерии опасных явлений погоды (таблица В.7):

-    сильные снегопады - снегопады интенсивностью 20 мм и более за промежуток времени 12 часов и менее;

-    сильные метели - метели (включая низовые) продолжительностью 12 часов и более при скорости ветра 15 м/с и более;

-    интенсивные осадки - осадки в количестве 50 мм и более в течение 12-ти ч и менее, а в горных селеопасных районах - 30 мм и более за 12 ч и менее;

-    ливни - осадки в количестве 30 мм и более за 1 ч и менее;

-    высокие скорости ветра - ветры со средней скоростью 30 м/с и более или порывы 40 м/с и более;

-    крупный град - диаметр градин 20 мм и более;

-    сильный туман - метеорологическая дальность видимости 100 м, продолжительность этого явления 12 ч и более;

-    сильные пыльные бури - перенос пыли ветром при скорости 15м/с6чи более;

-    опасные гололедно-изморозевые отложения -диаметр отложений на проводах стандартного гололедного станка 20 мм и более, для сложного отложения и налипания мокрого снега - 35 мм и более.

Повторяемости скорости ветра получены в процентах от общего числа случаев за весь год в целом (см. таблицу В.8). Скорость ветра на уровне 10-ти м, возможная один раз в 1, 5, 25, 50, 100 лет (см. таблицу В.9), рассчитывается по годовым максимумам скорости ветра. Ряды годовых максимумов аппроксимируются функцией первого предельного распределения.

Среднее месячное парциальное давление водяного пара (таблица В. 10) и высота снежного покрова по снегосъемкам (таблица В.11) получены в соответствии с требованиями СП 11-103-97 для проекта строительства трасс магистральных трубопроводов.

Для поверхности почвы и на глубинах 0,2 м,

1,6 м, 3,2 м (см. таблицу В.12) приведены значения максимума и минимума за весь период наблюдений с обеспеченностью 0,95 и 0,99 (см. формулу А.1). В таблицах В.13, В.14, В.15 приведены вспомогательные коэффициенты для расчета гололедных нагрузок.

Часовые суммы суммарной солнечной радиации.

поступающей на вертикальные поверхности, при безоблачном небе (таблица В. 16) рассчитаны с учетом анизотропности распределения рассеянной радиации совместно с отраженной. При этом использовались коэффициенты пропорциональности относительных величин светового потока и рассеянной радиации.

Таблица В Л

Станция

Количество осадков "косого дождя", мм

Интенсивность дождя за 20 мин., л/сек на 1 га обеспеченностью 63%

Месяцы

Теплый

период

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

Авангард

23

38

43

39

33

39

32

247

50

Аглос

28

43

63

46

49

49

43

320

83

Безенчук

25

41

54

51

43

46

35

294

82

Большая Глушица

21

41

51

42

40

47

32

274

70

Кинель-Черкассы

19

33

46

38

36

42

33

248

74

Клявлино

15

32

52

42

44

48

27

260

87

Новодевичье

22

39

53

46

41

64

32

296

72

Самара

25

37

48

41

44

41

39

276

84

Серноводск

17

29

45

37

35

39

30

232

72

Сосновый Солонец

24

41

54

46

46

51

53

314

97

Сызрань

22

31

41

37

38

39

25

231

73

Тольятти

18

40

47

48

42

53

40

287

70

Челно-Вершины

14

31

50

42

44

44

24

249

71

Таблица В.4

Таблица В.5

Таблица В.6

Таблица B.7

Таблица В.8

Таблица В.9

Таблица В.10

Таблица В. 11

Примечание. *Снежный покров наблюдался менее чем в.50-ти % зим.

Таблица В.12

Таблица 1

Таблица 1а

Климатические параметры теплого периода года

Таблица 2а

Климатические параметры теплого периода года

Таблица 3

Средняя месячная и годовая температура воздужа, °С

Таблица 4

Средняя скорость ветра (год) по направлениям, м/с

Таблица 5

Таблица 6

Параметры атмосферных воздействий

Таблица 7

Суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность при безоблачном небе (МДж/м²)