雪のドリフト荷重の計算とその適用方法のウォークスルーと例
屋根の設計は通常、多数の屋根の高さを示し、単一の屋根の高さを提供することはめったにありません. このため, 互いに上下の屋根領域があり、雪のドリフトの影響を受けやすい. 追加の雪の負荷の量, または追加料金, これらの分野のメンバーの設計に大きな影響を与えることができ、またもたらす.
屋根の形状と風の方向は、雪のドリフトを引き起こす2つの要因です. 雪のドリフトを引き起こす2つの風の方向は “風上” そして “風下”. 風上向きの雪のドリフトは、風が低い標高の屋根から隣接する壁に向かって雪を吹くときに発生します, より高い屋根. 風下側の雪のドリフトは、風がより高い標高の屋根から隣接するより低い屋根に雪を吹き飛ばすときに発生します. 図を参照 7-7 ASCEから 7-10 簡潔な描写のために以下:
私たちのプロジェクトがマディソンにあるとしましょう, ウィスコンシン州と私たちはすでにバランスの取れた, 屋根雪荷重 ここに. 私たちの例から, 私たちの地上荷重と平屋根雪荷重は 30 psf そして 21 psf, それぞれ. 構造物の雪のドリフト追加料金を計算する方法に関する規定は、セクションにあります。 7.8 ASCEの 7-10.
この例の構造の屋根には2つの異なる屋根の高さがあるため、雪のドリフト割増額を計算し、それをメンバーに適用する必要があります. 私たちの場合には, 私たちのビームは 10 足.
図 1: サンプル構造の等角図
まず、構造に関連する幾何学的情報を収集しましょう. 下部ベイと上部ベイのサイズは 25 足と 37 足, それぞれ. より低いおよびより高い屋根の高さは 15 足と 30 グレードからの足, それぞれ. ほとんどの幾何値は変数に関連付けることができます. この計算に関連するすべての変数を見てみましょう.
\({p}_{g}\) =積雪荷重
\({l}_{あなた}\) =上屋根の長さ
\({l}_{l}\) =下の屋根の長さ
\({h}_{d}\) =雪のドリフトの高さ
\({w}\) =雪のドリフトの幅
\({h}_{b}\) =積雪荷重の高さ
\({h}_{c}\) =バランスの取れた積雪の上部から隣接する屋根の最も近い点までの明確な高さ
\({h}_{r}\) =屋根間の高さの差
\({p}_{s}\) =章からの雪荷重の設計 7
\({c}\) =雪の密度
\({p}_{d}\) =雪のドリフト荷重
図を見てください 7-8 ASCEから 7-10 これらの用語の多くとそれらが視覚的に表すものの描写のため:
雪のドリフト追加料金を見つける
変数が何であるかを特定したので, 積雪荷重構成, そして私たちの構造の幾何学的制約, 雪のドリフトを計算しましょう.
最初, 雪のドリフトの読み込みが必要かどうかを見つける, ASCE 7.7-1:
もし \({h}_{c}/{h}_{b} < 0.2\), その後、雪のドリフトのアプリケーションは必要ありません.
\({h}_{b} = {p}_{s}/{c}\), どこ:
\({c} = 0.13{p}_{g} + 14 ≤ 30 pcf\)
\({c} = 0.13*(30) + 14 = 17.9 pcf≤ 30 pcf \)
\({h}_{b} = {21 psf}/{17.9 pcf } = 1.17 フィート)
\({h}_{c} = {h}_{r}-{h}_{b}\)
\({h}_{c} = 15 フィート – 1.17 ft = 13.8 フィート)
\({h}_{c}/{h}_{b} = 13.8 ft / 1.17ft = 11.8 > 0.2\) したがって, 雪のドリフト読み込みが必要です.
二番目, 風上と風下の両方向の最大ドリフト高さを見つける:
両方の風向のドリフトの高さは、図にある式を使用して求めることができます 7-9 ASCEの 7-10, 下に示された:
\({h}_{d} = 3/4*(0.43({l}_{l})^{1/3}({p_g}+10)^{1/4}-1.5)\) 風上ドリフト
\({h}_{d} = 0.43({l}_{あなた})^{1/3}({p_g}+10)^{1/4}-1.5\) 風下ドリフト
風上へのドリフトの高さ:
\({h}_{d} = 3/4 *(0.43(25 フィート)^{1/3}(30 psf + 10)^{1/4}-1.5)\)
\({h}_{d} = 1.25 フィート)
リーワードドリフトハイト:
\({h}_{d} = 0.43(37 フィート)^{1/3}(30 psf + 10)^{1/4}-1.5\)
\({h}_{d} = 2.1 フィート)
風上と風下のドリフト高さの間の最大ドリフト高さが設計に使用されます, したがって:
\({h}_{d} = 2.1 フィート)
次, 雪のドリフト追加料金の幅を見つける:
雪のドリフト荷重の幅, \({w}\), に依存する \({h}_{c}\) そして \({h}_{d}\)
セクションごと 7.7.1,
もし \({h}_{d} ≤ {h}_{c}\), その後 \({w} = 4{h}_{d}\)
もし \({h}_{d} > {h}_{c}\), その後 \({w} = 4{h}_{d}^ 2 /{h}_{c}) そしてその後 \({h}_{d} = {h}_{c}\)
私たちの場合には, \({h}_{c} = 13.8 フィート) そして \({h}_{d} = 2.1 フィート), したがって:
\({h}_{d} ≤ {h}_{c}\), そして
\({w} = 4*(2.1 フィート)\)
\({w} = 8.4 フィート)
注意, ASCE 7-10 の 雪のドリフト幅は決して超えてはならない \(8{h}_{c}\)
最終, 雪のドリフト追加料金の負荷を計算する:
最大サーチャージ負荷を見つけるには, ドリフトの高さに積雪密度を掛ける:
\({p}_{d} = {h}_{d}{c}\)
私たちの場合には,
\({p}_{d} = (2.1 フィート)*(17.9 pcf )\)
\({p}_{d} = 37.6 psf)
最大の雪のドリフト追加料金の負荷は、バランスのとれた雪の負荷に重ね合わされます:
\({p}_{最高} = {p}_{d}+{p}_{s}\)
\({p}_{最高} = 58.6 psf)
スノードリフト追加料金の負荷
構造の中央のフレームを見てみましょう. この平面のビームの分布領域は 10 定数のためにft 10 ftビーム間隔. 図 2 以下に示すのは、 21 構造の屋根に適用されたpsf. 注意, すべての値は分解されていません, サービス負荷.
図 2: 積雪荷重の一般的な荷重条件
今, 雪のドリフト追加料金の負荷を取り、それを私たちの構造に重ね合わせましょう. 図 3 正しい位置での追加のドリフト荷重を示します. ご覧のように, 私たちの合計積雪量は 58.6 psf – 切り上げ 59 psf – 壁の正面に位置し、次に直線的に減少します 8.4 一定の積雪荷重に戻るftドリフト幅. この荷重条件は、壁全体の長さに従います, 私たちのコースで, 構造の長さ.
図 3: 典型的な負荷状態のサービスレベル雪設計負荷
この時点で、雪の荷重は、ASCEに基づく他の荷重ケースおよび荷重の組み合わせと組み合わせて分析の準備ができています。 7-10 およびその他の関連する建築基準. 章を必ずお読みください 7 ASCEの 7-10 部分的な積雪と不均衡な積雪の連続規定に関する詳細情報, これらの条件はここでは評価されなかったため.
参考文献:
- 建物およびその他の構造物の最小設計荷重. (2013). ASCE / SEI 7-10. アメリカ土木学会.
