Een uitleg over het berekenen van sneeuwbelastingen op het dak per ASCE 7-10
Het effect van sneeuwbelasting op een constructie kan ernstige gevolgen hebben als er tijdens de ontwerpperiode geen rekening mee wordt gehouden. Procedures en richtlijnen uiteengezet door ASCE in ASCE 7-10 geef de bouwkundig ingenieur aanwijzingen over wat deze belastingen zijn, afhankelijk van uw locatie in de Verenigde Staten, en hoe ze toe te passen.
Alle secties en afbeeldingen die worden getoond of waarnaar wordt verwezen, zijn van ASCE 7-10.
SkyCiv Structural 3D (S3D) geeft gebruikers de mogelijkheid om hun constructies eenvoudig en efficiënt te laden om aan de ontwerpvereisten te voldoen. In deze sectie, we zullen aangeven hoe u sneeuwbelastingen kunt berekenen en deze op uw constructie kunt toepassen, zoals geleid door ASCE 7-10.
We zullen gebruiken Madison, Wisconsin als onze voorbeeldlocatie in de Verenigde Staten om te helpen bij het doorlopen van de berekeningen.
Voordat we sneeuwbelastingen op onze constructie kunnen aanbrengen, we moeten de sneeuwbelasting op de grond op onze locatie weten, die kan worden gevonden met behulp van Figuur 7.1 van ASCE 7-10. In ons geval, de sneeuwbelasting op de grond is 30 psf.
Figuur 1: Locatie van voorbeeldproject in Madison, Wisconsin op figuur 7.1 in ASCE 7-10
In sommige speciale gevallen, Er zijn locatiespecifieke casestudy's nodig om de sneeuwbelasting op de grond te bepalen en kunnen daarom niet rechtstreeks op de meegeleverde kaart worden gevonden. Zie sectie 7.2 voor meer informatie.
Ook, u kunt de sneeuwbelasting op de grond voor uw locatie direct online vinden Gevaren per locatie gereedschap, geleverd door ATC.
Sneeuwlasten op plat dak, \({p}_{f}\)
De sneeuwbelasting die op onze constructie wordt toegepast, is niet de sneeuwbelasting op de grond, maar in de meeste gevallen, de sneeuwbelasting op het platte dak. Andere overwegingen voor schuine daken zijn te vinden in hoofdstuk 7 van ASCE 7-10. In ons geval, laten we aannemen dat onze structuur een plat dak heeft (dakhelling ≤ 5 °).
De sneeuwbelasting op platte daken wordt berekend met behulp van de formule 7.3-1:
\({p}_{f} = 0.7{C}_{e}{C}_{t}{I}_{s}{p}_{g}\)
Waarbij:
\({C}_{e}\) = Belichtingsfactor
\({C}_{t}\) = Thermische factor
\({I}_{s}\) = Belangrijkheidsfactor
\({p}_{g}\) = Sneeuwbelasting op de grond
Blootstellingsfactor, \({C}_{e}\)
De blootstellingsfactor wordt bepaald met behulp van de tabel 7-2 in ASCE 7-10. In ons geval, de categorie blootstelling / terrein voor het merendeel van Madison, Wisconsin is categorie B; we gaan ervan uit dat het dak gedeeltelijk zichtbaar is. Daarom, onze blootstellingsfactor is 0.9.
Figuur 2: Tafel 7-2 van ASCE 7-10 met ons voorbeeldgeval gemarkeerd
Temperatuurfactor, \({C}_{t}\)
De temperatuurfactor wordt bepaald uit de tabel 7-3 in ASCE 7-10. In de meeste gevallen, de temperatuurfactor is gelijk aan 1.0, dat is wat we voor ons geval zullen aannemen. Andere cases vindt u hieronder:
Figuur 3: Tafel 7-3 van ASCE 7-10 met ons voorbeeldgeval gemarkeerd
Sneeuwbelangfactor, \({I}_{s}\)
De belangrijkheidsfactor is iets dat niet alleen exclusief is voor berekeningen van sneeuwbelasting, er zijn ook factoren van ijs en seismisch belang. Om de belangrijkheidsfactor voor sneeuw voor uw constructie te vinden, Zoek eerst de risicocategorie uit de tabel 1.5-1. In ons geval, we gaan ervan uit dat de risicocategorie risicocategorie II is, de meest voorkomende. De volgende, ga naar Tafel 1.5-2 om de belangrijkheidsfactor te vinden. Voor deze oefening, de factor sneeuw is 1.00.
Figuur 4: Tafel 1.5-2 van ASCE 7-10 met ons voorbeeldgeval gemarkeerd
Met behulp van vergelijking 7.3-1, we kunnen nu de sneeuwbelasting op een plat dak berekenen voor onze voorbeeldlocatie:
\({p}_{f} = 0.7{C}_{e}{C}_{t}{I}_{s}{p}_{g}\)
\({p}_{f} = 0.7*(1.0)*(1.0)*(1.0)*(30 lb / ft ^ 2)\)
\({p}_{f} = 21 lb/ft^2\)
In ons geval, dit is onze niet-uitgevoerde, evenwichtig ontwerp sneeuwbelasting die op de constructie wordt toegepast. De uitgebalanceerde sneeuwbelasting wordt overal toegepast waar de dakconstructie zich bevindt. Dit omvat overstekken en meerdere dakniveaus.
Als het dak van onze structuur hellend zou zijn, er zijn aanvullende voorzieningen om de ontwerpsneeuwbelasting te vinden. We zullen deze hieronder onderzoeken:
Sneeuwbelastingen op hellend dak, \({I}_{s}\)
Als de dakhelling groter is dan 5 °, het dak wordt als hellend beschouwd. Er wordt aangenomen dat sneeuwbelastingen op hellende daken inwerken op de horizontale projectie van het oppervlak.
De sneeuwbelasting van het hellende dak wordt berekend met behulp van een vergelijking 7.4-1:
\({p}_{s} = {C}_{s}{p}_{f}\)
Waarbij:
\({C}_{s}\) = Dakhellingfactor
\({p}_{f}\) = Sneeuwbelasting op plat dak
Dakhelling Factor, \({C}_{s}\)
De dakhellingsfactor is afhankelijk van verschillende dakeigenschappen inclusief temperatuur, vorm en materiaal. De dakhellingsfactor kan worden bepaald via Secties 7.4.1 door 7.4.4 van ASCE 7-10 en kan worden genoemd:
Hellingsfactor warm dak
Koude Dakhelling Factor
Dakhellingfactor voor gebogen daken
Dakhellingsfactor voor meervoudig gevouwen plaat, Zaagtand, en tongewelfdaken.
Sneeuwbelasting op plat dak, \({p}_{f}\)
Dit is de sneeuwbelasting berekend in de vorige sectie. Als uw constructie een schuin of plat dak heeft, u moet nog steeds de sneeuwbelasting op een plat dak berekenen.
Nadat u de dakhellingsfactor van die secties in ASCE hebt verkregen 7-10, de evenwichtig ontwerp sneeuwbelasting voor het hellende dak kan eenvoudig worden berekend met behulp van vergelijking 7.4-1. De uitgebalanceerde sneeuwbelasting wordt overal toegepast waar de dakconstructie zich bevindt. Dit omvat overstekken en meerdere dakniveaus.
Gedeeltelijk, Onevenwichtige en afwijkende belasting
Naast de gebalanceerde sneeuwbelasting, Er gelden bepaalde beladingsscenario's waarmee ook rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen voor sneeuwbelastingen op een constructie.
Is het de verantwoordelijkheid van de constructeur om ervoor te zorgen dat alle mogelijke belastinggevallen en combinaties die mogelijk zijn voor een constructie correct worden toegepast en geanalyseerd. Lees de laatste secties van hoofdstuk zorgvuldig door 7 – Secties 7.5 – 7.12 – van ASCE 7-10 om eventuele toepasselijke toevoegingen of voorwaarden voor de belasting te vinden naast de gebalanceerde sneeuwbelasting.
Gedeeltelijk laden
Gedeeltelijke belasting moet worden toegepast voor continue balksystemen in overeenstemming met sectie 7.5-1. Er moeten drie afzonderlijke gevallen worden toegepast, deze gevallen worden geïllustreerd in figuur 7-4. In sommige gevallen, de grootste effecten op een staaf worden gevonden wanneer slechts de helft van de gebalanceerde sneeuwbelasting wordt toegepast. Zie sectie 7.5 voor meer informatie.
Onevenwichtige sneeuwbelasting
Vanwege de variabiliteit van vormen en geometrieën van daken, en hun interactie met verschillende windrichtingen, ongebalanceerde sneeuwbelastingen kunnen nogal verschillen. Voor heup- en zadeldaken zijn verschillende onbalansvoorzieningen aanwezig, gebogen daken, zaagtanddaken, en koepeldaken.
Deze ongebalanceerde sneeuwbelastingen worden afzonderlijk geanalyseerd van de gebalanceerde sneeuwbelasting, en daarom, zijn niet additief. Zie sectie 7.6 voor meer informatie.
Sneeuw drijft
Dakontwerpen hebben meestal veel dakverhogingen en bieden zelden een enkele dakhoogte. Door dit, er zijn dakvlakken hoger en lager dan elkaar en zijn onderhevig aan sneeuwverstuivingen. Sneeuw kan van de lage kant van het dak naar de hoge kant worden geblazen, of wordt van het hogere deel van het dak naar de lagere geprojecteerde zijde geblazen. De hoeveelheid extra sneeuwbelasting, of toeslag, hangt af van het hoogteverschil van de twee aangrenzende daken en de lengtes van het dak loodrecht op de valhoogte. Zie sectie 7.7 en 7.8 voor meer informatie.
Referenties:
- Minimale ontwerpbelastingen voor gebouwen en andere constructies. (2013). ASCE / SEI 7-10. American Society of Civil Engineers.
