Um passo a passo sobre como calcular as cargas de neve no telhado por ASCE 7-10
O efeito das cargas de neve em uma estrutura pode ter implicações terríveis se não for levado em consideração durante o período de projeto. Procedimentos e diretrizes estabelecidos pela ASCE em ASCE 7-10 dê ao engenheiro estrutural a direção sobre quais são essas cargas, dependendo de sua localização nos Estados Unidos, e como aplicá-los.
Todas as seções e figuras mostradas ou referenciadas são da ASCE 7-10.
SkyCiv Structural 3D (S3D) dá aos usuários o poder de carregar suas estruturas de forma fácil e eficiente para atender aos requisitos de design. Nesta secção, vamos descrever como calcular as cargas de neve e aplicá-las à sua estrutura, conforme orientado por ASCE 7-10.
Nós vamos usar Madison, Wisconsin como nosso exemplo de localização nos Estados Unidos para ajudar na revisão dos cálculos.
Antes de podermos aplicar qualquer carga de neve em nossa estrutura, precisamos saber a carga de neve no solo em nossa localização, que pode ser encontrado usando a Figura 7.1 de ASCE 7-10. No nosso caso, a carga de neve do solo é 30 psf.
Figura 1: Localização do projeto de exemplo em Madison, Wisconsin on Figure 7.1 em ASCE 7-10
Em alguns casos especiais, Estudos de caso específicos do local são necessários para determinar as cargas de neve no solo e, portanto, não podem ser encontrados diretamente no mapa fornecido. Consulte a Seção 7.2 Para maiores informações.
Além disso, você pode encontrar diretamente a carga de neve do solo para a sua localização online Perigos por localização ferramenta, fornecido por ATC.
Cargas de neve em telhados planos, \({p}_{f}\)
A carga de neve que é aplicada à nossa estrutura não é a carga de neve do solo, mas na maioria dos casos, a carga de neve do telhado plano. Outras considerações para telhados inclinados podem ser encontradas ao longo do Capítulo 7 de ASCE 7-10. No nosso caso, vamos supor que nossa estrutura tenha um telhado plano (inclinação do telhado ≤ 5 °).
A carga de neve do telhado plano é calculada usando a fórmula 7.3-1:
\({p}_{f} = 0.7{C}_{e}{C}_{t}{I}_{s}{p}_{g}\)
Onde:
\({C}_{e}\) = Fator de Exposição
\({C}_{t}\) = Fator Térmico
\({I}_{s}\) = Fator de Importância
\({p}_{g}\) = Carga de neve no solo
Fator de Exposição, \({C}_{e}\)
O fator de exposição é determinado usando a Tabela 7-2 em ASCE 7-10. No nosso caso, a categoria de exposição / terreno para a maioria de Madison, Wisconsin é categoria B; vamos supor que o telhado está parcialmente exposto. Portanto, nosso fator de exposição é 0.9.
Figura 2: Tabela 7-2 de ASCE 7-10 com nosso exemplo de caso destacado
Fator de Temperatura, \({C}_{t}\)
O fator de temperatura é determinado a partir da Tabela 7-3 em ASCE 7-10. Na maioria dos casos, o fator de temperatura é igual a 1.0, que é o que vamos assumir para o nosso caso. Outros casos podem ser encontrados abaixo:
Figura 3: Tabela 7-3 de ASCE 7-10 com nosso exemplo de caso destacado
Fator de importância da neve, \({I}_{s}\)
O fator de importância é algo que não é exclusivo dos cálculos de carga de neve, também há gelo e fatores de importância sísmica. Para encontrar o fator de importância da neve para sua estrutura, primeiro encontre a categoria de risco da tabela 1.5-1. No nosso caso, vamos assumir que a categoria de risco é a categoria de risco II, o mais comum. A continuação, ir para a mesa 1.5-2 para encontrar o fator de importância. Para este exercício, o fator de importância da neve é 1.00.
Figura 4: Tabela 1.5-2 de ASCE 7-10 com nosso exemplo de caso destacado
Usando a equação 7.3-1, agora podemos calcular a carga de neve do telhado plano para nosso local de exemplo:
\({p}_{f} = 0.7{C}_{e}{C}_{t}{I}_{s}{p}_{g}\)
\({p}_{f} = 0.7*(1.0)*(1.0)*(1.0)*(30 lb / ft ^ 2)\)
\({p}_{f} = 21 lb / ft ^ 2 )
No nosso caso, este é o nosso não fatorado, equilibrado projete a carga de neve que será aplicada à estrutura. A carga de neve equilibrada é aplicada em todos os lugares onde a estrutura do telhado está localizada. Isso inclui beirais e vários níveis de telhado.
Se o telhado da nossa estrutura fosse inclinado, existem disposições adicionais para encontrar a carga de neve projetada. Vamos explorar isso abaixo:
Cargas de neve no telhado inclinado, \({I}_{s}\)
Quando a inclinação do telhado é maior que 5 °, o telhado é considerado inclinado. Pressupõe-se que as cargas de neve do telhado inclinado atuam na projeção horizontal da superfície.
A carga de neve do telhado inclinado é calculada usando a equação 7.4-1:
\({p}_{s} = {C}_{s}{p}_{f}\)
Onde:
\({C}_{s}\) = Fator de inclinação do telhado
\({p}_{f}\) = Carga de neve no telhado plano
Fator de inclinação do telhado, \({C}_{s}\)
O fator de inclinação do telhado depende de várias propriedades do telhado, incluindo temperatura, forma e material. O fator de inclinação do telhado pode ser determinado através das Seções 7.4.1 Através dos 7.4.4 de ASCE 7-10 e pode ser conhecido como:
Fator de inclinação do telhado quente
Fator de inclinação do telhado frio
Fator de inclinação do telhado para telhados curvos
Fator de inclinação do telhado para placa dobrada múltipla, Dente de serra, e telhados de abóbada de barril.
Carga de neve no telhado plano, \({p}_{f}\)
Esta é a carga de neve calculada na seção anterior. Se sua estrutura tem um telhado inclinado ou plano, você ainda precisa calcular a carga de neve do telhado plano.
Depois de obter o fator de inclinação do telhado dessas seções em ASCE 7-10, a equilibrado a carga de neve projetada para o telhado inclinado pode ser facilmente calculada usando a equação 7.4-1. A carga de neve equilibrada é aplicada em todos os lugares onde a estrutura do telhado está localizada. Isso inclui beirais e vários níveis de telhado.
Parcial, Carga Desequilibrada e Deriva
Além da carga de neve equilibrada, certos cenários de carregamento se aplicam que também precisam ser levados em consideração ao projetar para cargas de neve em uma estrutura.
É responsabilidade do engenheiro estrutural garantir que todos os casos de carga e combinações possíveis para uma estrutura sejam aplicados e analisados corretamente. Certifique-se de ler cuidadosamente as últimas seções do capítulo 7 – Seções 7.5 – 7.12 – de ASCE 7-10 para encontrar quaisquer acréscimos de carga ou condições aplicáveis, além da condição de carga de neve equilibrada.
Carregamento Parcial
O carregamento parcial deve ser aplicado para sistemas de vigas contínuas de acordo com a Seção 7.5-1. Três casos separados devem ser aplicados, esses casos são ilustrados na Figura 7-4. Em alguns casos, os maiores efeitos em um membro são encontrados onde apenas metade da carga de neve equilibrada é aplicada. Consulte a Seção 7.5 Para maiores informações.
Cargas de neve desequilibradas
Devido à variabilidade de formas e geometrias dos telhados, e sua interação com diferentes direções do vento, cargas de neve desequilibradas podem diferir um pouco. Diferentes disposições de carga desequilibrada estão presentes para telhados de quadril e duas águas, telhados curvos, telhados dente de serra, e telhados de cúpula.
Essas cargas de neve desequilibradas são analisadas separadamente do caso de carga de neve balanceada, e portanto, não são aditivos. Consulte a Seção 7.6 Para maiores informações.
Montes de neve
Projetos de telhado geralmente apresentam inúmeras elevações de telhado e raramente oferecem uma única altura de telhado. Por causa disso, existem áreas de telhado mais altas e mais baixas que as outras e estão sujeitas a montes de neve. A neve pode ser soprada do lado baixo do telhado para o lado alto, ou é soprado da área mais alta do telhado para o lado projetado inferior. A quantidade de carga de neve adicional, ou sobretaxa, depende da diferença de altura dos dois telhados adjacentes e dos comprimentos do telhado perpendiculares à queda de altura. Consulte a Seção 7.7 e 7.8 Para maiores informações.
Referências:
- Cargas mínimas de projeto para edifícios e outras estruturas. (2013). EIXOS / SEIS 7-10. Sociedade Americana de Engenheiros Civis.
