Пошаговое руководство по расчету снеговых нагрузок на крышу в соответствии с ASCE 7-10
Влияние снеговых нагрузок на конструкцию может иметь тяжелые последствия, если не будет учтено в период проектирования.. Процедуры и инструкции, установленные ASCE в ASCE 7-10 дать указания инженеру-строителю, каковы эти нагрузки в зависимости от вашего местоположения в Соединенных Штатах, и как их применять.
Все разделы и рисунки, показанные или упомянутые, взяты из ASCE 7-10.
SkyCiv Структурная 3D (S3D) дает пользователям возможность легко и эффективно загружать свои конструкции в соответствии с проектными требованиями. В этой секции, мы расскажем, как рассчитать снеговые нагрузки и применить их к вашей конструкции, в соответствии с рекомендациями ASCE 7-10.
Мы будем использовать Madison, Висконсин в качестве нашего примера местоположения в США, чтобы облегчить выполнение расчетов.
Прежде чем мы сможем применить к нашей конструкции снеговые нагрузки, нам нужно знать снеговую нагрузку на грунт в нашем месте, который можно найти, используя рисунок 7.1 из ASCE 7-10. В нашем случае, снеговая нагрузка на землю составляет 30 PSF.
фигура 1: Расположение примера проекта в Мэдисоне, Висконсин на рисунке 7.1 в ASCE 7-10
В некоторых особых случаях, Для определения снеговой нагрузки на грунт необходимы тематические исследования на конкретном участке, поэтому их нельзя напрямую найти на представленной карте. Смотрите раздел 7.2 Чтобы получить больше информации.
Также, Вы можете напрямую найти снеговую нагрузку на грунт для вашего местоположения через Интернет Опасности по местоположению инструмент, предоставлено УВД.
Снеговые нагрузки на плоскую крышу, \({п}_{е}\)
Снеговая нагрузка, применяемая к нашей конструкции, не является снеговой нагрузкой на грунт., но в большинстве случаев, снеговая нагрузка на плоскую крышу. Другие соображения для наклонных крыш можно найти в главе 7 ASCE 7-10. В нашем случае, предположим, что у нашей конструкции плоская крыша (уклон крыши ≤ 5 °).
Снеговая нагрузка на плоскую крышу рассчитывается по формуле 7.3-1:
\({п}_{е} знак равно 0.7{С}_{е}{С}_{T}{я}_{s}{п}_{грамм}\)
куда:
\({С}_{е}\) = Фактор воздействия
\({С}_{T}\) = Тепловой коэффициент
\({я}_{s}\) = Фактор важности
\({п}_{грамм}\) = Снеговая нагрузка на грунт
Фактор воздействия, \({С}_{е}\)
Фактор воздействия определяется по таблице. 7-2 в ASCE 7-10. В нашем случае, Категория экспозиции / местности для большей части Мэдисона, Висконсин относится к категории B; будем считать, что крыша частично обнажена. Следовательно, наш фактор воздействия 0.9.
фигура 2: Стол 7-2 из ASCE 7-10 с выделенным нашим примером
Температурный коэффициент, \({С}_{T}\)
Температурный коэффициент определяется из таблицы. 7-3 в ASCE 7-10. В большинстве случаев, температурный коэффициент равен 1.0, что мы и предположим в нашем случае. Другие случаи можно найти ниже:
фигура 3: Стол 7-3 из ASCE 7-10 с выделенным нашим примером
Фактор важности снега, \({я}_{s}\)
Фактор важности не ограничивается расчетами снеговой нагрузки., есть также ледовые и сейсмические факторы важности. Чтобы определить коэффициент важности снега для вашей конструкции, сначала найдите категорию риска из таблицы 1.5-1. В нашем случае, будем считать, что Категория риска - это Категория риска II., самый распространенный. следующий, перейти к таблице 1.5-2 найти фактор важности. Для этого упражнения, коэффициент важности снега 1.00.
фигура 4: Стол 1.5-2 из ASCE 7-10 с выделенным нашим примером
Используя уравнение 7.3-1, Теперь мы можем рассчитать снеговую нагрузку на плоскую крышу для нашего примера местоположения:
\({п}_{е} знак равно 0.7{С}_{е}{С}_{T}{я}_{s}{п}_{грамм}\)
\({п}_{е} знак равно 0.7*(1.0)*(1.0)*(1.0)*(30 фунт / фут ^ 2)\)
\({п}_{е} знак равно 21 lb/ft^2\)
В нашем случае, это наш неактивный, уравновешивается расчетная снеговая нагрузка, которая будет приложена к конструкции. Сбалансированная снеговая нагрузка применяется везде, где находится конструкция крыши.. Сюда входят свесы и несколько уровней крыши..
Если бы крыша нашего сооружения была наклонной, есть дополнительные условия для определения расчетной снеговой нагрузки. Мы рассмотрим их ниже:
Снеговые нагрузки на наклонную крышу, \({я}_{s}\)
Когда уклон крыши больше 5 °, крыша считается скатной. Предполагается, что снеговые нагрузки на наклонную крышу действуют на горизонтальную проекцию поверхности..
Снеговая нагрузка на скатную крышу рассчитывается по формуле 7.4-1:
\({п}_{s} знак равно {С}_{s}{п}_{е}\)
куда:
\({С}_{s}\) = Коэффициент уклона крыши
\({п}_{е}\) = Снеговая нагрузка на плоскую крышу
Коэффициент уклона крыши, \({С}_{s}\)
Коэффициент уклона крыши зависит от различных свойств крыши, включая температуру., форма и материал. Коэффициент уклона крыши можно определить в разделах 7.4.1 через 7.4.4 ASCE 7-10 и может быть известен как:
Коэффициент уклона теплой крыши
Коэффициент уклона холодной крыши
Коэффициент уклона крыши для изогнутых крыш
Коэффициент уклона крыши для многослойной гнутой плиты, пилообразный, и крыши в виде бочек.
Снеговая нагрузка на плоскую крышу, \({п}_{е}\)
Это снеговая нагрузка, рассчитанная в предыдущем разделе.. Если у вашей конструкции наклонная или плоская крыша, Вам еще нужно рассчитать снеговую нагрузку на плоскую крышу.
После того, как вы получите коэффициент уклона крыши из этих секций в ASCE 7-10, в уравновешивается Расчетную снеговую нагрузку для скатной крыши можно легко рассчитать с помощью уравнения 7.4-1. Сбалансированная снеговая нагрузка применяется везде, где находится конструкция крыши.. Сюда входят свесы и несколько уровней крыши..
частичный, Несбалансированная и дрейфовая нагрузка
Помимо сбалансированной снеговой нагрузки, применяются определенные сценарии нагружения, которые также необходимо учитывать при проектировании снеговых нагрузок на конструкцию.
Обязан ли инженер-строитель гарантировать, что все возможные варианты нагружения и возможные комбинации для конструкции применены и проанализированы правильно?. Обязательно внимательно прочтите последние разделы главы. 7 – Разделы 7.5 – 7.12 – ASCE 7-10 найти любые применимые дополнительные нагрузки или условия в дополнение к условиям сбалансированной снеговой нагрузки.
Частичная загрузка
Для систем с неразрезными балками необходимо применять частичную нагрузку в соответствии с Разделом 7.5-1. Должны применяться три отдельных случая, эти случаи показаны на рис. 7-4. В некоторых случаях, Наибольшее влияние на стержень оказывается там, где применяется только половина сбалансированной снеговой нагрузки. Смотрите раздел 7.5 Чтобы получить больше информации.
Несбалансированные снеговые нагрузки
В связи с разнообразием форм и геометрии крыш, и их взаимодействие с разными направлениями ветра, несбалансированные снеговые нагрузки могут сильно отличаться. Для скатных и двускатных крыш предусмотрены различные условия несбалансированной нагрузки., изогнутые крыши, пилообразные крыши, и купольные крыши.
Эти несбалансированные снеговые нагрузки анализируются отдельно от случая сбалансированной снеговой нагрузки., и поэтому, не аддитивны. Смотрите раздел 7.6 Чтобы получить больше информации.
Снежные заносы
Конструкции крыш обычно представляют собой множество высот крыши и редко предлагают одну высоту крыши.. Из-за этого, есть участки крыш выше и ниже друг друга и подвержены снежным заносам. Снег можно переносить с низкой стороны крыши в сторону высокой., или сдувается с верхней части крыши на нижнюю выступающую сторону. Величина дополнительной снеговой нагрузки, или доплата, зависит от разницы в высоте двух смежных крыш и длины крыши, перпендикулярной перепаду высоты. Смотрите раздел 7.7 и 7.8 Чтобы получить больше информации.
Ссылки:
- Минимальные проектные нагрузки для зданий и других сооружений. (2013). ASCE / SEI 7-10. Американское общество гражданских инженеров.
