Обзор и пример расчета нагрузок от снежного заноса и их применения
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. Величина дополнительной снеговой нагрузки, или доплата, может и будет иметь большое влияние на дизайн элементов в этих областях.
Геометрия крыши и направление ветра - две движущие силы, которые приводят к снежным заносам.. Два направления ветра, вызывающие снежные заносы: “наветренный” и “подветренный”. Наветренные снежные заносы возникают, когда ветер дует снег с крыши с более низким возвышением в сторону стены соседнего дома., более высокая крыша. Снежные заносы с подветренной стороны возникают, когда ветер сдувает снег с более высокой крыши на соседнюю более низкую крышу.. См. Рисунок 7-7 из ASCE 7-10 ниже для сжатого изображения:
Предположим, наш проект находится в Мэдисоне., Висконсин, и мы уже рассчитали наш сбалансированный, снеговая нагрузка на крышу Вот. Из нашего примера, наша нагрузка на грунт и снеговая нагрузка на плоскую крышу оказались равными 30 PSF и 21 PSF, соответственно. Положения о том, как рассчитать надбавку за занос снега для конструкций, можно найти в разделе 7.8 ASCE 7-10.
Крыша нашего примера конструкции имеет две разные высоты крыши, поэтому нам необходимо рассчитать надбавку за занос снега и применить ее к нашим элементам.. В нашем случае, наши лучи расположены на расстоянии 10 ноги.
фигура 1: Изометрический вид структуры нашего примера
Давайте сначала соберем соответствующую геометрическую информацию о нашей структуре.. Размер нижнего и верхнего отсека 25 ноги и 37 ноги, соответственно. Нижняя и верхняя отметки крыши 15 ноги и 30 футов от уровня, соответственно. Большинство геометрических значений могут быть связаны с переменными. Давайте посмотрим на все подходящие переменные для этого расчета..
({п}_{грамм}) = снеговая нагрузка на грунт
({L}_{U}) = длина верхней крыши
({L}_{L}) = длина нижней крыши
({час}_{d}) = высота снежного заноса
({вес}) = ширина снежного заноса
({час}_{б}) = высота уравновешенной снеговой нагрузки
({час}_{с}) = высота в свету от вершины сбалансированной снеговой нагрузки до ближайшей точки прилегающей крыши
({час}_{р}) = разница высот между крышами
({п}_{s}) = расчетная снеговая нагрузка из главы 7
({с}) = плотность снега
({п}_{d}) = нагрузка снежного заноса
Взгляните на рисунок 7-8 из ASCE 7-10 для описания многих из этих терминов и того, что они визуально представляют:
Определение дополнительной нагрузки снежного заноса
Теперь, когда мы определили, что это за переменные, конфигурации загрузки снега, и геометрические ограничения нашей структуры, давайте посчитаем снежный занос.
Первый, выяснить, нужна ли загрузка снежного заноса, для ASCE 7.7-1:
Если ({час}_{с}/{час}_{б} < 0.2), тогда применение сугроба не требуется.
({час}_{б} знак равно {п}_{s}/{с}), где:
({с} знак равно 0.13{п}_{грамм} + 14 ≤ 30 pcf )
({с} знак равно 0.13*(30) + 14 знак равно 17.9 pcf ≤ 30 pcf )
({час}_{б} знак равно {21 PSF}/{17.9 pcf } знак равно 1.17 фут)
({час}_{с} знак равно {час}_{р}-{час}_{б})
({час}_{с} знак равно 15 фут – 1.17 ft = 13.8 фут)
({час}_{с}/{час}_{б} знак равно 13.8 футов / 1,17 футов = 11.8 > 0.2) и поэтому, необходима загрузка снежного заноса.
Второй, найти максимальную высоту сноса между наветренным и подветренным направлениями:
Высоту сноса для обоих направлений ветра можно найти с помощью уравнения, приведенного на рисунке. 7-9 ASCE 7-10, показано ниже:
({час}_{d} знак равно 3/4*(0.43({L}_{L})^{1/3}({p_g}+10)^{1/4}-1.5)) для наветренного сноса
({час}_{d} знак равно 0.43({L}_{U})^{1/3}({p_g}+10)^{1/4}-1.5) для подветренного заноса
Высота наветренного сноса:
({час}_{d} = 3/4 *(0.43(25 фут)^{1/3}(30 psf + 10)^{1/4}-1.5))
({час}_{d} знак равно 1.25 фут)
Высота подветренного сноса:
({час}_{d} знак равно 0.43(37 фут)^{1/3}(30 psf + 10)^{1/4}-1.5)
({час}_{d} знак равно 2.1 фут)
Максимальная высота сноса между наветренной и подветренной высотой сноса будет использоваться для расчета., следовательно:
({час}_{d} знак равно 2.1 фут)
следующий, найти ширину снежного заноса доплата:
Ширина снежного заноса нагрузки, ({вес}), зависит от ({час}_{с}) и ({час}_{d})
По разделу 7.7.1,
Если ({час}_{d} ≤ {час}_{с}), тогда ({вес} знак равно 4{час}_{d})
Если ({час}_{d} > {час}_{с}), тогда ({вес} знак равно 4{час}_{d}^ 2 /{час}_{с}) и впоследствии ({час}_{d} знак равно {час}_{с})
В нашем случае, ({час}_{с} знак равно 13.8 фут) и ({час}_{d} знак равно 2.1 фут), и поэтому:
({час}_{d} ≤ {час}_{с}), и
({вес} знак равно 4*(2.1 фут))
({вес} знак равно 8.4 фут)
Заметка, для ASCE 7-10 в ширина снежного заноса никогда не должна превышать (8{час}_{с})
Последний, рассчитать дополнительную нагрузку от снежного заноса:
Чтобы узнать максимальную доплату нагрузки, умножьте высоту заноса на плотность снега:
({п}_{d} знак равно {час}_{d}{с})
В нашем случае,
({п}_{d} знак равно (2.1 фут)*(17.9 pcf ))
({п}_{d} знак равно 37.6 PSF)
Максимальная нагрузка снегового заноса затем накладывается на сбалансированную снеговую нагрузку.:
({п}_{Максимум} знак равно {п}_{d}+{п}_{s})
({п}_{Максимум} знак равно 58.6 PSF)
Применение надбавок за снежный занос
Давайте посмотрим на средний фрейм нашей конструкции.. Распределенная площадь балок в этой плоскости равна 10 футов из-за постоянного 10 футы расстояние между балками. фигура 2 на рисунке ниже показана сбалансированная снеговая нагрузка 21 psf нанесен на крышу нашей конструкции. Заметка, все значения не учитываются, служебные нагрузки.
фигура 2: Типовые условия нагрузки при сбалансированной снеговой нагрузке
Сейчас же, возьмем дополнительную нагрузку от снежного заноса и наложим ее на нашу конструкцию. фигура 3 изображает дополнительную дрейфовую нагрузку в правильном месте. Как вы видете, наша общая снеговая нагрузка составляет 58.6 PSF – округлено до 59 PSF – расположен на лицевой стороне стены, а затем линейно уменьшается по 8.4 фут ширины сноса обратно к постоянной сбалансированной снеговой нагрузке. Это условие нагрузки следует по всей длине стены., в нашем курсе, длина конструкции.
фигура 3: Расчетные нагрузки снега при типовых условиях нагрузки эксплуатационного уровня
На этом этапе снеговые нагрузки готовы для анализа в сочетании с другими загружениями и сочетаниями нагрузок на основе ASCE. 7-10 и другие соответствующие строительные нормы и правила. Обязательно прочтите главу 7 ASCE 7-10 для получения дополнительной информации о последовательных положениях для частичной снеговой нагрузки и несбалансированной снеговой нагрузки, поскольку эти условия здесь не оценивались.
Ссылки:
- Минимальные проектные нагрузки для зданий и других сооружений. (2013). ASCE / SEI 7-10. Американское общество гражданских инженеров.
