Kar kayması yüklerinin hesaplanması ve bunların nasıl uygulanacağına dair bir inceleme ve örnek
Çatı tasarımları genellikle çok sayıda çatı yüksekliği sunar ve nadiren tek bir çatı yüksekliği sunar.. Bu nedenle, birbirinden daha yüksek ve alçak çatı alanları var ve kar birikintilerine maruz kalıyor. Ek kar yükü miktarı, veya ek ücret, bu alanlardaki üyelerin tasarımında büyük bir etki yapabilir ve yapacak.
Çatının geometrisi ve rüzgarın yönü kar sürüklenmesine neden olan iki faktördür.. Kar sürüklenmesine neden olan iki rüzgar yönü: “rüzgara doğru” ve “Leeward”. Rüzgar, karı daha alçak bir tavandan bitişikteki bir tavanın duvarına doğru üflediğinde meydana gelir., daha yüksek çatı. Leeward kar sürüklenmeleri, rüzgar karı daha yüksek bir tavandan bitişik bir alçak tavana üflediğinde meydana gelir.. Şekle bakın 7-7 ASCE'den 7-10 kısa ve öz bir tasvir için aşağıda:
Projemizin Madison'da olduğunu varsayalım, Wisconsin ve biz zaten dengemizi hesapladık, çatı kar yükü İşte. Örneğimizden, yer yükümüz ve düz çatı kar yükümüzün 30 psf ve 21 psf, sırasıyla. Yapılar için kar sürüklenme ek ücretinin nasıl hesaplanacağına ilişkin hükümler Bölüm'de bulunabilir. 7.8 ASCE'nin 7-10.
Örnek yapımızın çatısı iki farklı çatı yüksekliğine sahiptir ve bu nedenle kar kayması ek ücretini hesaplamalı ve üyelerimize uygulamalıyız.. Bizim durumumuzda, kirişlerimiz aralıklı 10 ayak.
Figür 1: Örnek yapımızın izometrik görünümü
Önce yapımızla ilgili geometrik bilgileri toplayalım. Alt bölme ve üst bölme boyutu 25 ayak ve 37 ayak, sırasıyla. Daha alçak ve daha yüksek çatı kotları 15 ayak ve 30 sınıftan fit, sırasıyla. Geometrik değerlerin çoğu değişkenlerle ilişkilendirilebilir. Bu hesaplama için tüm ilgili değişkenlere bir göz atalım.
\({p}_{g}\) = zemin kar yükü
\({l}_{sen}\) = üst çatının uzunluğu
\({l}_{l}\) = alt çatının uzunluğu
\({h}_{d}\) = kar kaymasının yüksekliği
\({w}\) = kar kaymasının genişliği
\({h}_{b}\) = dengeli kar yükünün yüksekliği
\({h}_{c}\) = dengeli kar yükünün üstünden bitişik tavanın en yakın noktasına kadar net yükseklik
\({h}_{r}\) = çatılar arasındaki yükseklik farkı
\({p}_{s}\) = Bölümden itibaren tasarım kar yükü 7
\({c}\) = kar yoğunluğu
\({p}_{d}\) = kar sürüklenme yükü
Figüre bir göz atın 7-8 ASCE'den 7-10 bu terimlerin çoğunun ve görsel olarak neyi temsil ettiklerinin tasviri için:
Kar Kayması Ek Yükünü Bulma
Artık değişkenlerin ne olduğunu belirledik., kar yükleme konfigürasyonları, ve yapımızın geometrik kısıtlamaları, kar kaymasını hesaplayalım.
İlk, kar kayması yüklemesinin gerekli olup olmadığını bulun, ASCE için 7.7-1:
Eğer \({h}_{c}/{h}_{b} < 0.2\), o zaman kar kayması uygulaması gerekli değildir.
\({h}_{b} = {p}_{s}/{c}\), nerede:
\({c} = 0.13{p}_{g} + 14 ≤ 30 pcf\)
\({c} = 0.13*(30) + 14 = 17.9 pcf ≤ 30 pcf \)
\({h}_{b} = {21 psf}/{17.9 pcf } = 1.17 [object Window])
\({h}_{c} = {h}_{r}-{h}_{b}\)
\({h}_{c} = 15 ft – 1.17 ft = 13.8 [object Window])
\({h}_{c}/{h}_{b} = 13.8 ft / 1.17ft = 11.8 > 0.2\) ve bu nedenle, kar kayması yüklemesi gerekli.
İkinci, Hem rüzgar hem de rüzgar yönü arasında maksimum sürüklenme yüksekliğini bulun:
Her iki rüzgar yönü için sürüklenmenin yüksekliği, Şekil 2'de bulunan denklem kullanılarak bulunabilir. 7-9 ASCE'nin 7-10, aşağıda gösterilen:
\({h}_{d} = 3/4*(0.43({l}_{l})^{1/3}({p_g}+10)^{1/4}-1.5)\) rüzgara doğru sürüklenme için
\({h}_{d} = 0.43({l}_{sen})^{1/3}({p_g}+10)^{1/4}-1.5\) leeward drift için
Rüzgar yönünde sürüklenme yüksekliği:
\({h}_{d} = 3/4 *(0.43(25 ft)^{1/3}(30 psf + 10)^{1/4}-1.5)\)
\({h}_{d} = 1.25 [object Window])
Leeward sürüklenme yüksekliği:
\({h}_{d} = 0.43(37 ft)^{1/3}(30 psf + 10)^{1/4}-1.5\)
\({h}_{d} = 2.1 [object Window])
Rüzgar yönü ve rüzgar altı sürüklenme yüksekliği arasındaki maksimum sürüklenme yüksekliği tasarım için kullanılacaktır., bu nedenle:
\({h}_{d} = 2.1 [object Window])
Sonraki, kar kayması ek ücretinin genişliğini bulun:
Kar sürüklenme yükünün genişliği, \({w}\), bağlıdır \({h}_{c}\) ve \({h}_{d}\)
Bölüm Başına 7.7.1,
Eğer \({h}_{d} ≤ {h}_{c}\), sonra \({w} = 4{h}_{d}\)
Eğer \({h}_{d} > {h}_{c}\), sonra \({w} = 4{h}_{d}^ 2 /{h}_{c}) ve ardından \({h}_{d} = {h}_{c}\)
Bizim durumumuzda, \({h}_{c} = 13.8 [object Window]) ve \({h}_{d} = 2.1 [object Window]), ve bu nedenle:
\({h}_{d} ≤ {h}_{c}\), ve
\({w} = 4*(2.1 ft)\)
\({w} = 8.4 [object Window])
Not, ASCE için 7-10 NS kar sürüklenme genişliği asla aşmayacaktır \(8{h}_{c}\)
Son, kar kayması ek yükünü hesaplayın:
Maksimum ek yükü bulmak için, sürüklenme yüksekliğini kar yoğunluğu ile çarpın:
\({p}_{d} = {h}_{d}{c}\)
Bizim durumumuzda,
\({p}_{d} = (2.1 ft)*(17.9 pcf )\)
\({p}_{d} = 37.6 [object Window])
Maksimum kar kayması ek yükü, daha sonra dengeli kar yükünün üzerine eklenir.:
\({p}_{max} = {p}_{d}+{p}_{s}\)
\({p}_{max} = 58.6 [object Window])
Kar Kayması Ek Yüklerinin Uygulanması
Yapımızın orta çerçevesine bakalım. Bu düzlemdeki kirişler için dağıtılmış alan şu şekildedir: 10 sabit yüzünden ft 10 ft ışın aralığı. Figür 2 aşağıda gösterilen dengeli kar yükünü göstermektedir 21 yapımızın çatısına uygulanan psf. Not, tüm değerler yüklenmemiş, servis yükleri.
Figür 2: Dengeli kar yükünün tipik yükleme durumu
Şimdi, kar sürüklenme ek yükünü alalım ve yapımızın üzerine bindirelim. Figür 3 doğru konumda ek sürüklenme yükünü gösterir. Gördüğün gibi, toplam kar yükümüz 58.6 psf – yuvarlanmış 59 psf – duvar yüzeyinde bulunur ve daha sonra doğrusal olarak azalır. 8.4 ft sürüklenme genişliği sabit dengeli kar yüküne geri döner. Bu yükleme koşulu, duvarın tüm uzunluğunu takip eder, bizim kursumuzda, yapının uzunluğu.
Figür 3: Tipik yükleme koşulu servis seviyesi kar tasarım yükleri
Bu noktada kar yükleri diğer yük durumları ve ASCE'ye dayalı yük kombinasyonları ile birlikte analize hazırdır. 7-10 ve diğer ilgili bina kodları. Bölümün tamamını okuduğunuzdan emin olun 7 ASCE'nin 7-10 kısmi kar yüklemesi ve dengesiz kar yüklemesi için ardışık hükümler hakkında daha fazla bilgi için, bu koşullar burada değerlendirilmediğinden.
Referanslar:
- Binalar ve Diğer Yapılar için Minimum Tasarım Yükleri. (2013). EKSENLER / ALTI 7-10. Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği.
