Cómo calcular la carga de nieve y viento en el techo

Al diseñar un techo, es necesario tener en cuenta las cargas que actúan sobre él: nieve y viento. Para determinar los indicadores de estos valores, puede comunicarse con una organización de construcción especial, donde los ingenieros lo ayudarán con los cálculos. Pero si desea hacer todo usted mismo y no duda de su fortaleza, aquí encontrará las fórmulas necesarias con una descripción detallada de las cantidades que se necesitarán en el cálculo. Entonces, para comenzar, entenderemos qué son estas cargas y por qué deben tenerse en cuenta.

El clima ruso es muy diverso. Es importante comprender que los cambios de temperatura, la presión del viento, la precipitación y otros factores físicos y mecánicos influirán en el techo de una casa en construcción. Además, el grado de su influencia dependerá directamente del área de construcción. Todo esto ejercerá presión no solo sobre la protección del techo: el techo, sino también sobre las estructuras de soporte, como las vigas y los tornos. Debe entenderse que la casa es una estructura única. Según una reacción en cadena, la carga del techo se transfiere a las paredes, y desde ellas a los cimientos. Por lo tanto, es importante calcular todo hasta el más mínimo detalle.

Carga de nieve

La capa de nieve que se forma en el invierno en el techo de la casa ejerce una cierta presión sobre ella. Cuanto más al norte del área, más nieve. Parece que el riesgo de averías es mayor, pero debe tener más cuidado al diseñar una casa en un área donde haya un cambio periódico de temperatura, lo que puede causar el derretimiento de la nieve y su posterior congelación. El peso promedio de la nieve es de 100 kg / m3, pero en estado húmedo puede alcanzar los 300 kg / m3. En tales casos, la masa de nieve puede causar la deformación del sistema de vigas, el aislamiento hidráulico y térmico, lo que provocará fugas en el techo. Tales condiciones climáticas afectarán el descenso rápido y desigual de la nieve desde el techo, que puede ser peligroso para los humanos.

Cuanto mayor sea la pendiente del techo, menos depósitos de nieve se retrasarán. Pero si su techo tiene una forma compleja, en la unión del techo, donde se forman las esquinas internas, puede acumularse nieve, lo que contribuirá a la formación de una carga desigual. Es mejor instalar retenedores de nieve en áreas donde la cantidad de precipitación es lo suficientemente grande como para que la nieve acumulada cerca del borde de la cornisa no pueda dañar el sistema de drenaje. La nieve se puede limpiar de forma independiente, pero este proceso no se puede llamar absolutamente seguro.

Para garantizar un flujo de nieve seguro y evitar la formación de carámbanos, se utiliza un sistema de calentamiento por cable. Se puede controlar de forma automática o manual. Depende de tu deseo y elección. Los elementos calefactores de dicho sistema están ubicados a lo largo de todo el borde del techo frente a la canaleta.

Para Rusia, el valor de la carga de nieve dependerá del área de construcción. Para determinar cuánta capa de nieve habrá en su área, un mapa especial lo ayudará.

La tecnología para calcular la carga de nieve: S = Sg * m, donde Sg es el valor calculado del peso de la capa de nieve por 1 m2 de la superficie horizontal de la tierra, tomado de acuerdo con la tabla, ym es el coeficiente de transición del peso de la capa de nieve de la tierra a la carga de nieve en la cubierta.

El peso estimado de la capa de nieve Sg se toma dependiendo de la región de nieve de la Federación Rusa.

Determinación de la carga de nieve.

Distrito de nieve	Yo	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Peso de la cubierta de nieve Sg (kgf / m2)	80	120	180	240	320	400	480	560

El coeficiente m depende del ángulo de inclinación de la pendiente del techo, con los ángulos de inclinación de la pendiente del techo:

• menos de 25 grados m igual a 1

• de 25 a 60 grados, el valor de m se toma igual a 0.7 (aproximadamente, para cada pendiente su propio valor)

• más de 60 grados, el valor de m, en el cálculo de la carga total de nieve, no se tiene en cuenta.

Carga de viento

El viento ejerce presión lateral sobre las paredes de la casa y el techo. Al chocar con un obstáculo, el flujo de aire se distribuye, bajando a los cimientos y hasta los aleros del techo. Si no calcula la presión del viento, entonces el techo simplemente puede interrumpirse por el viento del huracán. Dicha destrucción no siempre puede repararse mediante alguna reparación cosmética, a menudo esto lleva a la necesidad de reemplazar el techo. Un indicador importante al calcular el impacto del viento tiene en cuenta el coeficiente aerodinámico. Depende del ángulo del techo. Cuanto más empinada sea la rampa, mayor será la carga y el viento intentará "derribar" el techo. Si el ángulo de su techo es pequeño, entonces el viento actuará sobre el techo como una fuerza de elevación, tratando de rasgarlo y llevárselo. Para evitar que esto suceda, debe observar correctamente el diseño del techo. La estabilidad del sistema de viga depende de proporcionar rigidez espacial, que consiste en la combinación correcta de tirantes, tirantes y ataduras diagonales, así como su unión rígida entre sí. Además, el viento puede transportar objetos que, en una colisión con el techo, dejarán daños mecánicos. Para evitar esto, debe elegir cuidadosamente el techo y organizar adecuadamente la caja para su instalación.

La presión del viento, así como el peso de la capa de nieve, dependerán del área de construcción. La zonificación se puede determinar mediante el siguiente mapa.

Tecnología de cálculo de viento

El coeficiente k, teniendo en cuenta el cambio en la presión del viento con la altura z, está determinado por la tabla a continuación, dependiendo del tipo de terreno. Se aceptan los siguientes tipos de terreno:

• A - costas abiertas de los mares, lagos y embalses, desiertos, estepas, estepas forestales, tundra;

• B - áreas urbanas, bosques y otras áreas cubiertas uniformemente con obstáculos de más de 10 m de altura;

• C - áreas urbanas con edificios con una altura de más de 25 m.

Se considera que una estructura está ubicada en un terreno de este tipo si este terreno se mantiene en el lado de barlovento de la estructura a una distancia de 30 h, con una altura de construcción de h de hasta 60 my 2 km. - a mayor altura.

Altura z, m	Coeficiente K para tipos de terreno
≤ 5	0,75	0,50	0,40
10	1,00	0,65	0,40
20	1,25	0,85	0,55
40	1,50	1,10	0,80
60	1,70	1,30	1,00
80	1,85	1,45	1,15
100	2,00	1,60	1,25
150	2,25	1,90	1,55
200	2,45	2,10	1,80
250	2,65	2,30	2,00
300	2,75	2,50	2,20
350	2,75	2,75	2,35
≥ 480	2,75	2,75	2,75

Nota: al determinar la carga del viento, los tipos de terreno pueden ser diferentes para diferentes direcciones de viento de diseño.

Cargas de viento y nieve al diseñar toldos

Se debe prestar especial atención al cálculo de aquellos que están pensando en diseñar un dosel, por ejemplo, para una glorieta o estacionar un automóvil. Por lo general, en tales casos se utiliza una construcción económica que no tiene suficiente rigidez. Por lo tanto, la presión de la nieve no puede ser ignorada. Se recomienda limpiar la nieve a tiempo, evitando la formación de capas de nieve de más de 30 cm de espesor. Para un dosel de madera, será más confiable hacer una caja continua y vigas reforzadas. Si elige una estructura metálica, debe tener un grosor de perfil adecuado. En cualquier caso, para seleccionar materiales de la rigidez necesaria, es mejor usar los resultados del cálculo.

Ejemplos de cálculo de cargas de nieve y viento para Moscú y la región de Moscú.

Ejemplo No. 1: Cálculo de la carga de nieve.

Datos de origen:

• región: Moscú

• inclinación del techo: 35 grados

Encuentre el valor calculado completo de la carga de nieve S:

• El valor total estimado de la carga de nieve está determinado por la fórmula: S = Sg * m

• en el mapa de las zonas de cubierta de nieve del territorio de la Federación de Rusia determinamos el número de la región de nieve para Moscú: en nuestro caso, este es III, que corresponde a la tabla con el peso de la cubierta de nieve Sg = 180 (kgf / m2);

• El coeficiente de transición del peso de la capa de nieve de la tierra a la carga de nieve del revestimiento para un ángulo de techo de 35 grados m = 0.7

• obtenemos: S = Sg * m = 180 * 0.7 = 126 (kgf / m2)

Ejemplo No. 2: Cálculo de la carga del viento.

Datos de origen:

• región: Moscú

• inclinación del techo: 35 grados

• altura del edificio: 20 metros

• tipo de terreno: zonas urbanas

Encuentre el valor estimado total de la carga de viento W:

• El valor calculado de la componente promedio de la carga del viento a una altura z sobre la superficie de la tierra se determina mediante la fórmula: W = Wo * k,

• Según el mapa de zonas de presión del viento en todo el territorio de la Federación Rusa, determinamos la región I para Moscú

• El valor estándar de la carga de viento correspondiente a la región I se toma Wo = 23 (kgf / m2)

• La tabla determina el coeficiente k, teniendo en cuenta el cambio en la presión del viento con la altura z. 6 k = 0,85

• Obtenemos: W = Wo * k = 23 * 0.85 = 19.55 (kgf / m2)