วิธีการคำนวณปริมาณหิมะและแรงลมบนหลังคา

เมื่อออกแบบหลังคามีความจำเป็นต้องคำนึงถึงแรงที่กระทำต่อหลังคา - หิมะและลม เพื่อกำหนดตัวบ่งชี้ของค่าเหล่านี้คุณสามารถติดต่อองค์กรก่อสร้างพิเศษที่วิศวกรจะช่วยคุณในการคำนวณ แต่ถ้าคุณต้องการทำทุกอย่างด้วยตัวเองและไม่ต้องสงสัยว่ากำลังของคุณอยู่ที่นี่คุณจะพบสูตรที่จำเป็นพร้อมคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับปริมาณที่จะต้องใช้ในการคำนวณ ดังนั้นเพื่อเริ่มต้นเราจะเข้าใจว่าสิ่งเหล่านี้เป็นอย่างไรและทำไมพวกเขาจึงต้องนำมาพิจารณา

ภูมิอากาศของรัสเซียมีความหลากหลายมาก สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิความดันลมปริมาณน้ำฝนและปัจจัยทางกายภาพและทางกลอื่น ๆ จะมีผลต่อหลังคาของบ้านที่กำลังก่อสร้าง นอกจากนี้ระดับของอิทธิพลจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ก่อสร้างโดยตรง ทั้งหมดนี้จะสร้างแรงกดดันไม่เพียง แต่บนตัวป้องกันหลังคา - หลังคา แต่ยังรวมถึงโครงสร้างที่รองรับเช่นจันทันและเครื่องกลึง จะต้องเข้าใจว่าบ้านเป็นโครงสร้างเดียว ตามปฏิกิริยาลูกโซ่โหลดจากหลังคาจะถูกถ่ายโอนไปยังผนังและจากพวกเขาไปยังฐานราก ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณทุกอย่างให้ละเอียดที่สุด

โหลดหิมะ

หิมะปกคลุมที่ก่อตัวขึ้นในฤดูหนาวบนหลังคาของบ้านทำให้เกิดแรงกดดันขึ้น พื้นที่ทางตอนเหนือมีหิมะมากขึ้น ดูเหมือนว่าความเสี่ยงของการพังทลายจะสูงขึ้น แต่คุณควรระวังให้มากขึ้นเมื่อออกแบบบ้านในพื้นที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นระยะซึ่งอาจทำให้หิมะละลายและการแช่แข็งที่ตามมา หิมะโดยเฉลี่ยมีน้ำหนัก 100 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร แต่ในสภาวะเปียกชื้นจะสามารถเข้าถึง 300 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ในกรณีเช่นนี้มวลของหิมะอาจทำให้ระบบ r จันทันเกิดความผิดปกติน้ำและฉนวนกันความร้อนซึ่งจะนำไปสู่การรั่วไหลของหลังคา สภาพอากาศดังกล่าวจะส่งผลกระทบต่อหิมะที่ตกลงมาอย่างรวดเร็วและไม่สม่ำเสมอซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์ได้

ยิ่งความลาดเอียงของหลังคามากขึ้นเท่าใดปริมาณหิมะที่ตกลงบนหลังคาก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น แต่ถ้าหลังคาของคุณมีรูปร่างที่ซับซ้อนดังนั้นที่ทางแยกของหลังคาที่มีมุมภายในเกิดขึ้นหิมะอาจสะสมซึ่งจะนำไปสู่การก่อตัวของภาระที่ไม่สม่ำเสมอ มันจะดีกว่าที่จะติดตั้งอุปกรณ์กันหิมะในพื้นที่ที่มีปริมาณน้ำฝนมากพอที่จะเก็บหิมะใกล้ขอบบัวไม่สามารถทำลายระบบระบายน้ำได้ การกำจัดหิมะสามารถทำได้อย่างอิสระ แต่กระบวนการนี้ไม่สามารถเรียกว่าปลอดภัยอย่างแน่นอน

เพื่อให้มั่นใจว่าหิมะจะไหลอย่างปลอดภัยและป้องกันการก่อตัวของน้ำแข็งระบบใช้สายเคเบิลให้ความร้อน มันสามารถควบคุมได้โดยอัตโนมัติหรือด้วยตนเอง ขึ้นอยู่กับความต้องการและทางเลือกของคุณ องค์ประกอบความร้อนของระบบดังกล่าวตั้งอยู่ตามขอบทั้งหมดของหลังคาด้านหน้าของรางน้ำ

สำหรับรัสเซียปริมาณหิมะจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ก่อสร้าง เพื่อกำหนดปริมาณหิมะปกคลุมในพื้นที่ของคุณแผนที่พิเศษจะช่วย

เทคโนโลยีสำหรับการคำนวณภาระหิมะ: S = Sg * m โดยที่ Sg คือค่าประมาณของน้ำหนักปกหิมะต่อ 1 m2 ของพื้นผิวแนวนอนของโลกถ่ายตามตารางและ m คือค่าสัมประสิทธิ์ของการเปลี่ยนจากน้ำหนักของหิมะปกคลุมโลกไปยังภาระหิมะ

น้ำหนักหิมะปกคลุมโดยประมาณ Sg ขึ้นอยู่กับพื้นที่หิมะของสหพันธรัฐรัสเซีย

การกำหนดภาระหิมะ

เขตหิมะ	ผม	ครั้งที่สอง	III	IV	V	พระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว	ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว	VIII
หิมะปกคลุมน้ำหนัก Sg (kgf / m2)	80	120	180	240	320	400	480	560

สัมประสิทธิ์ m ขึ้นอยู่กับมุมเอียงของความลาดเอียงของหลังคาโดยมุมเอียงของหลังคาลาด:

• น้อยกว่า 25 องศาเมตรเท่ากับ 1

• จาก 25 ถึง 60 องศาค่าของ m ถูกนำมาเท่ากับ 0.7 (โดยประมาณสำหรับแต่ละความชันค่าของมันเอง)

• มากกว่า 60 องศาค่า m ในการคำนวณปริมาณหิมะทั้งหมดไม่นำมาพิจารณา

แรงลม

ลมออกแรงดันด้านข้างบนผนังของบ้านและหลังคา ชนกับสิ่งกีดขวางการไหลของอากาศจะกระจายลงไปสู่ฐานรากและขึ้นสู่ชายคาของหลังคา หากคุณไม่ได้คำนวณความดันลมจากนั้นหลังคาสามารถรบกวนจากลมพายุเฮอริเคน การทำลายดังกล่าวไม่สามารถแก้ไขได้โดยการซ่อมแซมเครื่องสำอางบางอย่างซึ่งมักนำไปสู่ความจำเป็นในการเปลี่ยนหลังคา ตัวบ่งชี้ที่สำคัญเมื่อคำนวณผลกระทบของลมคำนึงถึงสัมประสิทธิ์อากาศพลศาสตร์ ขึ้นอยู่กับมุมของหลังคา ทางลาดชันยิ่งรับภาระมากขึ้นและลมจะพยายาม "เคาะ" หลังคา หากมุมของหลังคาคุณมีขนาดเล็กลมจะพัดขึ้นมาบนหลังคาเหมือนแรงยกพยายามฉีกมันออกและพามันออกไป เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้นคุณต้องสังเกตการออกแบบหลังคาอย่างเหมาะสม ความมั่นคงของระบบขื่อขึ้นอยู่กับการให้ความแข็งแกร่งเชิงพื้นที่ซึ่งประกอบด้วยการผสมผสานที่ถูกต้องของการจัดฟัน, การจัดฟันและความสัมพันธ์ในแนวทแยงในมันเช่นเดียวกับการแนบแข็งของพวกเขาซึ่งกันและกัน นอกจากนี้ลมสามารถบรรทุกสิ่งของที่การชนกับหลังคาจะทำให้เกิดความเสียหายทางกล เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้คุณต้องเลือกหลังคาอย่างระมัดระวังและจัดระเบียบลังสำหรับการติดตั้ง

ความดันลมเช่นเดียวกับน้ำหนักของหิมะปกคลุมจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ของการก่อสร้าง การกำหนดเขตสามารถกำหนดได้จากแผนที่ด้านล่าง

เทคโนโลยีการคำนวณลม

ค่าสัมประสิทธิ์ k โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของความดันลมที่มีความสูง z จะถูกกำหนดโดยตารางด้านล่างขึ้นอยู่กับประเภทของภูมิประเทศ ยอมรับประเภทภูมิประเทศต่อไปนี้:

• เอ - ชายฝั่งเปิดของทะเลทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำ, ทะเลทราย, สเตปป์, สเตปป์ป่าทุ่งทุนดรา;

• B - เขตเมืองป่าและพื้นที่อื่น ๆ ที่ปกคลุมด้วยอุปสรรคอย่างสม่ำเสมอสูงกว่า 10 เมตร

• C - เขตเมืองพร้อมอาคารที่มีความสูงมากกว่า 25 เมตร

โครงสร้างจะถูกพิจารณาว่าตั้งอยู่ในภูมิประเทศประเภทนี้หากภูมิประเทศนี้ได้รับการดูแลทางด้านลมของโครงสร้างในระยะ 30 ชั่วโมง - โดยมีความสูงของอาคารสูงถึง 60 เมตรและ 2 กม. - ที่ความสูงที่สูงขึ้น

ความสูง z, m	K สัมประสิทธิ์สำหรับประเภทภูมิประเทศ
≤ 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

หมายเหตุ: เมื่อกำหนดแรงลมชนิดของภูมิประเทศอาจแตกต่างกันสำหรับทิศทางลมที่แตกต่างกัน

ลมและหิมะโหลดเมื่อออกแบบหลังคา

ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการคำนวณผู้ที่กำลังคิดเกี่ยวกับการออกแบบหลังคา - ตัวอย่างเช่นศาลาหรือที่จอดรถ โดยปกติแล้วในกรณีเช่นนี้การก่อสร้างที่ประหยัดจะใช้ไม่ได้มีความแข็งแกร่งเพียงพอ ดังนั้นความดันหิมะจึงไม่สามารถเพิกเฉยได้ ขอแนะนำให้ทำความสะอาดหิมะตรงเวลาเพื่อป้องกันการก่อตัวของหิมะปกคลุมหนากว่า 30 ซม. สำหรับหลังคาทำจากไม้จะน่าเชื่อถือมากขึ้นเพื่อสร้างลังอย่างต่อเนื่องและเสริมคาน หากคุณเลือกโครงสร้างโลหะก็ควรมีความหนาโปรไฟล์ที่เหมาะสม ไม่ว่าในกรณีใด ๆ ในการเลือกวัสดุที่มีความฝืดจำเป็นต้องใช้ผลการคำนวณ

ตัวอย่างการคำนวณปริมาณหิมะและแรงลมสำหรับมอสโกและภูมิภาคมอสโก

ตัวอย่างหมายเลข 1: การคำนวณปริมาณหิมะ

แหล่งข้อมูล:

• ภูมิภาค: มอสโก

• ระยะห่างระหว่างหลังคา: 35 องศา

ค้นหามูลค่าจากการคำนวณทั้งหมดของปริมาณหิมะ S:

• มูลค่าโดยประมาณทั้งหมดของปริมาณหิมะถูกกำหนดโดยสูตร: S = Sg * m

• บนแผนที่โซนหิมะปกคลุมของดินแดนของสหพันธรัฐรัสเซียเรากำหนดจำนวนพื้นที่หิมะสำหรับมอสโก: ในกรณีของเรานี่คือ III ซึ่งสอดคล้องกับตารางที่มีน้ำหนักของหิมะปกคลุม Sg = 180 (kgf / m2);

• ค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงจากน้ำหนักของปกหิมะของโลกถึงภาระหิมะของสารเคลือบผิวสำหรับมุมหลังคา 35 องศา m = 0.7

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

ตัวอย่างที่ 2: การคำนวณแรงลม

แหล่งข้อมูล:

• ภูมิภาค: มอสโก

• ระยะห่างระหว่างหลังคา: 35 องศา

• ความสูงของอาคาร: 20 เมตร

• ประเภทของภูมิประเทศ: เขตเมือง

ค้นหาค่าประมาณทั้งหมดของแรงลม W:

• ค่าที่คำนวณได้ขององค์ประกอบเฉลี่ยของแรงลมที่ความสูง z เหนือพื้นผิวโลกถูกกำหนดโดยสูตร: W = Wo * k,

• ตามแผนที่ของโซนความดันลมทั่วอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียเรากำหนดภูมิภาคที่ 1 สำหรับกรุงมอสโก

• ค่ามาตรฐานของแรงลมที่สอดคล้องกับภูมิภาค I เรารับ Wo = 23 (kgf / m2)

• ค่าสัมประสิทธิ์ k โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของความดันลมที่มีความสูง z จะถูกกำหนดโดยตาราง 6 k = 0.85

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