Cách tính tải tuyết và gió trên mái nhà

Khi thiết kế một mái nhà, cần phải tính đến tải trọng tác động lên nó - tuyết và gió. Để xác định các chỉ số của các giá trị này, bạn có thể liên hệ với một tổ chức xây dựng đặc biệt, nơi các kỹ sư sẽ giúp bạn tính toán. Nhưng nếu bạn muốn tự mình làm mọi thứ và không nghi ngờ về sức mạnh của mình, thì ở đây bạn sẽ tìm thấy các công thức cần thiết với một mô tả chi tiết về số lượng sẽ cần trong tính toán. Vì vậy, để bắt đầu, chúng tôi sẽ hiểu những tải này là gì và tại sao chúng phải được tính đến.

Khí hậu Nga rất đa dạng. Điều quan trọng là phải hiểu rằng sự thay đổi nhiệt độ, áp lực gió, lượng mưa và các yếu tố vật lý và cơ học khác sẽ ảnh hưởng đến mái của một ngôi nhà đang được xây dựng. Hơn nữa, mức độ ảnh hưởng của họ sẽ phụ thuộc trực tiếp vào diện tích xây dựng. Tất cả điều này sẽ gây áp lực không chỉ lên mái nhà - mái nhà, mà còn trên các cấu trúc hỗ trợ, chẳng hạn như bè và thùng. Phải hiểu rằng ngôi nhà là một cấu trúc duy nhất. Theo một phản ứng dây chuyền, tải trọng từ mái nhà được chuyển đến các bức tường, và từ chúng đến nền móng. Do đó, điều quan trọng là phải tính toán mọi thứ đến từng chi tiết nhỏ nhất.

Tải tuyết

Lớp phủ tuyết hình thành vào mùa đông trên nóc nhà gây áp lực nhất định lên nó. Khu vực phía bắc, tuyết càng nhiều. Có vẻ như nguy cơ đổ vỡ cao hơn, nhưng bạn nên cẩn thận hơn khi thiết kế một ngôi nhà ở khu vực có sự thay đổi nhiệt độ định kỳ, có thể gây ra tuyết tan và đóng băng sau đó. Trọng lượng trung bình của tuyết là 100 kg / m3, nhưng ở trạng thái ẩm ướt, nó có thể đạt tới 300 kg / m3. Trong những trường hợp như vậy, khối tuyết có thể gây biến dạng hệ thống kèo, thủy điện và cách nhiệt, dẫn đến rò rỉ mái nhà. Điều kiện thời tiết như vậy sẽ ảnh hưởng đến tuyết rơi nhanh và không đều từ trên mái nhà, có thể gây nguy hiểm cho con người.

Độ dốc của mái nhà càng lớn, càng ít tuyết đọng trên nó sẽ bị trì hoãn. Nhưng nếu mái nhà của bạn có hình dạng phức tạp, thì tại ngã ba của mái nhà, nơi các góc bên trong được hình thành, tuyết có thể thu thập, điều này sẽ góp phần vào việc hình thành một tải không đồng đều. Tốt hơn là cài đặt các thiết bị giữ tuyết ở những khu vực có lượng mưa đủ lớn để tuyết thu được gần rìa giác mạc không thể làm hỏng hệ thống thoát nước. Tuyết có thể được làm sạch độc lập, nhưng quá trình này không thể được gọi là an toàn tuyệt đối.

Để đảm bảo lưu lượng tuyết an toàn và ngăn ngừa sự hình thành các cột băng, một hệ thống sưởi ấm cáp được sử dụng. Nó có thể được điều khiển tự động hoặc thủ công. Phụ thuộc vào mong muốn và sự lựa chọn của bạn. Các bộ phận làm nóng của một hệ thống như vậy được đặt dọc theo toàn bộ cạnh của mái nhà trước máng xối.

Đối với Nga, giá trị tải tuyết sẽ phụ thuộc vào khu vực xây dựng. Để xác định lượng tuyết sẽ bao phủ trong khu vực của bạn, một bản đồ đặc biệt sẽ giúp ích.

Công nghệ tính toán tải trọng tuyết: S = Sg * m, trong đó SG là giá trị tính toán của trọng lượng tuyết phủ trên 1 m2 bề mặt ngang của trái đất, được lấy theo bảng và m là hệ số chuyển từ trọng lượng của lớp phủ tuyết của trái đất sang tải trọng tuyết trên vỏ.

Ước tính trọng lượng tuyết phủ tuyết được lấy tùy thuộc vào vùng tuyết của Liên bang Nga.

Xác định tải trọng tuyết

Huyện tuyết	Tôi	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Trọng lượng tuyết phủ SG (kgf / m2)	80	120	180	240	320	400	480	560

Hệ số m phụ thuộc vào góc nghiêng của độ dốc của mái, với các góc nghiêng của độ dốc của mái:

• nhỏ hơn 25 độ m bằng 1

• từ 25 đến 60 độ, giá trị của m được lấy bằng 0,7 (xấp xỉ, cho mỗi độ dốc giá trị riêng của nó)

• hơn 60 độ, giá trị của m, trong tính toán tổng tải tuyết, không được tính đến.

Tải gió

Gió gây áp lực bên trên các bức tường của ngôi nhà và mái nhà. Va chạm với một chướng ngại vật, luồng không khí được phân phối, đi xuống nền móng và lên mái hiên của mái nhà. Nếu bạn không tính toán áp lực gió, thì tấm lợp có thể đơn giản phá vỡ khỏi cơn bão. Sự phá hủy như vậy không phải lúc nào cũng có thể được sửa chữa bằng một số sửa chữa mỹ phẩm, thường điều này dẫn đến sự cần thiết phải thay thế mái nhà. Một chỉ số quan trọng khi tính toán tác động của gió có tính đến hệ số khí động học. Nó phụ thuộc vào góc của mái nhà. Đường dốc càng dốc, tải trọng càng lớn và gió sẽ cố gắng quật ngã trên mái nhà. Nếu góc của mái nhà của bạn nhỏ, thì gió sẽ tác động lên mái nhà như một lực nâng, cố gắng xé nó và mang nó đi. Để ngăn chặn điều này xảy ra, bạn cần quan sát đúng thiết kế của mái nhà. Sự ổn định của hệ thống kèo phụ thuộc vào việc cung cấp độ cứng không gian, bao gồm sự kết hợp chính xác của niềng răng, niềng răng và các đường chéo trong đó, cũng như sự gắn kết cứng nhắc của chúng với nhau. Ngoài ra, gió có thể mang các vật thể, trong một vụ va chạm với mái nhà, sẽ để lại thiệt hại cơ học. Để tránh điều này, bạn cần cẩn thận chọn tấm lợp và tổ chức đúng cách cho thùng lắp đặt.

Áp lực gió, cũng như trọng lượng của tuyết phủ, sẽ phụ thuộc vào diện tích xây dựng. Phân vùng có thể được xác định bởi bản đồ dưới đây.

Công nghệ tính toán gió

Hệ số k, có tính đến sự thay đổi áp lực gió với chiều cao z, được xác định theo bảng dưới đây, tùy thuộc vào loại địa hình. Các loại địa hình sau được chấp nhận:

• A - bờ biển mở của biển, hồ và hồ chứa, sa mạc, thảo nguyên, thảo nguyên rừng, lãnh nguyên;

• B - khu vực đô thị, rừng và các khu vực khác được che phủ đồng đều với các chướng ngại vật cao hơn 10 m;

• C - khu đô thị với các tòa nhà có chiều cao hơn 25 m.

Một cấu trúc được coi là nằm trong địa hình loại này nếu địa hình này được duy trì ở phía gió của cấu trúc ở khoảng cách 30h - với chiều cao tòa nhà lên tới 60 m và 2 km. - ở độ cao cao hơn.

Chiều cao z, m	Hệ số K cho các loại địa hình
≤ 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

Lưu ý: khi xác định tải trọng gió, các loại địa hình có thể khác nhau đối với các hướng gió thiết kế khác nhau.

Tải trọng gió và tuyết khi thiết kế tán

Cần chú ý đặc biệt đến tính toán của những người đang nghĩ về việc thiết kế tán cây - ví dụ, cho một vọng lâu hoặc đỗ xe. Thông thường trong những trường hợp như vậy, một công trình kinh tế được sử dụng không có đủ độ cứng. Do đó, áp lực tuyết không thể bỏ qua. Nên vệ sinh tuyết đúng giờ, ngăn chặn sự hình thành lớp phủ tuyết dày hơn 30 cm. Đối với một tán cây làm bằng gỗ, sẽ đáng tin cậy hơn để tạo ra một cái thùng liên tục và bè gia cố. Nếu bạn chọn một cấu trúc kim loại, thì nó sẽ có độ dày hồ sơ phù hợp. Trong mọi trường hợp, để chọn vật liệu có độ cứng cần thiết, tốt hơn là sử dụng kết quả tính toán.

Ví dụ về tính toán tải trọng gió và tuyết cho Moscow và khu vực Moscow

Ví dụ số 1: Tính toán tải tuyết

Dữ liệu nguồn:

• khu vực: Moscow

• sân thượng: 35 độ

Tìm giá trị tính toán đầy đủ của tải tuyết S:

• toàn bộ giá trị ước tính của tải tuyết được xác định theo công thức: S = Sg * m

• trên bản đồ các vùng phủ tuyết của lãnh thổ Liên bang Nga, chúng tôi xác định số vùng tuyết cho Moscow: trong trường hợp của chúng tôi, đây là III, tương ứng với bảng có trọng lượng của lớp phủ tuyết SG = 180 (kgf / m2);

• hệ số chuyển đổi từ trọng lượng của lớp phủ tuyết của trái đất sang tải trọng tuyết của lớp phủ cho góc mái là 35 độ m = 0,7

• ta được: S = Sg * m = 180 * 0,7 = 126 (kgf / m2)

Ví dụ số 2: Tính toán tải trọng gió

Dữ liệu nguồn:

• khu vực: Moscow

• sân thượng: 35 độ

• chiều cao công trình: 20 mét

• loại địa hình: khu đô thị

Tìm giá trị ước tính đầy đủ của tải trọng gió W:

• Giá trị tính toán của thành phần trung bình của tải trọng gió ở độ cao z so với bề mặt trái đất được xác định theo công thức: W = Wo * k,

• Theo bản đồ các vùng áp lực gió trên lãnh thổ Liên bang Nga, chúng tôi xác định khu vực I cho Moscow

• Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng gió tương ứng với vùng I được lấy Wo = 23 (kgf / m2)

• Hệ số k, có tính đến sự thay đổi áp lực gió với chiều cao z, được xác định bởi bảng. 6 k = 0,85

• Chúng tôi nhận được: W = Wo * k = 23 * 0,85 = 19,55 (kgf / m2)