بار برف – تمرین8

تهیه : گروه نرم افزاری اِوِران 

 

سازه سمت چپ در شکل ذیل یک مدرسه در شهر شاهرود می باشد . 

1-در سقف شماره 2 ابتدا مشخص کنید کدام اثر انباشتگی برف حاکم است ؛ پشت به باد و یا رو به باد ؟ سپس ابتدا بار متوازن و بعد بار ناشی از انباشت را به دست اورید و دیاگرام نهایی بارگذاری را مشخص کنید . (پوشش سقف 2 : آسفالتی) 

فرمول محاسبه بار برف متوازن :

Pr=0.7*Cs*Ce*Ct*Is*Pg

•سازه در شهر شاهرود می باشد ، بنابراین با توجه به جدول ، در منطقه 3 با برف متوسط داریم :

Pg=1 KN/m²

•سازه با کاربری مدرسه می باشد ، بنابراین گروه خطرپذیری 2 و در نتیجه :

Is=1.1

•دمای سازه با توجه به کاربری باید متعارف با کلیه ساختمانهای عرف مسکونی باشد پس :

Ct=1

•تعیین ضریب Ce

الف ) چون سازه در شهر قرار دارد (محیط شهری) ، پس ناهمواری محیط زیاد می باشد .

ب ) با توجه به موقعیت سقف شماره 2 ، این سقف از بام مجاور ( شماره 3 ) برف می گیرد اما در سه جهت شمال و جنوب و غرب ، برف ریز است . بنابراین سازه از لحاظ شرایط پذیرش برف، نیمه برف گیر است

با توجه به نتایج بدست آمده از الف و ب  :

Ce=1

•تعیین ضریب Cs :

الف ) پوشش سقف 1 ، آسفالتی می باشد پس جزو گروه غیرلغزنده است .

ب ) Ct=1

پیرو شرایط فوق :

α0=30°

در نتیجه  چون α=0 < α=30°

Cs=1

حال با توجه به فرمول محاسبه بار برف متوازن داریم :

Pr=0.7*Cs*Ce*Ct*Is*Pg

Pr=0.7*1*1*1*1.1*1=0.77 KN/m²

حال باید بار برف حداقل را کنترل کنیم :

چنانکه می دانید ، با توجه به اینکه شیب بام برابر 0درجه می باشد ، کنترل بار برف حداقل برای بام با شیب کمتر از 15 درجه الزامی است پس :

Pg≤1 KN/m²    Pm=Is*Pg

Pm=1.1*1=1.1 KN/m²

در نتیجه چون

Pr=0.77 < Pm = 1.1

Pr=Pm=1.1 KN/m²

کنترل سربار باران بر برف :

چنانچه

Pg≤1

Pg>=0.25

و

α<lf/15  ( Lf

•با توجه به شرایط سربار بار باران بر برف باید لحاظ شودو مقدار آن را     KN/m² 0.25 در نظر میگیریم .  زیرا شیب کمتر از Lf/15 می باشد :

0°<7÷15=0.47°

نکته  : باید سربار باران برف فقط بر بار برف متوازن Pr اضافه شود . توجه کنید این سربار به معنای تغییر Pr در محاسبات مربوط به انباشت ، لغزش ، بار نامتوازن ، بار برف حداقل و یا بارگذاری جزئی نیست . برای آن محاسبات Pr اصلی ملاک است .

•ابتدا باید کنترل کنیم آیا اصلا نیازی به محاسبه انباشتگی برف هست یا نه  :

برای محاسبه بار انباشت برف ، ابتدا می بایست ارتفاع بار برف متوازن hb=Pr/γ را به دست آوریم :

γ=0.43*Pg + 2.2 = 2.63 KN/m³ ≤ 4.7    &    Pr=1.1 KN/m²

hb=1.1÷2.63=0.42 m

با توجه به سقف قوسی شکل ارتفاع میانگین را برای این بام در نظر می گیریم . در نتیجه

ارتفاع بام 3 : 7.5 متر

اختلاف ارتفاع با بام شماره 2 : 2.5 متر

در نتیجه

hc=2.5-0.42=2.08 m

با توجه به وجود نسبت زیر :

hc/hb = 2.08÷0.42=4.95 >0.2

اثر برف انباشتگی باید لحاظ شود

 

با توجه به موقعیت دو بام 2 و 3 ، 

در شرایط پشت به باد داریم :

hdb=0.12*³√Lu*⁴√(100Pg+50)  – 0.5

با توجه به شکل روبرو ، Lu را طول بام 3 در نظر می گیریم . که این طول همان محیط قسمت قوسی شکل می شود . 

Lu=L1

L1=2πr/4

L1=3.14*5 / 2 = 7.85 m

hdb=0.12*³√7.85*⁴√(100*1+50)  – 0.5 = 0.335 m

در شرایط رو به باد داریم :

h_df=3/4 (0.12 3√Lu * ⁴√(100Pg+50)  -0.5 )

Lu را طول بام رو به باد در نظر می گیریم 

Lu=L2 = 7 m

hdf=3/4 (0.12 3√7 * ⁴√(100*1+50)  -0.5 )= 0.227 m

با توجه به اینکه ارتفاع انباشت برف در حالت پشت به باد بیشتر از رو به باد است ، بنابراین به عنوان ارتفاع حاکم بر طراحی در نظر گرفته می شود .

حال می توانیم با داشتن اطلاعات به دست آمده ، دیاگرام بار برف را با در نظر گرفتن اثر برف انباشتگی ترسیم کنیم :

نکته : برای محاسبه عرض بار مثلثی شکل ، با توجه به اینکه hd≤hc داریم :

W=4*hd≤8*hc

W=1.34 m

محاسبه Pd :

Pd= γ * hd = 2.63*0.335=0.88 KN/m²

دیاگرام بار برف متوازن با در نظر گرفتن سربار باران بر برف :

روند محاسبه این مسئله را در نرم افزار SLC92 مشاهده نمایید :