Gustina snijega i efekti vjetra
Kako izračunati opterećenje snijegom čelične konstrukcije lake kuće s okvirom portala
Lagani čelični krov
&
Lagani čelični krovni sistem
- Laki čelični krovovi se odnose na krovni sistem u kojem su krovni paneli lagani (profilirani čelični paneli ili lagani sendvič paneli) i obično su pričvršćeni na grede pomoću samoreznih vijaka.
- Thekrovni sistem od lakog čelikaoslanja se na čelične grede ili rešetke od čvrste mreže. Nosači su u obliku trokuta, trapeza, vretena, trozglobnih rešetki itd., a mogu se izrađivati od tankozidnog ugaonog čelika, okruglih cijevi, četvrtastih cijevi itd. Budući da su obrada i proizvodnja glomazniji, postupno su zamijenjene čeličnim gredama od čvrste mreže. Vertikalni elementi koji nose naprezanje mogu biti čelični ili betonski stupovi. Češći konstruktivni oblik jednospratnih fabričkih zgrada jeokvir portalau kojoj su čelične grede i čelični stupovi čvrsto integrirani.
Ukupna stabilnost
&
Potporni sistem
- Budući da konstrukcija okvira portala ima malu krutost na savijanje, krutost na torziju i slabu ukupnu krutost, ukupna stabilnost konstruktivnog sistema treba u potpunosti uzeti u obzir prilikom projektovanja.
- To zahtijeva da se prilikom projektiranja obrati pažnja na raspored konstrukcijskog potpornog sistema i kutnih nosača kako bi se osiguralo da svaka temperaturna zona može biti opremljena potpornim sistemom koji nezavisno čini prostorno stabilnu strukturu.
《Tehničke specifikacije za čelične konstrukcije lakih kuća s portalnim okvirom express
(u daljem tekstu 《Izričite specifikacije)
- Prema 《Tehničkim specifikacijama za čelične konstrukcije lakih kuća s portalnim okvirom express GB51022-2015 (u daljnjem tekstu 《Specifications express), "lake kuće s okvirom portala" suprizemne kuće od čelične konstrukcije. Visina kuće ne smije biti veća od 18 m, a odnos visine i širine kuće mora biti manji od 1. Koristiti će se kruti okvir od punog materijala promjenjivog ili jednakog presjeka. Sistem ograde će usvojiti lagane čelične krovove i lagane vanjske zidove (ponekad se koriste i zidovi koji nisu ugrađeni). Kapacitet dizanja treba postaviti lakim i srednjim radnim mostnim dizalicama ili visećim dizalicama do 20t.
- Za slične zgrade sa visinom kuće većom od 18 m, dizajn čvrstoće i stabilnosti komponenti može se odnositi na 《Izražene specifikacije.
Obim snježnih padavina u Hebeiju 2023. premašio je prethodne godine. U kratkom vremenskom periodu pala je velika količina snijega koji je izazvao urušavanje nekihzgrade fabrike lakih čeličnih konstrukcijakoji nisu na vrijeme očistili snijeg, a veliki broj kuća je deformisan i oštećen. Nakon istrage, ustanovljeno je da su urušene zgrade bile u osnovi zgrade fabrike lakih čeličnih konstrukcija koje su projektovane i izgrađene ranije. Novoprojektovane zgrade lake čelične konstrukcije su relativno malo oštećene.
1. Odgovarajuće povećajte projektnu vrijednost opterećenja snijegom
- Krov od čelične konstrukcije lake kuće sa čeličnim okvirom portala je male težine i konstrukcija je osjetljiva na opterećenje snijegom.
- Opterećenje snijegom je često kontrolno opterećenje. Pod ekstremnim snježnim opterećenjem lako je izazvati opšta oštećenja konstrukcije, sa posebno ozbiljnim posljedicama. Osnovni pritisak snijega treba na odgovarajući način povećati.
- Prema trenutnom nacionalnom standardu 《Load Code for Building Structures express GB-50009, konstrukcije osjetljive na opterećenje snijegom trebale bi koristiti pritisak snijega sa povratnim periodom od 100 godina.
- Područje grada Cangzhoua iznosi 0.2KN/㎡ (20 kilograma po kvadratnom metru). Za objekte sa vanjskim olucima ili parapetima koji se teško čiste snijeg, projektnu vrijednost opterećenja snijegom treba na odgovarajući način povećati.
2. Usvojite oblik krova koji može smanjiti lokalno nakupljanje snijega
Krov sa jednim ili dva nagiba
&
Manji nagib krova
- U cilju smanjenja nesreća u slučaju snježnih katastrofa,laka čelična konstrukcijakuće bi trebale usvojiti oblik krovova s jednim ili dvostrukim nagibom kako bi se izbjegle velike snježne površine u sredini.
- Za krovove visokog i niskog raspona, manji nagib krova treba koristiti kako bi se spriječilo da snijeg na visokim krovovima previše odlije na niske krovove, što rezultira prekomjernom lokalnom akumulacijom.
- Nemojte postavljati niti smanjivati parapete, krovne izbočine itd. kako biste smanjili opasnost od nagomilavanja snijega.
3. Proračun treba uzeti u obzir raspodjelu snježnog pokrivača
Glavna struktura i omotač
&
Krovni paneli i grede
&
Kosa greda krutog okvira
- Theportalna čelična okvirna konstrukcijaima slab kapacitet preopterećenja. Prilikom projektovanja glavne konstrukcije i konstrukcije omotača, posebnu pažnju treba obratiti na opterećenje snijegom u blizini parapeta, u blizini zida dograđene kuće, na visoke i niske krovove formirane visokim i niskim rasponima, te oluke u višerasponskim kućama. .
- Prilikom projektovanja okvira portala, potrebno je striktno poštovati zahtjeve članova 4.3.2 i 4.3.3 《Specifications expressa, uzeti u obzir koeficijent raspodjele snijega i uzeti u obzir opterećenje nagomilavanja snijega i nanosa.
- Za krovne obloge i grede koeficijent raspodjele snijega treba usvojiti na osnovu najnepovoljnijeg slučaja neravnomjerne raspodjele snijega.
- Kose grede krutog okvira treba obaviti u skladu sa ravnomjernom raspodjelom snijega po cijelom rasponu, neravnomjernom raspodjelom i ravnomjernom raspodjelom snijega po polurasponu.
4. Odgovarajuće smanjiti omjer širine i debljine prirubnica grede i stupa čeličnog okvira portala
- Član 3.4.1 《Izričite specifikacije propisuje da među potisnim pločama glavnog elementa okvira odnos širine slobodnog proširenja tlačne prirubničke ploče I-oblika poprečnog presjeka prema njegovoj debljini ne smije biti veći od 15εk (εk je faktor korekcije kvaliteta čelika, njegova vrijednost je kvadratni korijen omjera od 235 do vrijednosti granice popuštanja u klasi čelika).
- Članom 3.4.3 propisano je da kada kombinovani efekti seizmičkog djelovanja upravljaju projektom konstrukcije, omjer širine slobodnog proširenja tlačne prirubne ploče I-profilnog presječnog elementa prema njegovoj debljini ne smije biti veći od 13εk.
- S obzirom na veliku vjerovatnoću i veliki intenzitet snježnih padavina na tom području, preporučuje se da se građevina ne kontroliše kombinacijom seizmičkih djelovanja. Granica omjera širine i debljinečeličnih stubova i gredaspojeni na čelične stupove (područja potrošnje plastične energije) također treba biti zasnovana na 13εk (ekvivalentno zahtjevima otpornosti na potrese nivoa S3 ili nivoa 4) kako bi se povećala duktilnost konstrukcije i spriječilo cjelokupno urušavanje konstrukcije.
5. Projektno opterećenje treba uzeti u obzir potpuno nadvišenje oluka
Nakupljanje snijega na krovu
&
Opterećenja ledom i snijegom velike gustine
- Po hladnom zimskom vremenu oluci će se smrzavati zbog loše drenaže, a ovdje će se nakupljati i snijeg sa krova.
- Projekt bi trebao u potpunosti uzeti u obzir opterećenje od leda i snijega velike gustine na vanjskom oluku, kao i moguće efekte dinamičkog opterećenja tokom procesa uklanjanja snijega na krovu.
6. Grede i stupovi čeličnog okvira, a stupovi otporni na vjetar mogu biti opremljeni ugaonim podupiračima kako bi se poboljšala stabilnost konstrukcije.
Ugradite kutne nosače
&
Poboljšajte stabilnost
&
Uzmite u obzir bočni potisak koji se prenosi deformacijom grede
- Stabilnost čelične konstrukcije okvira izvan ravnine direktno utječe na nosivost konstrukcije. Ugaone kočnice treba postaviti u tlačne površine krovnih dijagonalnih greda (kod vijenca i sljemena krova sa više raspona).
- Ugaoni podupirači postavljeni s obje strane mogu smanjiti izračunatu dužinu male krovne grede izvan ravnine i poboljšati stabilnost pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva položaja tačke oslonca i vlastitog omjera vitkosti.
- Slično tome, postavljanje ugaonih podupirača na stupove čeličnog okvira i stupove otporne na vjetar je također efikasna mjera za poboljšanje ukupne stabilnosti konstrukcije.
- Ovdje treba napomenuti da ugaoni podupirači postavljeni s jedne strane bočnog raspona trebaju u potpunosti uzeti u obzir utjecaj bočnog potiska koji se prenosi deformacijom greda.
7. Navedite zahtjeve za debljinom i čvrstoćomkrovne ploče
- Ako debljina ili čvrstoća krovnog panela ne zadovoljava zahtjeve, pod djelovanjem snježnog opterećenja, to će uzrokovati prekomjernu deformaciju krovne profilirane čelične ploče, otpuštanje kopče, pucanje brtve itd., što će rezultirati propuštanjem.
- Članak 11.1.4 《Specifications expressa propisuje da mehanička svojstva podloge krovova i zidnih panela koji koriste profilirane čelične ploče premazane u boji trebaju biti u skladu sa zahtjevima važećeg nacionalnog standarda 《Konturirane čelične ploče za građevinske ekspres GB/T 12755 , a granica popuštanja podloga ne bi trebala biti manja od 350N/mm², a granica tečenja podloge spojne ploče ne smije biti manja od 500N/mm². Ovo treba jasno navesti u projektnoj dokumentaciji.
8. Osnovni pritisak vjetra bi trebao biti pojačan 1,1 puta, a faktor pojačanja opterećenja vjetrom trebao bi zadovoljiti zahtjeve 《Opštih specifikacija za inženjerske konstrukcije express GB55001-2021
- U mećavi, kombinacija opterećenja vjetrom i snijegom u isto vrijeme je teži test za sigurnost konstrukcije. Tačna vrijednost opterećenja vjetrom je ključna.
- μw u formuli za proračun za standardnu vrijednost opterećenja vjetrom u članu 4.2.1 《Specifications express naziva se koeficijent opterećenja vjetrom, koji se razlikuje od koeficijenta nosioca opterećenja vjetrom μs u 《Specifikacije konstrukcijskog opterećenja zgrade express GB{ {3}}.
- Thečelićna konstrukcijaLagana kuća portalnog okvira je konstrukcija koja je relativno osjetljiva na opterećenja vjetrom. Stoga, kada se izračunava glavni čelični okvir, koeficijent 1,1 je odgovarajući porast osnovnog pritiska vjetra, a ne faktor pojačanja opterećenja vjetrom. Prema 《Općim specifikacijama za inženjerske konstrukcije ekspres član 4.6.5 GB55001-2012 propisuje da faktor pojačanja opterećenja vjetrom od najmanje 1,2 treba uzeti u obzir za glavnu konstrukciju koja nosi naprezanje.
- 《Specifications express ne propisuje koeficijent opterećenja vjetrom parapeta. Tokom projektiranja, vrijednost se može odrediti prema odgovarajućem koeficijentu oblika opterećenja vjetrom u 《Specifikacije konstrukcijskog opterećenja zgrade izražene GB50009-2012. Proračun opterećenja vjetrom za čvrstu konstrukciju vrata s višim parapetom trebao bi se temeljiti na 《Specifications express i 《Specifications structural load specifications express design envelope.
9. Krovni okviri su opremljeni dvoslojnim nosačima
glavni čelični okvir
&
parapet
- Kako bi se spriječilo da grede postanu nestabilne, držači i podupirači između greda trebaju se postaviti na dijelove gredica koji nose pritisak.
- Zbog pritiska na gornji dio grede pod kombinacijom mrtvog i živog opterećenja. Donji dio grede je komprimiran kombinacijom mrtvog opterećenja i opterećenja vjetrom. Ova dva radna uslova treba uzeti u obzir istovremeno, pa treba koristiti dvoslojni sistem vezivanja.
- Kada je donja prirubnica grede spojena na dasku obloge, daska za oblaganje može zamijeniti funkciju donjeg sistema podupirača, a može se obezbijediti samo gornji sistem nosača.
- Osim što efektivno povećavaju stabilnost greda izvan ravnine, dvoslojne proteze su također korisne za korekciju i oporavak deformiranih greda nakon snježnih katastrofa.
10. Obezbediti uslove za blagovremeno uklanjanje snega tokom upotrebe. Preporučuju se konstrukcije za topljenje snijega ili sigurnosni objekti za čišćenje snijega
Odmah očistiti snijeg
&
Grijanje kuće
&
Objekti za pričvršćivanje sigurnosnog užeta
- Gustina snijega može se grubo izračunati kao 150㎏/m³. Na osnovu osnovnog pritiska snijega od 60㎏/㎡ koji se javlja jednom u sto godina na tom području, projektovana debljina snijega je 40㎝.
- Uzimajući u obzir stabilnost i ekonomičnost krovnih gredica, krovni nagib čeličnog okvira portala je općenito blag (1/8~1/20), tako da čak ni snijeg na krovu koji slobodno odvodi nije lako skliznuti prirodno.
- Kada je akumulacija snijega na krovu veća od projektovane debljine, postojaće sigurnosni rizici. Stoga, projektna jedinica treba da predvidi pravovremene zahtjeve za čišćenje snijega u projektnoj dokumentaciji na osnovu stvarnih uslova projekta.
- Grijanje kuće može efikasno smanjiti debljinu snijega, ili se ciljano otapanje snijega može izvesti u ključnim područjima kao što su oluci, tako da se voda otopljenog snijega može nesmetano odvoditi i lokalno nakupljanje leda može smanjiti.
- Dizajn krova treba unaprijed uzeti u obzir sredstva za pričvršćivanje sigurnosnih užadi tokom ručnog uklanjanja snijega.
11. Mjere opreza za konstrukciju i upotrebu
Osiguranje kvaliteta
&
Sigurnosna svijest
Tokom procesa izgradnje treba osigurati kvalitetu izrade i ugradnje komponenti kako bi se izbjeglo pogoršanje konstrukcijskih performansi zbog nepravilne konstrukcije. Tokom upotrebe, korisnici bi trebali povećati svijest o sigurnosti i izbjegavati prekomjerno nakupljanje snijega na krovu ili druge aktivnosti koje mogu uzrokovati oštećenje konstrukcije.
Gustina snijega i efekti vjetra
1. Gustina snijega
Definicija
&
Raspon promjene
&
Važnost
&
Metode mjerenja
- definicija:Gustina snijega se odnosi na sadržaj vode po jedinici zapremine u sloju snijega na tlu, obično u gramima/kubnom centimetru.
- Raspon promjene:Gustina snijega uvelike varira. Gustina tek palog mekog snijega je niska, možda samo {{0}.04-0.1 g/kubni centimetar, dok gustina snijega tokom topljenja može dostići 0.{101} {4}}.7 g/kubni centimetar. Prosječna gustina snijega je otprilike između 0.2-0.25 g/kubni centimetar.
- Važnost:Gustina snijega je važan fizički parametar, koji je od velikog značaja za istraživanje vodnog bilansa u snijegom prekrivenim područjima, simulaciju otjecanja snijega, prognozu lavina i proračun snježnih opterećenja nazgrade. U isto vrijeme, razumijevanje prostorno-vremenske distribucije gustine snijega pomoći će proučavanju prostorno-vremenske distribucije i racionalnom korištenju snježnih vodnih resursa.
- Metoda mjerenja:Postoje dvije najčešće korištene metode za mjerenje gustine snijega: metoda vaganja i bočna zapremina otopljene snježne vode.
2. Efekat vjetra i snijega
Definicija
&
Proces formiranja
&
Opasnosti
- definicija:Snijeg koji nosi vjetar odnosi se na prirodni fenomen jakih vjetrova koji nose snijeg, poznat i kao vjetrovito-snježni tok. To je relativno složena posebna tečnost koja je veoma štetna. Prema intenzitetu i drugim aspektima, može se podijeliti u tri kategorije: slab vjetar, jak vjetar i mećava.
- Proces formiranja:Formiranje vjetrom nanesenog snijega povezano je sa početnom brzinom vjetra i transportom snijega. Početna brzina vjetra se odnosi na kritičnu brzinu vjetra koja uzrokuje da čestice snijega počnu da trče, a povezana je sa gustinom, veličinom čestica, koeficijentom viskoznosti snijega i vanjskim uvjetima kao što su sunčevo zračenje, temperatura, hrapavost tla, itd. dostigne početnu brzinu vjetra, strujanje zraka će formirati grupu sićušnih vrtloga u horizontalnim i vertikalnim smjerovima duž snježne površine, skupljajući čestice snijega i puštajući ih u različitim oblicima po tlu ili u prizemnom sloju zraka.
- Opasnosti:Snijeg naneseni vjetrom ima efekat preraspodjele na prirodni snježni pokrivač i može stvoriti sloj snijega koji je deblji od prirodnog snježnog pokrivača. Istovremeno, snijeg koji nanosi vjetar također može uzrokovati katastrofe u poljoprivrednim područjima, kao što je transport velikih količina snijega sa poljoprivrednih površina i pašnjaka na druga mjesta, što utiče na poljoprivredna zemljišta kojima je snijeg potreban za skladištenje vode i zaštitu vlage usjeva.
Ukratko, velika gustina snijega i postojanje efekta snijega nanesenog vjetrom su klimatski fenomeni povezani sa snijegom, koji imaju određeni utjecaj na okoliš i ljudske aktivnosti. Zimi, posebno u područjima sa obilnim snježnim padavinama, potrebno je obratiti pažnju na promjene ovih pojava i njihove moguće uticaje.
Kako izračunati opterećenje snijegom čelične konstrukcije lake kuće s okvirom portala
Pri proračunu opterećenja snijegom na čeličnu konstrukciju aPortal okvir lagane kuće, potrebno je slijediti sljedeće korake:
Odredite osnovni pritisak snijega
&
Uzmite u obzir koeficijent raspodjele snijega
&
Izračunajte standardnu vrijednost opterećenja snijegom
&
Uzmite u obzir nakupljanje i otapanje snijega
&
Odrediti opterećenje snijegom na konstrukcijske elemente
1. Odredite osnovni pritisak snijega:
Na osnovu klimatskih uslova i istorijskih podataka o snežnim padavinama u tom području, konsultujte lokalne specifikacije opterećenja građevinske konstrukcije ili podatke meteorološkog odeljenja da biste dobili osnovnu vrednost pritiska snega u tom području.
2. Uzmite u obzir koeficijent raspodjele snijega:
U skladu sa specifikacijama (kao što je GB 50009-2012), uzmite u obzir koeficijent raspodjele snijega μr krova. Ovaj koeficijent odražava neravnomjernu raspodjelu snijega na krovu.
3. Izračunajte standardnu vrijednost opterećenja snijegom:
Pomnožite osnovni pritisak snijega sa koeficijentom raspodjele snijega da dobijete standardnu vrijednost opterećenja snijegom. Ova vrijednost predstavlja težinu snijega po jedinici površine.
4. Uzmite u obzir nakupljanje i otapanje snijega:
U određenim oblastima, kao što su mjesta sa velikom gustinom snijega ili gdje postoji efekat snijega nanesenog vjetrom, potrebno je dodatno razmotriti proces akumulacije i topljenja snijega. 5. Utjecaj na opterećenje snijega.
5. Odrediti opterećenje snijegom na konstrukcijske elemente:
- Zakrovne pločei grede, opterećenje snijegom se obično izračunava na osnovu najgoreg scenarija za neravnomjernu raspodjelu snijega.
- Za krovne rešetke i lučne školjke mogu se koristiti različite metode proračuna opterećenja snijegom u skladu s raspodjelom snijega (kao što je ravnomjerna raspodjela po cijelomcijeli raspon, neravnomjerna raspodjela i ravnomjerna distribucija na pola raspona).
- Za okvire i stupove, opterećenje snijegom se obično izračunava na osnovu ujednačene raspodjele snijega po cijelom rasponu.
6. Izvedite kombinacije opterećenja:
Kombinirajte opterećenje snijegom s drugim vrstama opterećenja (kao što su vlastita težina, živa opterećenja i opterećenja vjetrom) kako biste odredili ukupno opterećenje konstrukcije. Tipično, opterećenja snijegom su superponirana s drugim vrstama opterećenja u proporcijama ili faktorima.
Imajte na umu da gornji koraci pružaju samo osnovni okvir, a specifične metode proračuna i vrijednosti parametara mogu varirati ovisno o regiji, tipu zgrade i zahtjevima dizajna.
Stoga se u stvarnim proračunima preporučuje upućivanje na lokalne kodekse opterećenja građevinske konstrukcije i priručnike za projektovanje ili konsultovati profesionalnog građevinskog inženjera za smjernice i pomoć.
