Gustoća snijega i učinci snijega nošenog vjetrom
Kako izračunati opterećenje snijegom čelične konstrukcije lagane kuće s okvirom portala
Lagani čelični krov
&
Lagani čelični krovni sustav
- Lagani čelični krov odnosi se na krovni sustav u kojem su krovne ploče lagane (profilirane čelične ploče ili lagani sendvič paneli) i obično se pričvršćuju na grede pomoću samonareznih vijaka.
- Thekrovni sustav od lakog čelikaoslanja se na čvrste čelične grede ili rešetke. Rešetke su u obliku trokuta, trapeza, fusiforme, trozglobne rešetke itd., a mogu biti izrađene od kutnog čelika tankih stijenki, okruglih cijevi, četvrtastih cijevi itd. Budući da su obrada i proizvodnja glomazniji, postupno su zamijenjene čvrstim čeličnim gredama. Vertikalni nosivi elementi mogu biti čelični stupovi ili betonski stupovi. Češći konstruktivni oblik jednokatnih tvorničkih zgrada jeokvir portalau koje su fiksno integrirane čelične grede i čelični stupovi.
Sveukupna stabilnost
&
Potporni sustav
- Budući da struktura portalnog okvira ima malu krutost na savijanje, torzijsku krutost i slabu ukupnu krutost, ukupnu stabilnost konstrukcijskog sustava treba u potpunosti uzeti u obzir tijekom projektiranja.
- To zahtijeva da se tijekom projektiranja obrati pažnja na raspored konstrukcijskog potpornog sustava i kutnih oslonaca kako bi se osiguralo da svaka temperaturna zona može biti opremljena potpornim sustavom koji samostalno čini prostorno stabilnu strukturu.
《Ekspresno tehničke specifikacije za čelične konstrukcije lakih kuća s portalnim okvirom
(u daljnjem tekstu 《Izražene specifikacije )
- Prema 《Tehničkim specifikacijama za čelične konstrukcije lakih kuća s portalnim okvirom express GB51022-2015 (u daljnjem tekstu 《Express Specifications), "Lagane kuće s portalnim okvirom" sujednokatne kuće od čelične konstrukcije. Visina kućice ne smije biti veća od 18 m, a omjer visine i širine kućice mora biti manji od 1. Koristit će se čvrsti kruti okvir promjenjivog presjeka ili jednakog presjeka. Sustav ograđenog prostora mora imati lagani čelični krov i lagane vanjske zidove (ponekad se koriste i neugrađeni zidani zidovi). Kapacitet dizanja mora biti postavljen na lake i srednje radne mostne dizalice ili viseće dizalice ne veće od 20 t.
- Za slične zgrade s visinom kuće većom od 18 m, dizajn čvrstoće i stabilnosti komponenti može se odnositi na 《Izražene specifikacije.
Snježne padaline u Hebeiju 2023. godine premašile su prethodne godine. U kratkom vremenu pala je velika količina snijega, zbog čega su se neke urušiletvorničke zgrade lake čelične konstrukcijekoji nije uspio na vrijeme očistiti snijeg, pa je velik broj kuća deformiran i oštećen. Nakon istrage, utvrđeno je da su srušene zgrade zapravo bile tvorničke zgrade lakih čeličnih konstrukcija koje su projektirane i izgrađene ranije. Novoprojektirane zgrade lakih čeličnih konstrukcija relativno su lakše oštećene.
1. Prikladno povećajte projektiranu vrijednost opterećenja snijegom
- Krov čelične konstrukcije portalne kuće s čeličnim okvirom male je težine i osjetljiva je na opterećenje snijegom.
- Opterećenje snijegom često je kontrolno opterećenje. Pod ekstremnim snježnim opterećenjem lako je prouzročiti ukupnu strukturnu štetu s posebno ozbiljnim posljedicama. Osnovni tlak snijega treba odgovarajuće povećati.
- Prema trenutnom nacionalnom standardu 《Load Code for Building Structures express GB-50009, strukture osjetljive na opterećenja snijegom trebale bi koristiti tlak snijega s povratnim razdobljem od 100 godina.
- Područje grada Cangzhou iznosi 0,2KN/㎡ (20 kilograma po kvadratnom metru). Za zgrade s vanjskim olucima ili parapetima koji se teško čiste od snijega, proračunska vrijednost opterećenja snijegom treba se na temelju toga odgovarajuće povećati.
2. Usvojite oblik krova koji može smanjiti lokalno nakupljanje snijega
Jednostrešni ili dvovodni krov
&
Manji nagib krova
- Kako bi se smanjile nesreće sa snježnim katastrofama,laka čelična konstrukcijakuće bi trebale imati oblik krovova s jednim nagibom ili s dvostrukim nagibom kako bi se izbjegle velike snježne površine u sredini.
- Za krovove s visokim i niskim rasponom treba koristiti manji nagib krova kako bi se spriječilo da se snijeg s visokih krovova previše nanosi na niske krovove, što bi rezultiralo prekomjernim lokalnim nakupljanjem.
- Nemojte postavljati ili smanjivati parapete, krovne izbočine itd. kako biste smanjili opasnost od nakupljanja snijega.
3. Izračun treba uzeti u obzir raspodjelu snježnog pokrivača
Glavna struktura i omotnica
&
Krovne ploče i podrožnice
&
Kruta okvirna kosa greda
- Thekonstrukcija portalnog čeličnog okviraima slabu sposobnost preopterećenja. Prilikom projektiranja glavne konstrukcije i ovojne konstrukcije posebnu pozornost treba obratiti na opterećenje snijegom u blizini parapeta, u blizini zida prigrađene kuće, visoke i niske krovove oblikovane visokim i niskim rasponima te oluke u kućama s više raspona. .
- Pri projektiranju portalnog okvira treba se strogo pridržavati zahtjeva iz članaka 4.3.2 i 4.3.3 《Izraženih specifikacija, treba uzeti u obzir koeficijent raspodjele snijega, akumulaciju snijega i opterećenja od nanosa.
- Za krovne podove i grede treba usvojiti koeficijent raspodjele snijega na temelju najnepovoljnijeg slučaja neravnomjerne raspodjele snijega.
- Kose grede krutog okvira treba obaviti prema ravnomjernoj raspodjeli snijega po cijelom rasponu, neravnomjernoj raspodjeli i ravnomjernoj raspodjeli snijega po polovici raspona.
4. Na odgovarajući način smanjite omjer širine i debljine prirubnica grede i stupa čeličnog okvira portala
- Članak 3.4.1 《Specifikacija izričito propisuje da među tlačnim pločama glavnog elementa okvira, omjer širine slobodnog izvlačenja tlačne prirubnice ploče I-oblika poprečnog presjeka prema njegovoj debljini ne smije biti veći od 15εk (εk je faktor korekcije kvalitete čelika, njegova vrijednost je kvadratni korijen omjera 235 prema vrijednosti granice tečenja u vrsti čelika).
- Članak 3.4.3 propisuje da kada kombinirani učinci seizmičkih djelovanja kontroliraju projektiranje konstrukcije, omjer širine slobodnog rastezanja ploče kompresijske prirubnice elementa I-oblika i njezine debljine ne smije biti veći od 13εk.
- S obzirom na veliku vjerojatnost i veliki intenzitet snježnih oborina u tom području, preporuča se da se građevina ne kontrolira kombinacijom seizmičkih djelovanja. Granica omjera širine i debljine odčelični stupovi i gredespojeni na čelične stupove (područja potrošnje energije od plastike) također bi se trebali temeljiti na 13εk (ekvivalent zahtjevima za otpornost na potres razine S3 ili razine 4) treba uzeti u obzir kako bi se povećala duktilnost strukture i spriječilo cjelokupno urušavanje konstrukcije.
5. Projektirano opterećenje treba uzeti u obzir potpuno nadvisivanje oluka
Nakupljanje snijega na krovu
&
Opterećenje ledom i snijegom velike gustoće
- U hladnom zimskom vremenu, oluci će se smrznuti zbog loše odvodnje, a ovdje će se nakupljati i snijeg s krova.
- Projekt treba u potpunosti uzeti u obzir opterećenje ledom i snijegom velike gustoće na vanjskom oluku, kao i moguće učinke dinamičkog opterećenja tijekom procesa uklanjanja snijega na krovu.
6. Čelične okvirne grede i stupovi, a stupovi otporni na vjetar mogu se opremiti kutnim podupiračima za poboljšanje stabilnosti strukture.
Ugradite kutne nosače
&
Poboljšajte stabilnost
&
Razmotrite bočni potisak koji se prenosi deformacijom grede
- Stabilnost konstrukcije čeličnog okvira izvan ravnine izravno utječe na nosivost konstrukcije. U tlačnim područjima krovnih dijagonalnih greda (kod vijenca i višerasponskog sljemena krova) ugraditi kutnike.
- Kutni nosači postavljeni s obje strane mogu smanjiti izračunatu duljinu male krovne nagnute grede izvan ravnine i poboljšati stabilnost pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva položaja oslonske točke i vlastitog omjera vitkosti.
- Slično tome, postavljanje kutnih podupirača na stupove čeličnog okvira i stupove otporne na vjetar također je učinkovita mjera za poboljšanje ukupne stabilnosti strukture.
- Ovdje treba napomenuti da kutne podupirače postavljene s jedne strane bočnog raspona trebaju u potpunosti uzeti u obzir utjecaj bočnog potiska koji se prenosi deformacijom greda.
7. Navedite zahtjeve za debljinu i čvrstoćukrovne ploče
- Ako debljina ili čvrstoća krovne ploče ne zadovoljava zahtjeve, pod djelovanjem opterećenja snijegom, to će uzrokovati prekomjernu deformaciju krovne profilirane čelične ploče, odvajanje kopče, pucanje brtve itd., što će rezultirati curenjem.
- Članak 11.1.4 《Izričitih specifikacija propisuje da mehanička svojstva podloga krovnih i zidnih ploča koje koriste obojane profilirane čelične ploče trebaju biti u skladu sa zahtjevima važeće nacionalne norme 《Konturirane čelične ploče za građevinarstvo izričito GB/T 12755 , a granica razvlačenja podloga ne smije biti manja od 350N/mm², a granica razvlačenja supstrata spojne ploče s uskočnim spajanjem ne smije biti manja od 500N/mm². To bi trebalo biti jasno navedeno u projektnoj dokumentaciji.
8. Osnovni tlak vjetra trebao bi biti pojačan 1,1 puta, a faktor pojačanja opterećenja vjetrom trebao bi zadovoljiti zahtjeve 《Općih specifikacija za građevinske konstrukcije ekspresno GB55001-2021
- Za vrijeme mećave, kombinacija opterećenja vjetrom i snijegom u isto vrijeme teži je test za sigurnost konstrukcije. Točna vrijednost opterećenja vjetrom je ključna.
- μw u formuli za izračun standardne vrijednosti opterećenja vjetrom u članku 4.2.1 《Izraženih specifikacija naziva se koeficijent opterećenja vjetrom, koji se razlikuje od koeficijenta tipa nosača opterećenja vjetrom μs u 《Izraženim specifikacijama za konstrukcijsko opterećenje zgrade GB{ {3}}.
- Thečelična strukturaportalnog okvira laka kuća je konstrukcija koja je relativno osjetljiva na opterećenje vjetrom. Stoga, pri proračunu glavnog čeličnog okvira, koeficijent 1,1 je odgovarajuće povećanje osnovnog tlaka vjetra, a ne faktor pojačanja opterećenja vjetrom. Prema 《Općim specifikacijama za inženjerske konstrukcije, izričit članak 4.6.5 GB55001-2012 propisuje da faktor pojačanja opterećenja vjetrom ne manji od 1,2 treba uzeti u obzir za glavnu nosivu konstrukciju.
- 《Izrazite specifikacije ne propisuju koeficijent opterećenja parapeta vjetrom. Tijekom projektiranja, vrijednost se može odrediti u skladu s odgovarajućim koeficijentom oblika opterećenja vjetrom u 《Specifikacijama konstrukcijskog opterećenja zgrade izražene GB50009-2012. Proračun opterećenja vjetrom krute konstrukcije vrata s višim parapetom trebao bi se temeljiti na 《Specifikacije ekspresne specifikacije i 《Specifikacije konstrukcijskog opterećenja građevine ekspresni dizajn ovojnice.
9. Krovne grede opremljene su dvoslojnim podupiračima
glavni čelični okvir
&
parapet
- Kako ne bi došlo do nestabilnosti greda, zatege i stege između greda treba postaviti na dijelove greda koji nose pritisak.
- Zbog pritiska na gornji dio grede pod kombinacijom vlastitog i živog opterećenja. Donji dio grede komprimiran je kombinacijom vlastitog opterećenja i opterećenja vjetrom. Ova dva radna uvjeta treba uzeti u obzir istovremeno, stoga treba koristiti dvoslojni sustav vezivanja.
- Kada je donja prirubnica grede spojena na ploču za oblaganje, ploča za oblaganje može zamijeniti funkciju donjeg sustava zatezanja, a može se osigurati samo gornji sustav za zatezanje.
- Osim učinkovitog povećanja stabilnosti greda izvan ravnine, dvoslojne spone također su korisne za korekciju i oporavak deformiranih greda nakon snježnih katastrofa.
10. Osigurati zahtjeve za pravovremeno uklanjanje snijega tijekom korištenja. Preporučuju se sigurnosne naprave za otapanje snijega ili čišćenje snijega
Hitno očistite snijeg
&
Grijanje kuće
&
Oprema za pričvršćivanje sigurnosnog užeta
- Gustoća snijega može se grubo izračunati kao 150㎏/m³. Na temelju osnovnog tlaka snijega od 60㎏/㎡ koji se u tom području javlja jednom u sto godina, projektirana debljina snijega je 40㎝.
- S obzirom na stabilnost i ekonomičnost krovnih greda, nagib krova portalnog čeličnog okvira općenito je blag (1/8~1/20), tako da čak ni snijeg na krovu sa slobodnim odvodom nije lako prirodno skliznuti.
- Kada je nakupljanje snijega na krovu veće od projektirane debljine, doći će do sigurnosnih opasnosti. Stoga bi jedinica za projektiranje trebala osigurati pravovremene zahtjeve za čišćenje snijega u projektnoj dokumentaciji na temelju stvarnih uvjeta projekta.
- Grijanje kuće može učinkovito smanjiti debljinu snijega ili se ciljani dizajn otapanja snijega može provesti u ključnim područjima kao što su oluci, tako da se otopljena snježna voda može glatko odvoditi i može smanjiti lokalno nakupljanje leda.
- Dizajn krova trebao bi unaprijed razmotriti mogućnost pričvršćivanja sigurnosnih užadi tijekom ručnog čišćenja snijega.
11. Mjere opreza za izradu i uporabu
Osiguranje kvalitete
&
Svijest o sigurnosti
Tijekom procesa izgradnje potrebno je osigurati kvalitetu izrade i ugradnje komponenti kako bi se izbjeglo pogoršanje konstrukcijskih performansi zbog nepravilne konstrukcije. Tijekom korištenja, korisnici bi trebali povećati svijest o sigurnosti i izbjegavati prekomjerno nakupljanje snijega na krovu ili druge aktivnosti koje mogu oštetiti strukturu.
Gustoća snijega i učinci snijega nošenog vjetrom
1. Gustoća snijega
Definicija
&
Raspon promjena
&
Važnost
&
Metode mjerenja
- Definicija:Gustoća snijega odnosi se na sadržaj vode po jedinici volumena u snježnom sloju na tlu, obično u gramima/kubnom centimetru.
- Raspon promjene:Gustoća snijega jako varira. Gustoća novonapadlog mekog snijega je mala, možda samo {{0}}.04-0.1 g/cm3, dok gustoća snijega tijekom otapanja može doseći 0.{ {4}}.7 g/kubični centimetar. Prosječna gustoća snijega je otprilike između 0.2-0.25 g/kubični centimetar.
- Važnost:Gustoća snijega važan je fizikalni parametar koji je od velike važnosti za istraživanje bilance vode u područjima prekrivenim snijegom, simulaciju otjecanja snijega, prognozu lavina i proračun opterećenja snijegom nagrađevine. U isto vrijeme, razumijevanje prostorno-vremenske distribucije gustoće snijega pomoći će u proučavanju prostorno-vremenske distribucije i racionalnog korištenja resursa snježne vode.
- Metoda mjerenja:Postoje dvije najčešće korištene metode za mjerenje gustoće snijega: metoda vaganja i bočni volumen otopljene snježne vode.
2. Učinak vjetra i snijega
Definicija
&
Proces formiranja
&
opasnosti
- Definicija:Snijeg nošen vjetrom odnosi se na prirodni fenomen jakih vjetrova koji nose snijeg, poznat i kao tok vjetra i snijega. To je relativno složena posebna tekućina koja je vrlo štetna. Prema intenzitetu i drugim aspektima može se podijeliti u tri kategorije: vjetar slabog puhanja, vjetar jakog puhanja i mećava.
- Proces formiranja:Nastanak snijega nošenog vjetrom povezan je s početnom brzinom vjetra i transportom snijega. Početna brzina vjetra odnosi se na kritičnu brzinu vjetra koja uzrokuje pokretanje čestica snijega, a povezana je s gustoćom, veličinom čestica, koeficijentom viskoznosti snijega i vanjskim uvjetima kao što su sunčevo zračenje, temperatura, hrapavost tla itd. Kada brzina vjetra dostigne početnu brzinu vjetra, strujanje zraka formirat će skupinu sićušnih vrtloga u vodoravnom i okomitom smjeru duž površine snijega, skupljajući čestice snijega i puštajući ih u različitim oblicima na tlo ili u prizemni sloj zraka.
- Opasnosti:Snijeg nošen vjetrom ima učinak preraspodjele prirodnog snježnog pokrivača i može stvoriti sloj snijega koji je deblji od prirodnog snježnog pokrivača. U isto vrijeme, snijeg nošen vjetrom također može uzrokovati katastrofe u poljoprivrednim područjima, kao što je transport velikih količina snijega s poljoprivrednog zemljišta i pašnjaka na druga mjesta, utječući na poljoprivredno zemljište kojem je snijeg potreban za skladištenje vode i zaštitu vlage u usjevima.
Ukratko, velika gustoća snijega i postojanje snježnog učinka nošenog vjetrom su klimatski fenomeni povezani sa snijegom, koji imaju određeni utjecaj na okoliš i ljudske aktivnosti. Zimi, posebno u područjima s velikim snježnim oborinama, potrebno je obratiti pozornost na promjene ovih pojava i njihove moguće utjecaje.
Kako izračunati opterećenje snijegom čelične konstrukcije lagane kuće s okvirom portala
Pri proračunu opterećenja snijegom na čeličnu konstrukciju aportalni okvir lagana kuća, potrebno je slijediti sljedeće korake:
Odredite osnovni tlak snijega
&
Uzmite u obzir koeficijent raspodjele snijega
&
Izračunajte standardnu vrijednost opterećenja snijegom
&
Razmotrite nakupljanje i topljenje snijega
&
Odrediti opterećenje snijegom na konstrukcijske elemente
1. Odredite osnovni tlak snijega:
Na temelju klimatskih uvjeta i povijesnih podataka o snježnim padalinama u tom području, konzultirajte lokalne specifikacije opterećenja građevinskih konstrukcija ili podatke iz meteorološkog odjela kako biste dobili osnovnu vrijednost tlaka snijega u tom području.
2. Uzmite u obzir koeficijent raspodjele snijega:
U skladu sa specifikacijama (kao što je GB 50009-2012), razmotrite koeficijent raspodjele snijega μr-krova. Ovaj koeficijent odražava neravnomjernu raspodjelu snijega na krovu.
3. Izračunajte standardnu vrijednost opterećenja snijegom:
Pomnožite osnovni tlak snijega s koeficijentom raspodjele snijega kako biste dobili standardnu vrijednost opterećenja snijegom. Ova vrijednost predstavlja težinu snijega po jedinici površine.
4. Razmotrite nakupljanje i topljenje snijega:
U određenim područjima, kao što su mjesta s velikom gustoćom snijega ili gdje postoji učinak snijega nošenog vjetrom, potrebno je dodatno razmotriti proces nakupljanja i otapanja snijega 5. Utjecaj na opterećenje snijegom.
5. Odredite opterećenja snijegom na konstrukcijske elemente:
- Zakrovne pločei gredama, opterećenja snijegom obično se izračunavaju na temelju najgoreg scenarija za neravnomjernu raspodjelu snijega.
- Za krovne nosače i lučne ljuske mogu se koristiti različite metode izračuna opterećenja snijega u skladu s raspodjelom snijega (kao što je ravnomjerna raspodjela pocijeli raspon, neravnomjerna raspodjela i ravnomjerna raspodjela preko polovine raspona).
- Za okvire i stupove, opterećenja snijega obično se izračunavaju na temelju jednolike raspodjele snijega po cijelom rasponu.
6. Izvedite kombinacije opterećenja:
Kombinirajte opterećenja snijegom s drugim vrstama opterećenja (kao što su vlastita težina, živa opterećenja i opterećenja vjetrom) kako biste odredili ukupno opterećenje konstrukcije. Općenito, opterećenja snijegom se preklapaju s drugim vrstama opterećenja u omjerima ili faktorima.
Imajte na umu da gornji koraci daju samo osnovni okvir, a specifične metode izračuna i vrijednosti parametara mogu varirati ovisno o regiji, vrsti zgrade i zahtjevima dizajna.
Stoga se u stvarnim izračunima preporuča pozvati se na lokalne propise o opterećenju građevinskih konstrukcija i priručnike za projektiranje ili se obratiti profesionalnom inženjeru građevine za smjernice i pomoć.
