تعریف بار نامتوازن برف در عمران

بار نامتوازن برف چیست؟
هنگام بارش برف و تجمع ذرات آن بر روی بام های دارای شیب دو یا چند طرفه (مانند شیروانی)، بام های قوسی، بام های دندانه دار، کنگره ای، تاوه چین دار و گنبدها، بار برف به صورت یکنواخت بر روی بام توزیع نمی شود.

به بار اعمال شده در این حالت، «بار نامتوازن برف» (Unbalanced Snow Load) می گویند.

البته یکنواخت با غیر یکنواخت بودن بارگذاری برف در ساختمان به عوامل هندسی و محیطی نظیر شیب بام و جهت وزش باد بستگی دارد.

محاسبه بار نامتوازن برف برای بام های دارای شیب دو یا چند طرفه:
به منظور محاسبه بارگذاری برف در شرایط نامتوازن نکات زیر را در نظر داشته باشید:

در صورتی که شیب بام بیشتر از 4 درصد و کمتر از 60 درصد باشد، نیازی به محاسبه حالت بار نامتوازن برف نیست.

در صورتی که فاصله افقی بین تاج و پای شیب کمتر از 6 متر باشد و از تیرهای با تکیه گاه ساده بین تاج و پای شیب استفاده شود:

• بار نامتوازن یکنواخت برف برای بخش پشت به باد برابر با IsPg است.
• برای بخش رو به باد، بارگذاری نامتوازن در نظر گرفته نمی شود.

در صورتی که شرایط بام مطابق با دو حالت معرفی شده نباشد، بار نامتوازن در بخش رو به باد برابر 0.3Pr در نظر گرفته می شود.

برای بخش پشت به باد، محاسبه بار نامتوازن کمی متفاوت است.

مقدار بارگذاری برف نامتوازن پشت به باد از جمع بار متوازن با سربار خواهد بود:

Pr+γhd√i

• i: شیب سقف (تانژانت زاویه شیب)
• hd: ارتفاع انباشت برف

ارتفاع انباشت برف بر حسب متر از زاویه زیر به دست می آید:

hd=123√lu4√1000Pg+50−0.5

• hd: ارتفاع انباشت برف.
• lu: فاصله افقی تاج از پای شیب (در صورت کمتر بودن این مقدار از 6 متر، همان 6 متر در نظر گرفته می شود).
• Pg: بار برف زمین.

بار نامتوازن پشت به باد در فاصله افقی زیر رخ اعمال می شود:

8hd/(3√i)

محاسبه بار نامتوازن برف برای بام های قوسی:
هنگام محاسبه بار برف بام های قوسی نکات خاصی وجود دارند که باید مد نظر قرار گیرند. به عنوان مثال، ضریب شیب Cs در این بام ها با توجه به شیب قوس در طول آن ها تعیین می گردد.

برای موارد زیر، بار برف لحاظ نمی شود:

• بخش های دارای شیب بیشتر از 70 درجه.
• خط اتصال دهنده تاج به پای قوس کمتر از 10 درجه و یا بیشتر از 60 درجه.
• بخش های رو به باد.

در صورتی که بام قوسی شرایط محاسبه بار برف را داشته باشد، فرمول بار نامتوازن برای بخش پشت به باد به شیب پای بام بستگی خواهد داشت.

به این ترتیب، برای هر یک از حالت های زیر داریم:

شیب پای بام کمتر از 30 درجه:

• بار برف در تاج شیب: 0.5Pr.
• بار برف در پای شیب: 2Pr/Ce (در این رابطه Cs برابر 1 در نظر گرفته شده است).
• بار برف به طور خطی از تاج شیب تا پای شیب افزایش می یابد.

شیب پای بام بین 30 تا 70 درجه:

• بار برف در تاج شیب: 0.5Pr.
• بار برف در پای شیب تا زاویه 30 درجه: 2Pr/Ce (در این رابطه Cs برابر 1 در نظر گرفته شده است).
• بار برف به طور خطی از تاج شیب تا محل شیب 30 درجه افزایش می یابد. سپس با کاهش خطی به مقدار 2Pr/ce در پای بام می رسد (بسته به ce).

شیب پای بام بیشتر از 70 درجه:

• تا زاویه کمتر از 70 درجه، بار برف بخش های مختلف مطابق با دو مورد قبلی محاسبه می شود.
• پس از زاویه 70 درجه، بار برف صفر خواهد بود.

نکته: در صورت کم بودن فاصله قائم پای بام با سطح زمین (کمتر از 1 متر)، بار برف در ساختمان پس از زاویه 30 درجه برابر با مقدار محاسبه شده برای همان زاویه 30 درجه خواهد بود.

محاسبه بار نامتوازن برف برای بام های دندانه ای:
در صورت وجود شیب کمتر از 3 درصد در بام های دندانه ای، کنگره ای و تاوه چین دار، بار نامتوازن برف محاسبه نمی شود.

ضریب شیب Cs برای این نوع بام هموار برابر 1 است. بار متوازن بام های داندانه ای برابر Pr در نظر گرفته می شود.

شدت بار برف نامتوازن نیز از Pr/2 در تاج دندانه ها به صورت خطی تا 2Pr/Ce در قعر دندانه ها افزایش می یابد.

محاسبه بار نامتوازن برف برای گنبد:
به منظور محاسبه بار برف نامتواز برای گنبدها، این نوع بام به صورت چهار قطاع 90 درجه در نظر گرفته می شود.

به این ترتیب می توان هر قطاع را به عنوان یک قوس در نظر گرفت و آن ها به صورت پشت به باد بارگذاری کرد.

در این محاسبات، زاویه پشت به باد برابر 135 درجه خواهد بود. بنابراین، ابتدا بار نامتوازن یک قطاع 90 درجه به طور کامل مطابق با محاسبات بام های قوسی تعیین می شود.

بار برف از لبه اتصال قطاع مورد نظر با دو قطاع مجاور تا میانه آن ها به تدریج تا مقدار صفر کاهش می یابد.