اثر بار برف بر سازه چگونه است؟

بار برف چیست؟

بارگذاری و اعمال بارهای وارده بر سازه برای مهندسان در هنگام طراحی سازه های ساختمانی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

به طور کلی بارهای وارده به یک سازه  به دو دسته بارهای ثقلی و بار جانبی تقسیم بندی تقسیم میشوند که از جمله ی بارهای    میتوان به بار برف اشاره داشت.

بار برف نیز همانند بار زلزله و بار باد حائز اهمیت است که در این مقاله از شهر نوین عمران ومعماری قصد داریم تا شما مهندسان عمران را با بار برف و خصوصیات آن آشنا کنیم.

مناطق سردسیر در فصل زمستان برف گیرترهستند و زمانی که برف بر بام ساختمان می نشیند باری را تحت عنوان بار برف بر بام سازه وارد میکند.

بنابراین بار برف برای ساختمان های این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا اگر بارف برف برای ساختمان های این مناطق در نظر گرفته نشود ممکن است باعث تخریب و ریزش سقف ساختمان شود. پس میتوان گفت که یکی از بارهای تاثیر گذار بر سازه بار برف است که در هنگام طراحی سازه و انجام محاسبات بارگذاری سازه باید در نظر گرفته شود.

بار برف بام 

برای محاسبه بار برف باید به مبحث ۶ مقرارت ملی ساختمان که در مورد بارگذاری سازه ای میباشد، مراجعه کنیم.

در مبحث ششم، بار برف  به دو دسته بار برف زمین و بار برف بام تقسیم بندی شده است که به توضیح هر یک میپردازیم:

1. بار برف زمین 

بار برف زمین Pg ، وزن لایه برف بر روی سطح افقی زمین است که ، براساس آمار موجود در منطقه ، احتمال تجاوز آن در سال برابر ۲ درصد باشد.

1. باربرف بام 

بار برف برروی بام Pr  ، با توجه به شیب و دمای بام ، برف گیری  و اهمیت سازه ، برای هر مترمربع تصویر افقی سطح آن ، به کمک رابطه زیر بدست میآید:

 

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

1. Is : ضریب اهمیت
2. Ce : ضریب برفگیری
3. Ct : ضریب شرایط دمایی
4. Cs : ضریب شیب

نکته ی بسیار مهم این است که بار برف Pr بیانگر بار برف متوازن میباشد که به عنوان یک احتمال  در بارگذاری در نظر گرفته میشود.

 

تقسیم بندی مناطق کشور برای محاسبه بار برف چگونه است؟

زمانی که به مبحث ششم مراجعه میکنیم ، در ابتدای کار با جدولی طولانی روبرو میشویم . در این جدول با توجه به شرایط آب و هوایی، مناطق کشوربه شش منطقه تقسیم میشوند که شامل منطقه یک تا شش میباشد.

بنابراین در ابتدای محاسبه باربرف باید منطقه سازه را با توجه به جدول زیر تعیین کنید:

شهر	منطقه
آستارا	۵
اراک	۴
اردبیل	۵
اردستان	۲
ارومیه	۴
اسلام آباد غرب	۴
اصفهان	۳
الیگودرز	۵
امیدیه	۱
انار	۲
اهر	۴
اهواز	۲
ایرانشهر	۱
ایلام	۴
ایوان غرب	۳
آبادان	۲
آباده	۳
آبعلی	۵
آستانه اشرفیه	۵
انزلی	۴
بافت	۳
بافق	۲
بانه	۵
بجنورد	۴
بروجرد	۴
بستان	۲
بشرویه	۲
بم	۲
بندر عباس	۱
بندر لنگه	۱
بوشهر	۱
بیجار	۴
بیرجند	۲
پیرانشهر	۵
تبریز	۴
تربت جام	۴
تربت حیدریه	۳
تکاب	۴
تهران جنوب	۴
تهران شمال	۴
جاسک	۱
جلفا	۴
جیرفت	۲
چابهار	۱
خاش	۱
خدابنده	۴
خرم آباد	۴
خرم دره	۴
خلخال	۵
خور بیابانک	۱
خور بیرجند	۲
خوی	۴
داران	۵
درود	۵
دزفول	۳
دهلران	۳
دو گنبدان	۲
رامسر	۴
رامهرمز	۲
رباط پشت بام	۲
رشت	۵
رفسنجان	۳
روانسر	۴
زابل	۲
زرینه اوباتو	۵
زنجان	۴
سبزوار	۳
سراب	۴
سراوان	۱
سرپل ذهاب	۳
سرخس	۳
سردشت	۶
سقز	۵
سمنان	۳
سنندج	۴
سیرجان	۴
شاهرود	۳
شهر بابک	۳
شهرکرد	۴
شیراز	۳
طبس	۲
فردوس	۲
فسا	۳
فیروزکوه	۴
قائن	۲
قراخیل	۴
قروه	۴
قزوین	۴
قم	۳
قوچان	۴
کاشان	۳
کاشمر	۲
کرج	۴
کرمان	۳
کرمانشاه	۴
کنگاور	۴
کهنوج	۱
کوهرنگ	۶
گرگان	۳
گرمسار	۳
گلپایگان	۵
گلمکان	۴
گناباد	۲
لار	۱
ماکو	۴
مراغه	۴
مریوان	۵
مسجدسلیمان	۳
مشهد	۴
ملایر	۴
مهاباد	۴
میانه	۴
نایین	۲
نهاوند	۴
نهبندان	۲
نیشابور	۴
همدان	۴
همدان نوژه	۴
یاسوج	۴
یزد	۲

 

شما جزء کدام یک از مناطق بالا محسوب می شوید؟

 

چگونگی تعیین بار برف زمین با توجه به نوع منطقه

وزن لایه برف بر روی سطح زمین را بار برف زمین میگویند که بر اساس آمار موجود در هر منطقه احتمال تجاوز آن از دو درصد در سال وجود دارد.

حال با توجه به جدول بالا و تعیین منطقه به تعیین ضریب بار برف زمین ( P_g ) میپردازیم:

1.  منطقه ۱ (برف نادر) :                         ۰٫۲۵ کیلونیوتن بر متر مربع
2. منطقه ۲ (برف کم) :                           ۰٫۵ کیلونیوتن بر متر مربع
3. منطقه ۳ (برف متوسط) :                      ۱ کیلونیوتن بر متر مربع
4. منطقه ۴ (برف زیاد) :                         ۱٫۵ کیلونیوتن بر متر مربع
5. منطقه ۵ (برف سنگین) :                       ۲ کیلونیوتن بر متر مربع
6. منطقه ۶ (برف فوق سنگین) :                  ۳ کیلونیوتن بر متر مربع

روش تعیین ضریب اهمیت ساختمان با توجه به خطر پذیری سازه برای محاسبه بار برف

ساختمان ها با توجه به کاربری های متفاوت داری خطر پذیری متفاوتی هستند که به چهار گروه زیر تقسیم بندی میشوند:

ساختمان با اهمیت خیلی زیاد (گروه ۱)

از جمله ساختمان ها با ضریب اهمیت خیلی زیاد میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

• بیمارستان‌ها و مراکز درمانی
• مراکز آتش نشانی
• مراکز و تاسیسات آب رسانی
• نیروگاه‌ها و تاسیسات برق رسانی
• برج‌های مراقبت فرودگاه.
• مراکز مخابرات
• تاسیسات نظامی و انتظامی
• صدا و سیما
• تاسیسات هسته‌ای و کارخانجات تولید کننده مواد شیمیای خاص

 

ساختمان‌ها با اهمیت زیاد (گروه ۲)

ساختمان ها با کاربری های زیر و مشابه آن جزء ساختمان ها با اهمیت زیاد محسوب میشوند مانند:

 

• مدارس، مساجد، استادیوم ها، ترمینال مسافربری، سینما و..، تخریب این سازه موجب افزایش تلفات جانی می‌شود.
• موزه ها، کتابخانه‌ها و…، که موجب هدر رفتن ثروت یا مدارک ملی می‌شود.
• پالایشگاه ها، مراکز گاز رسانی و..، که موجب آتش سوزی و یا آلودکی محیط زیست شود.

 

 

ساختمان‌ها با اهمیت متوسط (گروه ۳)

از جمله ساختمان هایی با ضریب اهمیت متوسط میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساختمان‌های مسکونی
• هتل ها
• ساختمان‌های اداری
• و …

 

ساختمان‌های با اهمیت کم ( گروه ۴)

سازه هایی که خرابی آنها تلفات جانی و خسارات مالی نسبتا کمی را به همراه دارند جزء این دسته محسوب میشوند که  از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• مرغداری
• سازه‌های موقت
• سازه هایی با مدت بهربرداری زیر دو سال
• انبارهای کشاورزی
• و…

 

 

روش تعیین ضریب اهمیت بار برف

پس از تعیین خطر پذیری سازه با توجه به جدول زیر ضریب اهمیت بار برف ( I_S ) را مشخص میکنیم:

گروه خطر پذیری	ضریب اهمیت بار برف ( IS )
۱	۱٫۲
۲	۱٫۱
۳	۱
۴	۰٫۸

 

یکی از بارهای وارده بر سازه بار زلزله است برای مطالعه بیشتر با شهر نوین عمران و معماری همراه باشید.

ضریب برف گیری بام ساختمان

جهت محاسبه بار برف وارده بر سازه، ضریب برفگیری بام ساختمان ( Ce ) با توجه به اینکه سازه در چه نوع ناهمواری محیطی قرار دارد و با توجه به نوع برفگیری بام از جدول زیر تعیین میشود که در ادامه به توضیح انواع ناهمواری محیطی و انواع بام های برفگیر میپردازیم.

 

گروه ناهمواری محیطی	بام برف ریز	بام نیمه برف گیر	بام برف گیر
زیاد	۰٫۹	۱	۱٫۲
متوسط	۰٫۹	۱	۱٫۱
کم	۰٫۸	۰٫۹	۱

 

انواع ناهمواری محیطی

ساختمان ها از نظر ناهمواری های محیطی به سه دسته زیر تقسیم میشوند:

گروه ناهمواری زیاد

محیط شهری و حومه شهری، محیط باغ، جنگل و سایر محیط های شامل ناهمواری و موانع متعدد با ارتفاع ۹ متر یا بیشتر

گروه ناهمواری متوسط

محیط با موانع پراکنده با ارتفاع عموماً کمتر از ۹ متر

گروه ناهمواری کم

محیط مستوی بدون موانع از قبیل دریا و دریاچه، باتلاق و نمکزار

انواع بام های برف گیر

ساختمان ها از نظر نوع بام به سه دسته زیر تقسیم میشوند:

بام برف ریز

بام برف ریز بالاتر از محیط اطراف است و محافظتی از اطراف وجود ندارد.

بام برف گیر

بام برف گیر از تمام جوانب پایین تر از موانع متصل به آن و یا موانع اطراف میباشد.

بام نیمه برف گیر

بامی که نه برف ریز باشد و نه برف گیر جزء بام نیمه برف گیر محسوب میشود.

 

ضریب شرایط دمایی برای محاسبه بار برف

با توجه به روش نگهداری سازه در طول عمر مفیدش، ضریب شرایط دمایی ( Ct ) با توجه به جدول زیر تعیین میشود:

تمام ساختمان ها به جز موارد زیر	۱
سازهایی که همیشه در دمای کمی بالاتر از صفر درجه سانتی گراد نگهداری میشوند.	۱٫۱
سازه هایی با زیر بام باز و سازه های بدون گرمایش	۱٫۲
سازه هایی که همیشه دمای آنها زیر صفر درجه نگهداشته میشوند.	۱٫۳

 

اگر علاقه دارید بار باد را بیشتر بشناسید با شهر نوین عمران و معماری همراه باشید.

 

ضریب شیب بام جهت محاسبه بار برف

پیش از محاسبه ضریب شیب بام باید بدانیم بام سازه در حال طراحی جزء کدام یک از موارد زیر است:

• بام مسطح
• بام با سطح لغزنده
• بام با سطح شیبدار بدون مانع
• بام با سطح شیبدار با مانع
• بام قوسی
• بام کنگره ای
• با شیب دار دندانه ای
• بام های دارای طره در لبه پایین بام

جهت مطالعه بیشتر در مورد بار برف و روش محاسبه ضریب شیب بام مبحث ششم مقررات ملی ساختمان مراجعه نمایید.

 

روش محاسبه بار برف بام

پس محاسبه ضرایبی که در بالا درباره آنها صحبت کردیم به محاسبه بار برف بام ( Pr ) با فرمول زیر میپردازیم:

 

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