מחשבון עומס שלג - חישוב משקל שלג על גג ובטיחות

מחשבון עומס שלג מעריך כמה שוקלת שכבת שלג על גג, דק או משטח אופקי אחר. הוא מחשב את המשקל הכולל משלושה מספרים: עומק השלג, גודל המשטח וצפיפות השלג.

מה משמעותו של עומס שלג

"עומס שלג" הוא המשקל שהשלג שהצטבר מפעיל על מבנה. יש לכך חשיבות משום שגגות ודקים מתוכננים לשאת כמות מסוימת של משקל בלבד, לפני שהם עלולים להתכופף או לקרוס. שלג טרי קל ואוורירי. שלג ישן, רטוב או שנדחס ברוח כבד הרבה יותר באותו עומק. מחשבון שמבקש רק את העומק, בלי להביא בחשבון את הצפיפות, עלול להמעיט במידה רבה במשקל האמיתי.

מחשבון זה מציג את המשקל הכולל של השלג המונח על המשטח, בליברות או בקילוגרמים. הוא אינו מציג כשלעצמו לחץ לכל רגל רבוע, אף שאפשר למצוא ערך זה באמצעות חילוק פשוט (ראו להלן).

כיצד לחשב עומס שלג

המחשבון משתמש בנוסחה הזאת:

$W = d \times l \times w \times \rho$

כאשר W הוא המשקל הכולל, d הוא עומק השלג, l הוא אורך המשטח, w הוא רוחבו ו-ρ היא צפיפות השלג.

לפני הכפל, המחשבון ממיר את העומק לאותה יחידה שבה נמדדים האורך והרוחב, כדי שהיחידות יצטמצמו כראוי:

• יחידות אימפריאליות: העומק מוזן באינצ'ים ומומר לרגל באמצעות חלוקה ב־12. האורך והרוחב נמדדים ברגל, הצפיפות נמדדת בליברות לרגל מעוקבת (lb/ft³), והתוצאה היא בליברות.
• יחידות מטריות: העומק מוזן בסנטימטרים ומומר למטרים באמצעות חלוקה ב־100. האורך והרוחב נמדדים במטרים, הצפיפות נמדדת בקילוגרמים למטר מעוקב (kg/m³), והתוצאה היא בקילוגרמים.

שטח המשטח הוא פשוט האורך כפול הרוחב.

ערכי צפיפות שלג

צפיפות השלג תלויה במידת הטריות, הרטיבות או הדחיסה שלו. המחשבון מציע שלושה ערכים מוגדרים מראש, וכן אפשרות מותאמת אישית:

שלג רטוב וכבד צפוף בערך פי שישה מאבקה קלה, ולכן אותה שכבה של שלג כבד שוקלת בערך פי שישה.

דוגמה פתורה

נניח מקטע גג אופקי שאורכו 10 רגל (3 m) ורוחבו 10 רגל (3 m), המכוסה ב־6 אינצ'ים (15 cm) של שלג בינוני (ששקע).

1. המרת העומק לרגל: 6 ÷ 12 = 0.5 רגל (0.15 m)
2. מציאת השטח: 10 × 10 = 100 רגל רבוע (9.3 m²)
3. הכפלה בצפיפות: 0.5 × 100 × 12.5 lb/ft³ (200 kg/m³) = 625 lb (283 kg)

ביחידות מטריות, נניח משטח שאורכו 4 מטרים ורוחבו 3 מטרים, המכוסה ב־15 סנטימטרים של שלג בינוני.

1. המרת העומק למטרים: 15 ÷ 100 = 0.15 m
2. מציאת השטח: 4 × 3 = 12 m²
3. הכפלה בצפיפות: 0.15 × 12 × 200 kg/m³ = 360 kg

המרת התוצאה לליברות לרגל רבוע

תקני בנייה ודירוגי כושר הנשיאה של גגות נכתבים בדרך כלל כלחץ, כגון ליברות לרגל רבוע (psf) או קילופסקל, ולא כמשקל כולל. כדי להמיר את תוצאת המחשבון לצורה זו, יש לחלק את המשקל הכולל בשטח המשטח.

בדוגמה הראשונה לעיל: 625 lb (283 kg) ÷ 100 רגל רבוע (9.3 m²) = 6.25 psf. זהו הנתון שיש להשוות לכושר הנשיאה המדורג של הגג, ולא המשקל הכולל של 625 lb (283 kg).

שאלות נפוצות

האם המחשבון מציג ערך לחץ כמו psf, או משקל כולל?

הוא מציג משקל כולל, בליברות או בקילוגרמים. יש לחלק את המספר הזה בשטח המשטח (אורך × רוחב) כדי לקבל ערך לחץ כגון ליברות לרגל רבוע.

מדוע צפיפות השלג חשובה כל כך?

משום שאותה שכבת עומק של שלג יכולה לשקול משקלים שונים מאוד, בהתאם למידת הרטיבות או הדחיסה שלה. רגל של אבקה טרייה קלה. רגל של שלג רטוב וספוג גשם יכולה לשקול פי כמה. שימוש בערך הצפיפות השגוי עלול להוביל לתוצאה שגויה מאוד.

כיצד אפשר למדוד את עומק השלג במדויק?

יש למדוד ישר מטה עד למשטח באמצעות סרגל או מקל בכמה נקודות, הרחק מערימות שלג שנוצרו מסחיפת רוח, ולחשב את ממוצע המדידות. שלג שנסחף יכול להיות עמוק בהרבה בפינה אחת מאשר בשאר המשטח.

האם יש צורך אי פעם בערך צפיפות מותאם אישית?

כן. שלושת הערכים המוגדרים מראש הם הערכות כלליות. צפיפות מדויקת יותר, אם היא ידועה מדוח מזג אוויר מקומי או ממדידה ישירה, מספקת משקל כולל מדויק יותר.

האם מחשבון זה יכול להחליף מהנדס מבנים?

לא. הוא רק מכפיל את העומק, השטח והצפיפות. הוא אינו מביא בחשבון את כושר הנשיאה התכנוני של הגג, את השיפוע שלו, את דפוסי הצטברות השלג או את מצב השלד שלו. מהנדס מבנים או תקן הבנייה המקומי הם המקור המתאים לקביעה אם גג מסוים בטוח תחת עומס שלג נתון.

מה ההבדל בין עומס שלג על הקרקע לעומס שלג על הגג?

עומס שלג על הקרקע הוא העומק והמשקל של שלג המונח על קרקע פתוחה ומפולסת. עומס שלג על הגג בדרך כלל נמוך יותר, משום שהרוח ושיפוע הגג מסלקים חלק מהשלג, וחום מהמבנה יכול להמיס חלק ממנו. מהנדסים מחילים גורמי התאמה כדי להמיר נתון של עומס שלג על הקרקע לערך תכן עבור גג.