חשב את משקל השלג המצטבר על גגות, דקים ושטחים אחרים בהתבסס על עומק השלג, ממדי השטח וסוג החומר כדי להעריך את בטיחות המבנה.
חשב את משקל השלג על פני שטח בהתבסס על עומק השלג, ממדי השטח וסוג החומר.
מחשבון עומס שלג הוא כלי חיוני עבור בעלי נכסים, אדריכלים, מהנדסים וקבלנים באזורים שחווים שלג משמעותי. מחשבון זה עוזר לקבוע את המשקל של שלג מצטבר על גגות, דקים ומבנים אחרים, מה שמאפשר תכנון נכון והערכה של בטיחות. הבנת עומס השלג חיונית למניעת נזק מבני, להבטחת עמידה בקוד הבנייה ולשמירה על הבטיחות במהלך חודשי החורף.
עומס שלג מתייחס לכוח כלפי מטה שמופעל על ידי שלג מצטבר על פני השטח של מבנה. משקל זה משתנה באופן משמעותי בהתאם לגורמים כמו עומק השלג, סוג השלג (טרי, דחוס או רטוב) וחומר פני השטח וההטיה. מחשבון עומס השלג שלנו מספק דרך פשוטה להעריך את העומס הזה באמצעות ערכי צפיפות ומאפייני חומר שנקבעו מדעית.
בין אם אתם מתכננים מבנה חדש, מעריכים אחד קיים או פשוט סקרנים לגבי המשקל שגגכם תומך בו במהלך שלג כבד, מחשבון זה מציע תובנות יקרות ערך לגבי מתח מבני פוטנציאלי. על ידי הבנת עומס השלג, תוכלו לקבל החלטות מושכלות לגבי זמני הסרת שלג וצרכי חיזוק מבני.
חישוב עומס השלג משתמש בגישה פיזיקלית בסיסית, המשלבת את נפח השלג עם הצפיפות שלו ומביאה בחשבון את מאפייני חומר פני השטח. הנוסחה הבסיסית היא:
צפיפות השלג משתנה באופן משמעותי בהתאם לסוגו:
| סוג שלג | צפיפות במטרים רבועים (ק"ג/מ³) | צפיפות בפאונד לרגל מעוקבת (lb/ft³) |
|---|---|---|
| שלג טרי | 100 | 6.24 |
| שלג דחוס | 200 | 12.48 |
| שלג רטוב | 400 | 24.96 |
סוגי פני השטח השונים משפיעים על אופן הצטברות והפצת השלג:
| סוג משטח | מאפיין חומר |
|---|---|
| גג שטוח | 1.0 |
| גג משופע | 0.8 |
| גג מתכת | 0.9 |
| דק | 1.0 |
| פאנל סולארי | 1.1 |
נחשב את עומס השלג עבור גג שטוח עם הפרמטרים הבאים:
שלב 1: חישוב שטח הפנים שטח פנים = אורך × רוחב = 20 רגל × 20 רגל = 400 רגל²
שלב 2: חישוב נפח השלג נפח = שטח פנים × עומק = 400 רגל² × 1 רגל = 400 רגל³
שלב 3: חישוב עומס השלג עומס שלג = נפח × צפיפות שלג × מאפיין חומר עומס שלג = 400 רגל³ × 6.24 lb/ft³ × 1.0 = 2,496 lb
לכן, עומס השלג הכולל על הגג שטוח זה הוא 2,496 פאונד או כ-1.25 טון.
מחשבון עומס השלג שלנו נועד להיות אינטואיטיבי וקל לשימוש. עקבו אחרי הצעדים הבאים כדי לחשב את עומס השלג על המבנה שלכם:
בחרו מערכת יחידות: בחרו בין מערכת אימפריאלית (אינצ'ים, רגליים, פאונדים) או מערכת מטרית (סנטימטרים, מטרים, קילוגרמים) לפי העדפתכם.
הזינו את עומק השלג: הזינו את עומק השלג שהצטבר על המבנה שלכם. ניתן למדוד זאת ישירות או להשיג מדיווחים מקומיים על מזג האוויר.
ציינו את מידות השטח: הזינו את האורך והרוחב של שטח הפנים (גג, דק וכו') המכוסה בשלג.
בחרו את סוג השלג: בחרו את סוג השלג מתוך תפריט הנפתח:
בחרו את חומר המשטח: בחרו את סוג חומר המשטח מתוך האפשרויות המוצעות:
צפו בתוצאות: המחשבון יציג מיד:
העתיקו את התוצאות: השתמשו בכפתור ההעתקה כדי לשמור את תוצאות החישוב לרשומות שלכם או לשתף עם אחרים.
מחשבון עומס השלג משמש למגוון מטרות מעשיות בתחומים שונים ובסיטואציות שונות:
הערכת בטיחות גג: בעלי בתים יכולים לקבוע מתי הצטברות של שלג מתקרבת לרמות מסוכנות שדורשות הסרה.
תכנון דקים ומרפסות: חישוב דרישות העמסה עבור מבנים חיצוניים באזורים מושלגים.
עיצוב ג garages ושמירה: לוודא שהמבנים הנלווים יכולים לעמוד בעומסי שלג צפויים באזור שלכם.
החלטות רכישת בית: הערכת דרישות תחזוקה חורפיות ועמידות מבנית של בתים פוטנציאליים באזורים מושלגים.
עיצוב מבנים מסחריים: אדריכלים ומהנדסים יכולים לוודא שמערכות הגג עומדות בדרישות קוד הבנייה המקומיות עבור עומסי שלג.
ניטור גגות במחסנים: מנהלי מתקנים יכולים לעקוב אחרי הצטברות של שלג ולתכנן הסרה לפני שהעומסים מגיעים לספים קריטיים.
התקנת פאנלים סולאריים: לקבוע אם מבנים קיימים יכולים לתמוך גם בפאנלים סולאריים וגם בעומסי שלג צפויים.
הערכת ביטוח: מתאמי ביטוח יכולים להעריך סיכונים פוטנציאליים ותביעות הקשורות לנזק מעומס שלג.
בעל נכס בקולורדו מחזיק בקוטג' הררי עם גג שטוח של 30' × 40'. לאחר סופת שלג כבדה שהניחה 18 אינצ'ים של שלג רטוב, הוא צריך לקבוע אם הגג עלול להיות בסיכון.
באמצעות מחשבון עומס השלג:
החישוב מראה:
זה עולה על קיבולת העיצוב הטיפוסית של גג מגורים של 30-40 lb/ft² באזורים רבים, מה שמעיד על כך שצריך לשקול להסיר שלג כדי למנוע נזק מבני פוטנציאלי.
בעוד שמחשבון זה מספק הערכה פשוטה של עומסי שלג, ישנן גישות חלופיות לסיטואציות שונות:
קודי בנייה מקומיים מפרטים דרישות עומס שלג על בסיס נתונים היסטוריים עבור האזור שלך. ערכים אלו לוקחים בחשבון גורמים כמו גובה, חשיפה לתנאי שטח ודפוסי אקלים מקומיים. התייעצות עם קודים אלו מספקת ערך סטנדרטי לתכנון מבני, אך אינה לוקחת בחשבון את תנאי השלג בפועל במהלך אירועי מזג האוויר הספציפיים.
עבור מבנים קריטיים או גאומטריות גג מורכבות, מהנדס מבנים מקצועי יכול לבצע ניתוח מפורט שלוקח בחשבון:
חלק ממערכות ניהול בניינים מתקדמות משתלבות עם תחנות מזג האוויר המקומיות כדי לספק הערכות עומס שלג בזמן אמת על בסיס מדידות משקעים ונתוני טמפרטורה. מערכות אלו יכולות להפעיל התראות אוטומטיות כאשר העומסים מתקרבים לספים קריטיים.
חיישני עומס יכולים להיות מותקנים על מבנים גגיים כדי למדוד ישירות את העומס. מערכות אלו מספקות נתוני עומס אמיתיים ולא הערכות, ויכולות להיות בעלות ערך במיוחד עבור מבנים מסחריים גדולים שבהם גישה לגג קשה.
הגישה השיטתית לחישוב ולעיצוב עבור עומסי שלג התפתחה באופן משמעותי לאורך הזמן, מונעת על ידי התקדמות בידע ההנדסי ולצערנו, על ידי כישלונות מבניים במהלך אירועי שלג קיצוניים.
במאה ה-20 המוקדמת, קודי בנייה החלו לכלול דרישות עומס שלג בסיסיות המבוססות בעיקר על תצפיות וניסיון ולא על ניתוח מדעי. תקנים מוקדמים אלו לעיתים קרובות ציינו דרישות עומס אחידות ללא קשר לתנאים מקומיים או מאפייני בניין.
בשנות ה-40 וה-50 החלה תקופה של גישות מדעיות יותר לחישוב עומסי שלג. חוקרים החלו לאסוף ולנתח נתונים על צפיפות שלג, דפוסי הצטברות ותגובות מבניות. תקופה זו סימנה את המעבר משיטות אמפיריות לשיטות אנליטיות יותר.
החברה האמריקאית להנדסה אזרחית (ASCE) פרסמה את התקן הראשון שלה לעומס שלג בשנת 1961, אשר מאז התפתח לתקן ASCE 7 שבו נעשה שימוש נרחב כיום. תקן זה הציג את הרעיון של עומסי שלג על הקרקע המותאמים על ידי גורמים לחשיפה, תנאים תרמיים, חשיבות והטיית גג.
מדינות שונות פיתחו את התקנים שלהן לחישוב עומסי שלג:
תקנים אלו חולקים עקרונות דומים אך מתאימים לתכונות שלג אזוריות ולפרקטיקות בנייה.
חישוב עומסי שלג מודרני ממשיך להתפתח עם:
פיתוח כלים נגישים לחישוב, כמו מחשבון עומס השלג הזה, מייצג את הצעד האחרון בהפיכת מידע בטיחותי קריטי זה זמין לקהל רחב יותר.
קיבולת העמסה של גג תלויה בעיצובו, גילו ומצבו. רוב הגגות המגורים באזורים מושלגים מתוכננים לתמוך ב-30-40 פאונד לרגל רבועה, מה שמתאים לכ-3-4 רגלים של שלג טרי או 1-2 רגלים של שלג רטוב וכבד. מבנים מסחריים לעיתים קרובות יש להם קיבולות גבוהות יותר. עם זאת, הקיבולת האמיתית של הגג הספציפי שלכם צריכה להתברר על ידי התייעצות עם תוכניות הבניין שלכם או מהנדס מבנים.
סימנים אזהרה לכך שעומס השלג עשוי להתקרב לרמות קריטיות כוללים:
כן, זווית הגג משפיעה באופן משמעותי על עומס השלג. גגות משופעים נוטים לשחרר שלג בצורה יותר יעילה, מה שמפחית את העומס המצטבר. זו הסיבה לכך שגגות משופעים יש להם מאפיין חומר נמוך יותר (0.8) במחשבון שלנו בהשוואה לגגות שטוחים (1.0). עם זאת, גגות מאוד משופעים יכולים עדיין לצבור שלג משמעותי במהלך סופות אינטנסיביות או כאשר השלג רטוב ודביק.
תדירות הסרת השלג תלויה בכמה גורמים:
בעוד שחישובי עומס שלג יכולים לזהות תנאים מסוכנים פוטנציאליים, הם אינם יכולים לחזות במדויק מתי קריסה עלולה להתרחש. כישלון מבני אמיתי תלוי בגורמים רבים כולל מצב הגג, איכות הבנייה, גיל והפצת העומס הספציפית. המחשבון מספק מערכת אזהרה יקרת ערך, אך סימנים נראים של מתח מבני לא צריכים להישאר מוזנחים ללא קשר לערכים מחושבים.
סוג השלג משפיע באופן דרמטי על העומס:
לא, דרישות עומס שלג משתנות באופן משמעותי לפי מיקום גיאוגרפי. קודי בנייה מפרטים עומסי שלג שונים על בסיס נתונים היסטוריים עבור כל אזור. לדוגמה, מינסוטה הצפונית עשויה להיות עם דרישות עיצוב של 50-60 psf, בעוד שמדינות דרומיות עשויות לדרוש רק 5-10 psf. מחלקות הבנייה המקומיות יכולות לספק את הדרישות הספציפיות לאזור שלכם.
כדי להמיר בין יחידות עומס שלג נפוצות:
כן, פאנלים סולאריים יכולים להיות פגיעים לעומסי שלג, זו הסיבה שיש להם מאפיין חומר גבוה יותר (1.1) במחשבון שלנו. המשקל הנוסף של שלג על הפאנלים כבר מוסיף מתח למבנה הגג. בנוסף, כאשר שלג מחליק מהפאנלים, זה יכול ליצור הפצות עומס לא אחידות ולגרום לנזק לפאנלים עצמם או לקצוות הגג. חלק ממערכות הפאנלים הסולאריים כוללות מגני שלג כדי למנוע החלקות פתאומיות של שלג.
כן, שינויי אקלים משפיעים על דפוסי עומס שלג בהרבה אזורים. כמה אזורים חווים:
1' נוסחת Excel לחישוב עומס שלג
2=IF(AND(A2>0,B2>0,C2>0),A2*B2*C2*D2*E2,"קלט לא תקין")
3
4' היכן ש:
5' A2 = עומק שלג (רגל או מ')
6' B2 = אורך (רגל או מ')
7' C2 = רוחב (רגל או מ')
8' D2 = צפיפות שלג (lb/ft³ או kg/m³)
9' E2 = מאפיין חומר (עשרוני)
101function calculateSnowLoad(depth, length, width, snowType, materialType, unitSystem) {
2 // צפיפויות שלג בק"ג/מ³ או lb/ft³
3 const snowDensities = {
4 fresh: { metric: 100, imperial: 6.24 },
5 packed: { metric: 200, imperial: 12.48 },
6 wet: { metric: 400, imperial: 24.96 }
7 };
8
9 // מאפייני חומר (ללא יחידות)
10 const materialFactors = {
11 flatRoof: 1.0,
12 slopedRoof: 0.8,
13 metalRoof: 0.9,
14 deck: 1.0,
15 solarPanel: 1.1
16 };
17
18 // קבלת צפיפות ומאפיין מתאימים
19 const density = snowDensities[snowType][unitSystem];
20 const factor = materialFactors[materialType];
21
22 // המרת עומק ליחידות עקביות אם מטרי (ס"מ למטר)
23 const depthInUnits = unitSystem === 'metric' ? depth / 100 : depth;
24
25 // חישוב שטח
26 const area = length * width;
27
28 // חישוב נפח
29 const volume = area * depthInUnits;
30
31 // חישוב עומס שלג
32 const snowLoad = volume * density * factor;
33
34 return {
35 snowLoad,
36 area,
37 volume,
38 weightPerArea: snowLoad / area
39 };
40}
41
42// דוגמת שימוש:
43const result = calculateSnowLoad(12, 20, 20, 'fresh', 'flatRoof', 'imperial');
44console.log(`עומס שלג כולל: ${result.snowLoad.toFixed(2)} lb`);
45console.log(`משקל לרגל רבועה: ${result.weightPerArea.toFixed(2)} lb/ft²`);
461def calculate_snow_load(depth, length, width, snow_type, material_type, unit_system):
2 """
3 חישוב עומס שלג על משטח.
4
5 פרמטרים:
6 depth (float): עומק שלג באינצ'ים (אימפריאלי) או ס"מ (מטרי)
7 length (float): אורך משטח ברגליים (אימפריאלי) או מטרים (מטרי)
8 width (float): רוחב משטח ברגליים (אימפריאלי) או מטרים (מטרי)
9 snow_type (str): 'fresh', 'packed', or 'wet'
10 material_type (str): 'flatRoof', 'slopedRoof', 'metalRoof', 'deck', or 'solarPanel'
11 unit_system (str): 'imperial' or 'metric'
12
13 מחזיר:
14 dict: מילון המכיל עומס שלג, שטח, נפח ומשקל לפי שטח
15 """
16 # צפיפויות שלג בק"ג/מ³ או lb/ft³
17 snow_densities = {
18 'fresh': {'metric': 100, 'imperial': 6.24},
19 'packed': {'metric': 200, 'imperial': 12.48},
20 'wet': {'metric': 400, 'imperial': 24.96}
21 }
22
23 # מאפייני חומר (ללא יחידות)
24 material_factors = {
25 'flatRoof': 1.0,
26 'slopedRoof': 0.8,
27 'metalRoof': 0.9,
28 'deck': 1.0,
29 'solarPanel': 1.1
30 }
31
32 # קבלת צפיפות ומאפיין מתאימים
33 density = snow_densities[snow_type][unit_system]
34 factor = material_factors[material_type]
35
36 # המרת עומק ליחידות עקביות אם מטרי (ס"מ למטר)
37 depth_in_units = depth / 100 if unit_system == 'metric' else depth
38
39 # חישוב שטח
40 area = length * width
41
42 # חישוב נפח
43 volume = area * depth_in_units
44
45 # חישוב עומס שלג
46 snow_load = volume * density * factor
47
48 return {
49 'snow_load': snow_load,
50 'area': area,
51 'volume': volume,
52 'weight_per_area': snow_load / area
53 }
54
55# דוגמת שימוש:
56result = calculate_snow_load(12, 20, 20, 'fresh', 'flatRoof', 'imperial')
57print(f"עומס שלג כולל: {result['snow_load']:.2f} lb")
58print(f"משקל לרגל רבועה: {result['weight_per_area']:.2f} lb/ft²")
591public class SnowLoadCalculator {
2 // צפיפויות שלג בק"ג/מ³ או lb/ft³
3 private static final double FRESH_SNOW_DENSITY_METRIC = 100.0;
4 private static final double FRESH_SNOW_DENSITY_IMPERIAL = 6.24;
5 private static final double PACKED_SNOW_DENSITY_METRIC = 200.0;
6 private static final double PACKED_SNOW_DENSITY_IMPERIAL = 12.48;
7 private static final double WET_SNOW_DENSITY_METRIC = 400.0;
8 private static final double WET_SNOW_DENSITY_IMPERIAL = 24.96;
9
10 // מאפייני חומר
11 private static final double FLAT_ROOF_FACTOR = 1.0;
12 private static final double SLOPED_ROOF_FACTOR = 0.8;
13 private static final double METAL_ROOF_FACTOR = 0.9;
14 private static final double DECK_FACTOR = 1.0;
15 private static final double SOLAR_PANEL_FACTOR = 1.1;
16
17 public static class SnowLoadResult {
18 public final double snowLoad;
19 public final double area;
20 public final double volume;
21 public final double weightPerArea;
22
23 public SnowLoadResult(double snowLoad, double area, double volume) {
24 this.snowLoad = snowLoad;
25 this.area = area;
26 this.volume = volume;
27 this.weightPerArea = snowLoad / area;
28 }
29 }
30
31 public static SnowLoadResult calculateSnowLoad(
32 double depth,
33 double length,
34 double width,
35 String snowType,
36 String materialType,
37 String unitSystem) {
38
39 // קבלת צפיפות שלג על פי סוג ויחידת מידה
40 double density;
41 switch (snowType) {
42 case "fresh":
43 density = unitSystem.equals("metric") ? FRESH_SNOW_DENSITY_METRIC : FRESH_SNOW_DENSITY_IMPERIAL;
44 break;
45 case "packed":
46 density = unitSystem.equals("metric") ? PACKED_SNOW_DENSITY_METRIC : PACKED_SNOW_DENSITY_IMPERIAL;
47 break;
48 case "wet":
49 density = unitSystem.equals("metric") ? WET_SNOW_DENSITY_METRIC : WET_SNOW_DENSITY_IMPERIAL;
50 break;
51 default:
52 throw new IllegalArgumentException("סוג שלג לא תקין: " + snowType);
53 }
54
55 // קבלת מאפיין חומר
56 double factor;
57 switch (materialType) {
58 case "flatRoof":
59 factor = FLAT_ROOF_FACTOR;
60 break;
61 case "slopedRoof":
62 factor = SLOPED_ROOF_FACTOR;
63 break;
64 case "metalRoof":
65 factor = METAL_ROOF_FACTOR;
66 break;
67 case "deck":
68 factor = DECK_FACTOR;
69 break;
70 case "solarPanel":
71 factor = SOLAR_PANEL_FACTOR;
72 break;
73 default:
74 throw new IllegalArgumentException("סוג חומר לא תקין: " + materialType);
75 }
76
77 // המרת עומק ליחידות עקביות אם מטרי (ס"מ למטר)
78 double depthInUnits = unitSystem.equals("metric") ? depth / 100 : depth;
79
80 // חישוב שטח
81 double area = length * width;
82
83 // חישוב נפח
84 double volume = area * depthInUnits;
85
86 // חישוב עומס שלג
87 double snowLoad = volume * density * factor;
88
89 return new SnowLoadResult(snowLoad, area, volume);
90 }
91
92 public static void main(String[] args) {
93 SnowLoadResult result = calculateSnowLoad(12, 20, 20, "fresh", "flatRoof", "imperial");
94 System.out.printf("עומס שלג כולל: %.2f lb%n", result.snowLoad);
95 System.out.printf("משקל לרגל רבועה: %.2f lb/ft²%n", result.weightPerArea);
96 }
97}
98החברה האמריקאית להנדסה אזרחית. (2016). עומסים מינימליים ועקרונות נלווים עבור מבנים ומבנים אחרים (ASCE/SEI 7-16). ASCE.
מועצת הקוד הבינלאומית. (2018). קוד הבניין הבינלאומי. ICC.
אורס, מ., ודגאטנו, א. (2020). "מחקר ועיצוב עומס שלג בארצות הברית." כתב העת להנדסה מבנית, 146(8).
המועצה הלאומית למחקר של קנדה. (2015). קוד הבניין הלאומי של קנדה. NRC.
הוועדה האירופית לתקינה. (2003). קוד האירופי 1: פעולות על מבנים - חלק 1-3: פעולות כלליות - עומסי שלג (EN 1991-1-3).
סוכנות ניהול חירום פדרלית. (2013). מדריך בטיחות עומס שלג. FEMA P-957.
האגודה להנדסה מבנית של קליפורניה. (2019). נתוני עיצוב עומס שלג עבור קליפורניה.
טוביוסון, ו., וגרייטורקס, א. (1997). בסיס נתונים ושיטתיות לביצוע מחקרי עומס שלג ספציפיים לאתר בארצות הברית. מעבדת מחקר והנדסה של צבא ארה"ב לאזורים קרים.
מחשבון עומס השלג מספק כלי חיוני להערכת העומס שמטיל שלג מצטבר על מבנים. על ידי הבנת וחישוב עומסי שלג, בעלי נכסים, מעצבים ובונים יכולים לקבל החלטות מושכלות לגבי דרישות מבניות, צרכי תחזוקה ואמצעי בטיחות במהלך חודשי החורף.
זכרו כי בעוד שמחשבון זה מציע הערכות יקרות ערך, הוא צריך לשמש כמדריך ולא כאנליזה הנדסית מוחלטת עבור מבנים קריטיים. קודי בנייה מקומיים, שיפוט הנדסי מקצועי ושיקול של תנאים ספציפיים באתר נותרו מרכיבים חיוניים של הערכת בטיחות מבנית מקיפה.
אנו מעודדים אתכם להשתמש במחשבון זה כחלק מתכנון ההכנה שלכם לחורף ולהתייעץ עם אנשי מקצוע מוסמכים כאשר אתם מקבלים החלטות מבניות חשובות המבוססות על שיקולי עומס שלג.
גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך