Tải trọng tuyết mặt đất là số tra, không phải số đo
Tải trọng tuyết mái là tải thiết kế, tính bằng kilopascal (kN/m²), mà kết cấu mái phải gánh được từ lượng tuyết tích tụ. Ở các vùng có tuyết, quy chuẩn xây dựng suy ra giá trị này từ « tải trọng tuyết mặt đất » (pg) của khu đất — con số do bản đồ tải trọng tuyết trong quy chuẩn địa phương hiện hành hoặc một khảo sát riêng cho công trình xác định, tuyệt đối không ước chừng hay đoán tại hiện trường. Mọi kết quả còn lại trong công thức đều tỷ lệ thẳng với con số này, nên lấy sai pg là vô hiệu hóa toàn bộ phép tính.
Công thức mái phẳng của ASCE 7
Dạng công thức tải trọng tuyết mái phẳng được viện dẫn rộng rãi của ASCE 7 là pf = 0,7 × Ce × Ct × Is × pg. Ce là hệ số phơi lộ, dao động từ 0,9 (khu đất trống, lộng gió, bị gió cuốn bớt tuyết) đến 1,2 (khu đất khuất gió, giữ tuyết nhiều hơn). Ct là hệ số nhiệt: 1,0 cho công trình có sưởi, vốn mất bớt tuyết do tan chảy từ bên dưới, hoặc 1,2 cho công trình không sưởi như nhà để xe và nhà kho, giữ nguyên toàn bộ tải trọng. Is là hệ số tầm quan trọng, giữ ở mức 1,0 cho nhà ở thông thường.
Tiếp đó, hệ số độ dốc Cs chuyển tải mái phẳng thành tải thiết kế mái dốc, bởi mái càng dốc thì tuyết càng dễ trượt xuống: Cs = 1,0 với góc mái đến 30°, rồi giảm tuyến tính về 0 khi góc tăng từ 30° lên 70°, cho tải trọng mái dốc ps = pf × Cs.
- Tải trọng tuyết mái phẳng pf = 0,7 × Ce × Ct × Is × pg
- Tải trọng tuyết mái dốc ps = pf × Cs
Ví dụ tính toán
Với tải trọng tuyết mặt đất pg = 1,5 kPa, phơi lộ bình thường (Ce = 1,0), công trình có sưởi (Ct = 1,0) và mái dốc 4:12: tải mái phẳng là pf = 0,7 × 1,0 × 1,0 × 1,0 × 1,5 = 1,05 kPa. Góc mái là arctan(4 ÷ 12) ≈ 18,43°, vẫn dưới ngưỡng 30° nơi hệ số độ dốc bắt đầu làm giảm tải, nên Cs = 1,0 và tải thiết kế mái dốc ps cũng bằng 1,05 kPa.
| Hệ số | Giá trị sử dụng |
|---|---|
| Tải trọng tuyết mặt đất (pg) | 1,5 kPa |
| Hệ số phơi lộ (Ce) | 1,0 (bình thường) |
| Hệ số nhiệt (Ct) | 1,0 (có sưởi) |
| Hệ số tầm quan trọng (Is) | 1,0 (nhà ở) |
| Tải mái phẳng (pf) | 1,05 kPa |
| Góc mái (độ dốc 4:12) | ≈ 18,43° (Cs = 1,0) |
| Tải mái dốc (ps) | 1,05 kPa |
Đây là ước lượng mang tính giáo dục, không phải hồ sơ thiết kế đã đóng dấu
Công thức này là công cụ ước lượng kết cấu theo ASCE 7 được viện dẫn rộng rãi, hữu ích để hiểu các hệ số tác động qua lại ra sao — nó không thay thế được một hồ sơ thiết kế kết cấu có đóng dấu hành nghề. Tải trọng tuyết mặt đất (pg) luôn phải lấy từ bản đồ tải trọng tuyết của quy chuẩn xây dựng địa phương hiện hành, và hệ khung mái cuối cùng phải được kỹ sư kết cấu có chứng chỉ kiểm chứng theo quy chuẩn áp dụng cho đúng khu đất đó.
Câu hỏi thường gặp
Công thức tải trọng tuyết của ASCE 7 là gì?
Công thức tải trọng tuyết mái phẳng là pf = 0,7 × Ce × Ct × Is × pg, trong đó pg là tải trọng tuyết mặt đất, Ce là hệ số phơi lộ, Ct là hệ số nhiệt và Is là hệ số tầm quan trọng. Sau đó áp riêng hệ số độ dốc để ra tải thiết kế cho mái dốc.
Tra tải trọng tuyết mặt đất cho khu đất của tôi ở đâu?
Tải trọng tuyết mặt đất (pg) do quy chuẩn xây dựng địa phương hiện hành quy định, thường lấy từ bản đồ tải trọng tuyết hoặc từ khảo sát riêng cho khu vực địa hình cao và bất thường — tuyệt đối không được ước chừng hay đoán.
Vì sao công trình có sưởi lại chịu tải trọng tuyết thấp hơn?
Công trình có sưởi mất bớt tuyết do hơi ấm thoát qua mái làm tuyết tan dần, nhờ đó giảm được lượng tuyết tích tụ. Công trình không sưởi như nhà để xe hay nhà kho không có hiệu ứng tan này, nên quy chuẩn áp hệ số nhiệt cao hơn (Ct = 1,2) để tính cho việc giữ nguyên toàn bộ tải trọng tuyết.
Mái càng dốc thì tải trọng tuyết có luôn giảm không?
Chỉ khi vượt một ngưỡng nhất định. Hệ số độ dốc Cs giữ nguyên 1,0 với góc mái đến 30° và chỉ bắt đầu giảm dần về 0 khi góc tăng từ 30° lên 70°, phản ánh việc tuyết trượt khỏi mái dốc và trơn dễ dàng hơn.
Tài liệu tham khảo
- ASCE/SEI 7 — Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures: source of the flat-roof snow load form (pf = 0.7 · Ce · Ct · Is · pg) and slope-factor concept.
- Local/state building code snow load maps — the authoritative source for ground snow load (pg) at a given site.
- International Code Council (ICC) — International Building Code (IBC), structural snow load provisions.