حاسبة حمل الثلج على الأسقف

حاسبة الحمل الثلجي

تحسب هذه الأداة حمل الثلج على السقف بموجب ASCE/SEI 7-22 الفصل السابع والكود الدولي للبناء IBC 1608: حمل السقف المسطح، وحمل السقف المائل بعد معامل الانحدار، والحد الأدنى للسقوف منخفضة الميل، والتراكم بفعل الرياح، والحمل الكلي بالكيلونيوتن.

تنبيه صريح على النطاق الجغرافي. المنهجية فيزيائية وقابلة للنقل، لكن الرقم الذي تبدأ منه لا يُنقل: قيمة الحمل الثلجي الأرضي pg تُقرأ من خرائط ASCE 7 وأدوات مخاطرها، وهذه الخرائط تتوقف عند حدود الولايات المتحدة. لا توجد فيها قيمة لعمّان ولا لفاريا ولا لإفران ولا لتبوك. وحمل الثلج في المنطقة العربية ليس حالة تصميم عامة: هو معدوم في سهول الخليج، وحقيقي وحاكم في مرتفعات الشام وكردستان العراق وجبال الأطلس. أدخل قيمة pg من الجهة المختصة في بلدك، لا من الجدول الأمريكي.

تسلسل الحساب

1. pg  (kPa)   = mapped ground snow load    [ASCE 7 maps, US only]
2. pf  (kPa)   = 0.7 x Ce x Ct x Is x pg    [ASCE 7-22 7.3]
3. ps  (kPa)   = Cs x pf                    [ASCE 7-22 7.4]
4. pm  (kPa)   = Is x min(pg, 0.96)         [low-slope minimum, 7.3.4]
5. Design      = max(ps, pm)
6. Total (kN)  = Design x Roof plan area (m2)

ولمقارنة الناتج بالمنهج الأوروبي المتّبع في كثير من دول المشرق والمغرب:

EN 1991-1-3 : s (kPa) = Mu_i x Ce x Ct x sk      [no 0.7 factor]
Mu_i = 0.8 for roof slope 0 to 30 degrees

المعامل 0.7 الأمريكي يعبّر عن أن الثلج الأرضي لا يتراكم كاملًا على سقف مكشوف. المنهج الأوروبي يدمج هذا الأثر في معامل الشكل 0.8، فيخرج بحمل أعلى بنحو 14% عند نفس القيمة الأرضية. ومن ينقل ناتج الأداة إلى تحقيق يوروكودي يخرج بحمل ناقص.

المعاملات ومقابلات الحمل الأرضي

هذه مقابلات لرتبة المقدار لا قيم كودية؛ القيمة الملزمة تأتي من الجهة المختصة أو من دراسة موقعية.

مثال محسوب: سطح مسطح 200 م² في مرتفع شامي

• الحمل الأرضي المفترض من مرجع محلي: 2.0 كيلوباسكال
• المعاملات: Ce = 1.0، Ct = 1.0، Is = 1.0
• حمل السقف المسطح: 0.7 × 2.0 = 1.4 كيلوباسكال
• السقف مسطح فمعامل الانحدار 1.0، والحمل المائل يبقى 1.4
• الحد الأدنى: 1.0 × 0.96 = 0.96، فالحاكم هو 1.4 كيلوباسكال
• الحمل الكلي: 1.4 × 200 = 280 كيلونيوتن أي نحو 28.5 طنًا
• بالمنهج الأوروبي: 0.8 × 2.0 = 1.6 كيلوباسكال أي 320 كيلونيوتن

ما يختلف فعليًا في المنطقة العربية

1. الجغرافيا تقسم المنطقة قسمين لا ثالث لهما. في الرياض وجدة والدمام والدوحة والكويت ودبي ومسقط الحمل الثلجي صفر ولا يدخل في تركيبات الأحمال، والحاكم هو الرياح وحمل الصيانة وتجمّع مياه المطر. أما حيث يكون الثلج حقيقيًا فهو حاكم فعلًا: جبل لبنان وجبل الشيخ والسلسلة الساحلية السورية، ومرتفعات الأردن من عمّان إلى عجلون والشوبك، ومرتفعات كردستان العراق حيث الأحمال من الأعلى في المنطقة، والأطلس المتوسط والكبير في المغرب، والمرتفعات الجزائرية. وفي السعودية تكاد الحالة تنحصر في شمال غرب تبوك عند جبال اللوز. المتغيّر الحاكم هو الارتفاع عن سطح البحر، والحمل يتصاعد معه بحدّة لا خطيًا.
2. المرجع الكودي في مناطق الثلج العربية أوروبي في الغالب. لبنان والأردن والمغرب والجزائر تعمل بمنهج اليوروكود أو بموروث المواصفات الفرنسية، أي بمعامل شكل μi لا بمعامل 0.7 الأمريكي. والكود السعودي للأحمال SBC 301 يتبنى إطار IBC وASCE فتبدو المنهجية مألوفة للمهندس السعودي، لكن الخريطة التي يقرأ منها ليست الخريطة الأمريكية. فلا تخلط منهجين في حساب واحد: اختر منهج جهة الترخيص وطبّقه كاملًا بمعاملاته.
3. السقف المسطح بدروة يغيّر الحالة الحاكمة. الأداة مبنية على السقف المائل الأمريكي الذي ينزلق عنه الثلج، ولها منطق كامل للأسطح الزلقة. المبنى في المشرق سقفه بلاطة خرسانية مسطحة محاطة بدروة: لا انزلاق، ومعامل الانحدار 1.0 دائمًا، والحالة الحاكمة هي التراكم خلف الدروة بفعل الرياح وفق البند 7.7. أضف إليها ما لا تحسبه الأداة: انسداد أو تجمّد مناهل التصريف فيتجمع ذوبان الثلج ماءً راكدًا على البلاطة، وهو حمل يُضاف لا يُستبدل. وفي الخليج المخاطر المكافئة على السقف المسطح هي المطر القصير الغزير والتجمّع نفسه، لا الثلج.

الأسئلة الشائعة

هل أحتاج حساب حمل ثلجي في الرياض أو دبي؟

لا. الحمل الثلجي الأرضي في سهول الخليج صفر، ولا تُدرج حالة ثلج في تركيبات الأحمال. اصرف الجهد إلى ما يحكم فعلًا: أحمال الرياح وشفطها عند الأركان والدروة، وحمل الصيانة، وميول التصريف وطاقة المناهل لمواجهة عاصفة مطرية قصيرة غزيرة، وتجمّع الماء على بلاطة قليلة الميل.

من أين آتي بقيمة الحمل الأرضي في بلدي؟

من الجهة المختصة أو من ملحق وطني أو دراسة أرصادية موقعية، لا من الأداة. القيمة تُعرَّف عادة على فترة تكرار خمسين سنة، وترتبط بالارتفاع عن سطح البحر أكثر من أي متغير آخر، ولذلك لا يصح نقلها من مدينة إلى أخرى داخل البلد نفسه. وإن لم تجد قيمة معتمدة فاطلب دراسة موقعية من مهندس إنشائي مرخّص بدل الاجتهاد برقم أمريكي.

هل ينطبق معامل الانحدار على سقفي؟

معامل الانحدار Cs يخفّض الحمل فقط عندما يستطيع الثلج الانزلاق فعلًا. على البلاطة المسطحة أو الميل الخفيف داخل دروة تبقى قيمته 1.0 ولا يوجد تخفيض. وعلى السقوف المائلة المكسوّة بالقرميد لا تعتمد التخفيض إن وُجدت عوائق تحبس الثلج كالحواجز أو تغيّر مستوى السطح، فالمنطق الكودي يشترط سطحًا زلقًا غير مُعاق.