Co to jest obciążenie strukturalne?

Obciążenie konstrukcyjne to całkowita waga budynku, mostu lub innego obiektu.Wartość ta obejmuje wagę obiektu, każdy zainstalowany w nim sprzęt oraz potencjalne skutki pogody i ludzi.Obciążenia stworzone przez wagę konstrukcji są zwykle nazywane obciążeniami statycznymi, a obciążenia mieszkańców lub efekty pogodowe nazywane są obciążeniami żywych.Architekci i inżynierowie muszą zawierać wszystkie możliwe obciążenia i odpowiednie współczynniki bezpieczeństwa w konstrukcji, aby zapobiec awarii obciążenia.

Korzystając z budynku jako przykład, statyczne obciążenie budynku może obejmować stalowe roboty, podłogi i ściany wewnętrzne.Do obliczeń obciążenia statycznego należy dodać dowolny sprzęt do obsługi operacji budowlanych, takich jak sprzęt ogrzewania i klimatyzacji, oświetlenie i hydraulika.Czynniki te są jedynie obciążeniem strukturalnym pustego budynku i są znacznie mniejsze niż minimalne bezpieczne wymagania projektowe.

Występują dodatkowe obciążenia z mebli, przenośnego sprzętu biurowego i skutków osobistych wprowadzonych do budynku.Ludzie, którzy pracują w budynku i wszyscy goście to stale zmieniające się obciążenie na żywo, które muszą być strukturalnie wspierane przez budynek.Wiatry, śnieg lub ulewne deszcze mogą zwiększyć wagę konstrukcji budynku i muszą być uwzględnione w obliczeniach obciążenia strukturalnego.

Wiele rządów wydaje wymagania dotyczące minimalnego obciążenia dla różnych rodzajów operacji budowlanych.Budynek biurowy może mieć różne wymagania dotyczące obciążenia niż operacja produkcyjna z dużym sprzętem umieszczonym na podłogach.Kolejnym czynnikiem dla budynków przemysłowych jest wpływ wibracji na budynek i należy wykonać obliczenia obciążenia konstrukcyjnego wibracji z dodatkowym wzmocnieniem budynku i fundamentów.

Wyposażenie ruchowe ma również rozważania dotyczące obciążenia strukturalnego ze względu na wibracje i efekty wstrząsu.Samoloty mają duże obciążenia stworzone przez wpływ powietrza na skrzydła i powierzchnię zewnętrzną.Pasażerowie i bagaż dodają dodatkowe obciążenia, które muszą być obsługiwane przez korpus kadłuba lub samolotu oraz skrzydła, które podnoszą całą konstrukcję.Turbulencje, starty i lądowania to obciążenia na żywo, które mogą zwiększyć znaczne naprężenia w krótkich okresach i należy je rozpatrywać w projektowaniu samolotów.Podobne obciążenie wstrząsu występują na ciężarówkach i samochodach, gdy podróżują po szorstkich drogach, a ramka pojazdu i zawieszenie muszą wchłonąć te naprężenia.

Mosty mają różne względy obciążenia strukturalnego, ponieważ często są obsługiwane tylko na każdym końcu lub z regularnymi pomostami podporowymilub kolumny.Poruszający ruch powoduje obciążenia zginające w odcinkach jezdni, które są nieobsługiwane, i może powodować naprężenia wibracyjne zwane harmoniczami, które mogą uszkodzić konstrukcję.Mosty wymagające dłuższych sekcji nieobsługiwanych często wykorzystują kable lub inne podpory do przesyłania obciążeń do pomostów podkładowych lub głównych kolumn wsporniczych mostu.Obsługi kablowe pozwalają na mniejszą wagę struktury mostu, ponieważ sama konstrukcja nie musi obsługiwać całego mostu i wszystkich żywych obciążeń.

Pogoda może powodować znaczne obciążenia struktur i może być głównym rozważaniem projektowym w częściŚwiat, w którym wiatry są silne lub opady śniegu są ciężkie.Prędkości wiatru rosną wraz z wysokością nad ziemią, która w obszarach podatnych na huragan może powodować znaczne obciążenie na zewnątrz budynków i strukturę wewnętrzną.Ulewny deszcz często występujący podczas burz tropikalnych może dodać jeszcze większe obciążenie, które muszą zostać wchłonięte przez budynek.Od początku XX wieku wiele rządów ma wymagania dotyczące projektowania obciążenia strukturalnego dla obszarów huraganu i od czasu do czasu są zmieniane jako testowanie i badanie uszkodzeń burzy powodują lepsze zrozumienie stresu wiatrowego.