Sisältö
- 1 Johdanto
- 2 Kuolleet kuormat (DL)
- 3 Elävät kuormat (LL)
- 4 Ympäristökuormat
- 4.1 Tuulikuorma (WL)
- 4.2 Lumikuorma (SL)
- 4.3 Maanjäristyskuorma
- 4.4 Lämpökuormat
- 4.5 Laskeutumiskuormat
- 5 Sähkö
- 6 Aiheeseen liittyvät artikkelit Designing Buildings Wikissä
- 7 Ulkoiset viitteet
Johdanto
Rakenteellinen analyysi on erittäin tärkeä osa rakennusten ja muiden rakennettujen hyödykkeiden, kuten siltojen ja tunnelien, suunnittelua, sillä rakenteelliset kuormitukset aiheuttavat rasitusta, muodonmuutoksia ja siirtymiä, jotka voivat johtaa rakenteellisiin ongelmiin tai jopa epäonnistumiseen.
Rakennusmääräykset edellyttävät, että rakenteet on suunniteltava ja rakennettava siten, että ne kestävät kaikki kuormitustyypit, joita niihin todennäköisesti kohdistuu niiden elinkaaren aikana.
Rakenteeseen voi kohdistua useita erilaisia kuormitustyyppejä, joiden luonne vaihtelee suunnittelun, käyttötarkoituksen, sijainnin ja käytettyjen materiaalien mukaan. Suunnitteluvaatimukset määritetään yleensä maksimikuormina, jotka rakenteen on kestettävä.
Kuormat luokitellaan yleensä joko kuolleisiin kuormiin (DL) tai eläviin kuormiin (LL):
- Kuolleilla kuormilla tarkoitetaan rakenteen omapainoa, ja ne pysyvät yleensä vakioina rakenteen elinkaaren aikana.
- Elävät kuormat, kuten liikennekuormat, voivat vaihdella.
Kuormat voidaan luokitella myös:
- Keskitetyt kuormat (tai pistekuormat): Yksittäiset kuormat, jotka vaikuttavat suhteellisen pienellä alueella, kuten pylväskuormat.
- Linjakuormat: Kuormat, jotka kohdistavat kuorman linjaa pitkin, kuten väliseinän paino lattiaan.
- Hajautetut (tai pintakuormat): Nämä aiheuttavat kuorman pinta-alalla, kuten lattioiden ja katemateriaalien paino.
Kuolleet kuormat (DL)
Kuolleet kuormat, jotka tunnetaan myös pysyvinä tai staattisina kuormina, ovat kuormia, jotka liittyvät pääasiassa rakenteen omaan painoon ja pysyvät sellaisinaan paikallaan ja suhteellisen vakioina ajan kuluessa. Kuolleisiin kuormiin voivat kuulua kaikkien rakenneosien, pysyvien ei-rakenteellisten väliseinien, liikkumattomien kalusteiden, kuten kipsilevyjen, sisäänrakennettujen kaappien jne. paino.
Kuolleet kuormat voidaan laskea arvioimalla määriteltyjen materiaalien painoja ja niiden tilavuutta piirustuksissa esitetyllä tavalla. Tämä tarkoittaa, että teoriassa kuollut kuormitus pitäisi pystyä laskemaan hyvällä tarkkuudella. Rakennesuunnittelijat ovat kuitenkin joskus konservatiivisia arvioissaan, minimoivat mahdolliset taipumat, sallivat virhemarginaalin ja ottavat huomioon ajan myötä tapahtuvat muutokset, joten suunnitellut kuollut kuormat ovat usein paljon suuremmat kuin käytännössä koetut kuormat.
Lisätietoa ks: Kuolleet kuormat.
Elävät kuormat (LL)
Elävät kuormat, jotka tunnetaan myös määrättyinä kuormina, ovat yleensä tilapäisiä, muuttuvia ja dynaamisia. Niihin kuuluvat kuormat, kuten ajoneuvoliikenne, asukkaat, huonekalut ja muut laitteet. Näiden kuormien voimakkuus voi vaihdella vuorokaudenajan mukaan, esimerkiksi toimistorakennukseen voi kohdistua suurempia eläviä kuormia arkisin työaikana, mutta paljon pienempiä kuormia yöllä tai viikonloppuisin.
Elävät kuormat voivat olla keskittyneitä tai hajautettuja, ja niihin voi liittyä iskuja, tärinää tai kiihtyvyyttä.
Lisätietoa ks:
Ympäristökuormat
Ympäristökuormat voivat vaikuttaa rakenteeseen topografisten ja sääolosuhteiden seurauksena.
Tuulikuorma (WL)
Tuulikuormat voivat aiheutua ilman liikkeestä rakenteeseen nähden, ja niiden analysointi edellyttää meteorologian ja aerodynamiikan sekä rakenteiden ymmärtämistä. Tuulikuorma ei ehkä ole merkittävä huolenaihe pienille, massiivisille ja matalille rakennuksille, mutta sen merkitys kasvaa korkeuden kasvaessa, kevyempien materiaalien käytön lisääntyessä ja ilmavirtaukseen vaikuttavien muotojen, tyypillisesti kattomuotojen, käytön myötä. Jos rakenteen omapaino ei riitä kestämään tuulikuormia, saatetaan tarvita lisärakenteita ja -kiinnityksiä.
Rakennuksen mitoitustuulennopeus määritetään tavallisesti historiallisten ennätysten perusteella käyttäen ääriarvoteoriaa, jotta voidaan ennustaa epätavallisia tuulennopeuksia, joita voi esiintyä tulevaisuudessa.
Erityisvaikutuksia, jotka saatetaan joutua ottamaan huomioon, voivat olla esimerkiksi seuraavat:
- Rakennusten kulmien ympärillä esiintyvät kulmavirtaukset tai -suihkut.
- Pyörrevirtaukset, joita esiintyy rakennuksen vanavedessä.
- Läpivirtaukset eli läpivirtaussuihkut, joita esiintyy rakennuksen läpi kulkevassa käytävässä tai kahden rakennuksen välisessä pienessä raossa.
Monimutkaisissa tilanteissa voi olla tarpeen tehdä rakennusten muotojen tuulitunnelikokeita, jotta voidaan arvioida rakenteen läsnäolosta aiheutuvia ilmavirtausten muutoksia. Yhä useammin analyysit ovat mahdollisia myös laskennallisen virtausdynamiikan ohjelmistojen avulla.
Lumikuorma (SL)
Tämä on kuormitus, joka voi aiheutua lumen kertymisestä, ja se on suurempi huolenaihe maantieteellisillä alueilla, joilla lumisateet voivat olla runsaita ja toistuvia. Lunta voi kertyä huomattavia määriä, mikä lisää rakenteeseen huomattavan kuorman. Katon muoto on erityisen tärkeä tekijä lumikuorman suuruuden kannalta. Tasaiselle katolle putoava lumi kerääntyy todennäköisesti, kun taas jyrkemmälle kattokaltevuudelle lumi putoaa todennäköisemmin
Tämä voi olla samankaltainen ongelma rankkasateisilla alueilla, joilla voi esiintyä lammikoitumista.
Maanjäristyksen aiheuttama kuormitus
Maajäristyksen aikana rakenteeseen voi kohdistua huomattavia vaakakuormia. Maanjäristysalueilla sijaitsevat rakennukset on analysoitava ja suunniteltava huolellisesti, jotta varmistetaan, etteivät ne mene epäkuntoon maanjäristyksen sattuessa.
Lämpökuormat
Kaikki materiaalit laajenevat tai supistuvat lämpötilan muuttuessa, ja tämä voi aiheuttaa rakenteeseen merkittäviä kuormia. Rakenteiden pitkien osien, kuten seinien ja lattioiden, kohtiin voidaan sijoittaa liikuntasaumoja, jotta rakenteen osat ovat fyysisesti erillään toisistaan ja voivat laajentua aiheuttamatta rakenteellisia vaurioita.
Laskeutumiskuormat
Rakennuksissa voi esiintyä rasituksia, jos jokin osa laskeutuu enemmän kuin toinen. Joustava rakenne pystyy ottamaan vastaan pieniä rasituksia, kun taas jäykkä rakenne vaatii huolellista suunnittelua lieventääkseen mahdollisia suurempia rasituksia.
Sähkö
NB: ’Kuormitus’ on myös yleisnimitys kaikelle, mikä kuluttaa sähköä.
Aiheeseen liittyviä artikkeleita osoitteessa: Rakennusten suunnittelu -wiki
- Sopeutuvat rakenteet.
- Kaaret.
- Kantavuus.
- Taivutusmomentti.
- Kaksiakselinen taivutus.
- Jäykistetty runko.
- Sillanrakentaminen.
- Rakennusten käsitteellinen rakennesuunnittelu.
- Betoni-teräs-komposiittirakenteet.
- Kuolleet kuormat.
- Rakenteiden virheet.
- Yksityiskohtainen rakennesuunnittelu.
- Rakennusten maanjäristyssuunnittelukäytäntö.
- Elastinen raja.
- Rakennusten rakenneosat.
- Lattiakuormitus.
- Voima.
- Sivuttaiskuormat.
- Raja-arvomitoitus.
- Elävät kuormat.
- Kantava seinä.
- Pitkän jännevälin katto.
- Momentti.
- Kontrafleksiopiste.
- Teline.
- Turvallinen käyttökuorma.
- Laskeuma.
- Leikkausvoima.
- Leikkausseinä.
- Jäykkyys.
- Rakennesuunnittelija.
- Teräsrakenteet.
- Sortuma.
- Korkeiden rakennusten viereisten tilapäisten rakenteiden ja tuulen suunnittelu.
- Rakennekalvojen kehittäminen.
- Putkirakennejärjestelmä.
- Tasaisesti jakautunut kuorma.
- Ylösnostovoima.
- Värähtelyt.
- Voussoir.