Tuulen ja seismisten kuormien laskeminen on välttämätöntä rakenteiden turvallisuuden ja vakauden varmistamiseksi. American Institute of Steel Construction (AISC) tarjoaa standardeja ja ohjeita, joiden avulla insinöörit voivat määrittää nämä kuormitukset tarkasti. Tässä artikkelissa esitellään esimerkkejä ASC-standardeihin perustuvasta laskentaprosessista.

Tuulikuorman laskeminen

Tuulen kuormitus määritetään tuulen nopeuden, altistusluokan ja rakennuksen geometrian mukaan. Tuulen perusnopeus saadaan paikallisista koodeista tai historiallisista tiedoista. ASC-standardeissa määritellään rakenteisiin vaikuttavan tuulenpaineen laskentamenetelmät.

Esimerkiksi harkita rakennus, jonka korkeus on 20 metriä sijaitsee alueella, jonka tuulen perusnopeus on 90 mph. ASC kaavan avulla tuulen paine (q) voidaan laskea seuraavasti:

]q = 0,00256 Kz[ Kr[] K[]g[[] V[[]]2[[][[[]]]]]

Jos Kz on altistuskerroin, Kr on riskikerroin, Kg[ on tuulen perusnopeus. Asianmukaisten arvojen korvaaminen tuottaa rakenteeseen vaikuttavan tuulenpaineen.

Seismisen kuormituksen laskeminen

Seismiset kuormitukset lasketaan rakennuksen sijainnin, massan ja rakenteen perusteella. ASC-standardeissa viitataan seismisten suunnitteluluokkien ja vastespektrien käyttöön maanjäristyksen aikana mitattavien sivuttaisvoimien määrittämiseksi.

Esimerkiksi seismisen suunnittelun kategorian D rakenne, jonka perusaika on 0,5 sekuntia ja spektrinen kiihtyvyys 1,5 g, edellyttää seismisen voiman laskemista seuraavasti:

]F[seismic = Cs] W[[]]

Jos Cs on vastespektristä johdettu seisminen kerroin ja W on rakenteen paino. Spektrikiihdytyksen avulla seisminen voima voidaan arvioida tarkasti rakenteellisen sietokyvyn varmistamiseksi.

Yhteenveto laskentavaiheista

  • Määritä tuulen perusnopeus ja seismisen parametrit paikan mukaan.
  • Lasketaan tuulenpaine ASC-kaavalla.
  • Arvioi seismiset voimat käyttäen vastespektriä ja rakennuksen painoa.
  • Sovelletaan kuormitusyhdistelmiä ASC-standardien mukaisesti suunnittelussa.