Table of Contents

ידע סוגי טעינה: מדריך מקיף לטענות מת ועומסי חי בהנדסת מבנים

בעולם של הנדסה מבנית וארכיטקטורה, הבנת סוגי העומסים השונים הפועלים על מבנים ומבנים היא יסוד מוחלט ליצור עיצובים בטוחים, יציבים ויעילים.בין כל קטגוריות העומסים שהמהנדסים חייבים לשקול, עומסים מתים ועומסי חיים הם אלה העיקריים שניתן לסווגם כעומס קבוע ובלתי ניתן להפרדה מול עומסים שאינם תמיד נוכחים במבנה.

מדריך מקיף זה חוקר את כל מה שאתה צריך לדעת על עומסים מתים ועל עומסי חיים, כולל ההגדרות שלהם, מאפיינים, שיטות חישוב, יישומים בעולם האמיתי, ותפקידם המכריע בהבטחת בטיחות מבנית ושלמות.

מה הם לטעון מתים?הגדרה ומושגים Core

עומסי מתים הם עומסים מבניים של גודל קבוע לאורך זמן.באופן ספציפי יותר, העומס המת מתייחס לעומסים קבועים הפועלים על בניין, כגון משקל העצמי של אלמנטים מבניים (כמו לוחות בטון ודבורים פלדה) ורכיבים לא-מבנהיים (כמו גג, חלונות וריצוף). אלה מייצגים את המשקל שמבנה חייב לתמוך בו לאורך כל חייו.

העומס המת כולל עומסים קבועים יחסית לאורך זמן, כולל משקל המבנה עצמו, ותיקוןים בלתי ניתנים לסחילה כגון קירות, טיח או שטיח.מבנה הגג עצמו נחשב גם לחלק מהעומס המת.

תגיות קשורות Dead Loads

הם כוללים את המשקל העצמי של חברי מבני, כגון קירות, טיח, תקרה, רצפות, דבורים, עמודות, גגות.הבנת מה מהווה עומס מת חיוני לחישובים מבניים מדויקים.האלמנטים הבאים בדרך כלל תורמים לעומס המת הכולל של בניין:

  • (ב) ⁇ :0) יסודות: ⁇ :1 , זחלים של פלדה, כתם פלדה, ג'ונגלים מעץ, עמודות, קירות נושאי עומס ורכיבי יסוד
  • (ב) ⁇ :0) סימורים אדריכליים: 1FLT:1 אריחי רצפה, חומרי תקרה, טיח, חומה, צבע, וכיסויי קיר
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Fixed Building Services:FLT:1 HVAC ductwork, מערכות צנרת, צינורות חשמליים, ומכשירים מכניים מותקנים לצמיתות
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (ב) ,בקירות שאינם מבנים, ארונות בנויות ותכונות אדריכליות קבועות
  • (ב) ,0) ,Glazing and Cladding: FIRLT:1, קירות וילונות וחומרי חזית חיצונית

מאפיינים מרכזיים של מטענים מתים

לעומסי מתים יש כמה מאפיינים ייחודיים המבדלים אותם מטיפוסי עומס אחרים, והופכים אותם לפשוטים יחסית למחשב:

(FLT:0)-Permanence and Constancy:FreaLT:1) העומס המת נותר קבוע ואינו משתנה לאורך זמן אלא אם כן שינויים נעשים למבנה.החיזוי הזה הוא אחד המאפיינים המכוננים של עומסים מתים והופך אותם קלים יותר לאמוד בהשוואה לעומסים משתנים.

(FLT:0Calculability:FLT:1 מטענים מתים ניתן לחשב על ידי הערכת המשקל של חומרים המפורטים ואת נפח שלהם כפי שמוצג על רישומים.זה אומר כי בתיאוריה, יש לאפשר לחשב עומסים מתים עם רמה טובה של דיוק.מהנדסים יכולים לקבוע עומסים מתים על ידי הכפלת צפיפות החומרים על ידי נפח שלהם.

(FLT:0)Load Factorscio:FLT:1 לטעון כי יש גורמי עומס קטנים, כגון 1.2, כי משקל ידוע בעיקר ונחשב עבור, כגון חברים מבניים, אלמנטים אדריכליים וסיום, חתיכות גדולות של ציוד מכני, חשמל וצנרת (MEP).העומס הנמוך יחסית משקף את מידת הוודאות הגבוהה בחישובים מתים.

(FLT:0) Superimposed Dead Load (SIDL): 1 בנוסף לעומס המבני הראשוני של המתים, עבור מבנים, זה נפוץ לכלול מטען מת מפוספס (SIDL) של כ 5 פאונד ברגל רבוע (psf) חשבונאות למשקל לא דביק כמו ברגים ודברים מהירים אחרים, כרוב, מקולינג, תיקונים שונים או אלמנטים ארכיטקטוניים קטנים.

כיצד לחשב עומסי מתים

המשקל מחושב ולאחר מכן מיושם על ידי החברה המבנית הנושאת אותו.הגישה הבסיסית לחישוב עומסים מתים כרוכה בקביעת נפח של כל רכיב ולהכפל אותו על ידי משקל יחידה או צפיפות החומר.

(FLT:0) הכחשה אווירית: FLT:1 מטענים מתים מחושבים בדרך כלל על בסיס משקל וחומרי המבנה.לדוגמה: לקונקט יש צפיפות טיפוסית של 2400 ק"ג / m3 פלדה יש צפיפות של 7850 ק"ג / m3 עץ משתנה בהתאם לסוג, החל מ -400 ק"ג / מ .

(FLT:0) דוגמה קלקלקטית: ⁇ 1 (Caculate Dead לטעון על ידי הכפלת נפח של סלאב (אזור × ×) על ידי משקל יחידת החומר, שהוא בערך 150 פאונד רגל מעוקבת עבור בטון.לדוגמה, סלאב בטון שהוא 6 אינץ 'מכסה שטח של 100 מטרים רבוע יהיה בעל עומס מת של: (0.5 × 100 × 150 רגל) × 150 × × × 150 רגל).

כדי לחשב את העומס המת של כל שכבה, אני ממליץ לך ל-Google או את צפיפות החומר או לבדוק אם המוצר מפרט את משקלו.לדוגמה, על ידי גינגלינג, מצאתי כי בידוד רוקווץ משתנה בין 22 ק"ג ל 1000 ק"ג / מ"ג בדחיסות.אז לבחור מוצר ספציפי ולמצוא את הצפיפות שלו.

מה הם עומסי חיים?הבנת כוחות משתנים

עומסי חיים, או עומסים כפויים, הם זמניים, של משך קצר, או עומס נעים.בניגוד לטבע הקבוע של עומסים מתים, עומסי חיים מתייחס לעומסים הטרנסנדנטליים או המרגשים שמבנים חווים עקב דיקור אנושי, רהיטים, כלי רכב וגורמים זמניים אחרים. Live עומסים משתנים בגודל ובמיקום לאורך זמן, כשימוש ודיקור של השפעות המבנה.

העומס החי מייצג עומסים משתנים כגון משקל של אנשים, רהיטים, מכוניות, ציוד משרדי, וכו 'זה יכול להשתנות עם הזמן.זה נספח למהנדסים מבניים להעריך את המשקל הנוסף (לא משקל עצמי) שיכול לפעול על מבנים בשל כיתות חדרים שונות.

דוגמאות לעומסי חיים

עומסי חיים כוללים מגוון רחב של כוחות זמניים שיש לתכנן מבנים כדי להכיל.טעים כוללים אלה של בני אדם, ריהוט, ציוד לא מוצף, אחסון, ופעילויות בנייה ותחזוקה.

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : אנשים עוברים או כובשים, קהלים באזורי הרכב, עובדי משרדים בשולחנות
  • (FLT:0) ציוד וציוד:FLT:1 Desks, כיסאות, ארונות הגשת, ספריות, מכשירי חשמל, וחלוקות מרופפות
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1FLT: מכוניות במתקני חניה, משאיות על גשרים, מרוממות במתקני תעשייה
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : 1 פועלים, כלים וחומרי בנייה או תחזוקה
  • (FLT:0) ,Snow Accumulation: FLT:1 Snow and Ice Buildingup on גגות (למרות שלפעמים מסווג בנפרד כעומס סביבתי)

תכונות של Live Loads

עומסי חיים מציגים כמה מאפיינים ייחודיים שהופכים אותם מורכבים יותר לחיזוי ועיצוב בהשוואה לעומסים מתים:

ערכי עומס חיים:0 (Variability:0) 1 (FLT:1) משתנים בהתאם לדיקור ושימוש במבנה.לדוגמה, רצפת מגורים חווה עומסים שונים מאשר קומה מסחרית.

(FLT:0) טבע דינמי: FLT:1ir לטעון דינמיקה אלה עשויים לכלול שיקולים כגון השפעה, מומנטום, רטט, דינמיקות סלוש של נוזלים ועייפות חומרית.התנועה ויישומים פתאומיים של עומסי חיים יכולים ליצור כוחות מעבר למשקל סטטי שלהם.

(FLT:0) משך זמני: 1 (FLT:1) עומסי חיים אינם קבועים ויכולים להשתנות עם הזמן כמו הדיירים ופעילותם משתנה.טבע זמני זה אומר כי עומס העיצוב המלא עשוי לא להתרחש, או יכול להתרחש רק בקצרה.

(FLT:0) גבוה יותר לטעון גורמים: FLT:1 Live עומס, לעומת זאת, יכול להיות רהיטים, ציוד נעים, או האנשים עצמם, והוא עשוי להגדיל מעבר לכמויות נורמליות או צפויות במצבים מסוימים, כך גורם גדול יותר של 1.6 ניסיונות לכמת תוספת זו.

(FLT:0Distribution Patterns:FLT:1 Live העומסים יכולים ליישם במקומות שונים ולעבור בתוך המבנה, המוביל לכוחות משתנים הפועלים על האלמנטים המבניים.מהנדסים חייבים לשקול תרחישי טעינה כאשר עומסי חיים אינם מחולקים באופן אחיד.

כיצד לטעון חי הם קבועים

בהתחשב בטבע הדינמי של עומסי חיים, הם לעתים רחוקות מחושבים מאפס, בניגוד לעומסים מתים במקום, הם נקבעים על בסיס קודי עיצוב, אשר מציין את שיעורי דרישות טעינה ואפשרות.בנים לספק ערכי עומס חיים סטנדרטיים המבוססים על סוג דיקור ושימוש.

(FLT:0) מבני בניין למגורים: בניין מגורים 1FLT: עומס חי הוא בדרך כלל 1.5 kN / m2 (Klo-newtons per מרובע) או 40 psf ( psf) רוב קומות המגורים נועדו עבור 40 פאונד רגל רבוע (ps) לחיות עומסים פלוס 10-15 psfsf מת, אם כי מבנים ישנים יותר עשויים להיות מדורגים נמוך יותר.

בניין המשרד:0(FLT:1 ) בניין המשרד: עומס חי הוא בדרך כלל סביב 2.0 - 2.5 kN / m2 או 50 - 60 psf. הערכים הגבוהים יותר חשבון עבור ריכוז של אנשים, רהיטים וציוד טיפוסי בסביבות משרדים.

אזורי האסיפה הציבוריים:0 (FLT:1) אזורים ציבוריים (Stadiums, Theaters): ניתן להניח כי עומסי חיים גבוהים יותר, כגון 4.0 kN/m2 או 100 psf עבור שטחים כבושים במידה רבה. ערכים אלה מעלה משקפים את הפוטנציאל עבור קהל גדול ואת ההשלכות החמורות של כשל מבני במרחבים אלה.

(FLT:0) הפניות קוד: ⁇ FLT:1 מאחר ונחישות אלה הן גנריות לסיווגים שונים, והן אינן ייחודיות לכל מבנה, הבעיה של קביעת עומסי חיים נלקחת מתוך ידי מעצבי בניין לחלוטין, ונראה כמנדט של ממשלה בצורת קודים בנייה.

תגית: Reduction

ככל ששטחי הרצפה הופכים גדולים יותר, זה הופך להיות יותר ויותר בלתי סביר כי עומס חי המלא יהיה נוכח אי פעם; לכן, צמצום עומס חי מותר בדרך כלל לאלמנטים מבניים "משפיע" על ידי אזורים קומה גדולים יחסית.אלה אזורי השפעה כביכול שונים מאזורי הטריאבלארי המשמשים כדי למקם "לא לחנך" עומסים - הם למעשה, ארבע פעמים גדולות יותר עבור עמודות ופעמים להיות גדולות יותר עבור שתי פעמים גדולות יותר.

עם זאת, ישנם כמה חריגים ברורים לכללים השולטים בהפחתה של עומס חי, והכי חשוב עבור אלמנטים מבניים התומכים באזורים גדולים הצפויים להיות טעון לחלוטין.במקרים כאלה, למשל במקומות של האסיפה הציבורית או במוסך, אין אפשרות להפחתה חיה.

השוואת עומסי מתים ועומסי חיים: הבדלים מרכזיים

הבנת ההבדלים הבסיסיים בין עומסים מתים לבין עומסי חיים חיונית לתכנון מבני תקין, בעוד שניהם תורמים לעומס הכולל על מבנה, הם שונים באופן משמעותי בטבעם, בחיזוי ובהשלכות עיצוב.

הטבע והפרסמנטנס

תלות בזמן: עומס מת נשאר קבוע, בעוד עומס חי יכול להשתנות בהתאם לדיקור ופעילויות המתרחשות בתוך המבנה. הבדל יסודי זה משפיע על האופן שבו מהנדסים ניגשים לגורמי בטיחות ושינויים עבור כל סוג של עומס.

עומסי מתים הם סטטיים ולא משתנים, המייצגים את המשקל הטבוע של המבנה עצמו.עומסי חי הם דינמיים ומשתנים, המייצגים את השימושים והכיבושים המשתנים שהמבנה חייב להתאים לאורך כל חיי השירות שלו.

חיזוי ורגיעה

עומסי מתים הם בדרך כלל יותר פשוטים להעריך כי הם מבוססים על תכונות וחומרי חומר ידועים ומדמים המפורטים במסמכים בנייה.מהנדסים יכולים לחשב עומסים מתים עם דיוק סביר על ידי הכפלת תצפיות חומריות על ידי כרכים.

בניגוד לעומסים מתים, עומסי חיים הם משתנים מאוד ואינם יכולים להימדד בדיוק.חוסר הוודאות הזה דורש מהמהנדסים להסתמך על בניית הוראות קוד ונחות שמרניות על מנת להבטיח שולי בטיחות נאותים.

המונחים: noise and Safety

רמות שונות של ודאות הקשורות לעומסים מתים לעומת עומסי חיים משתקפים בגורמי העומס החלים במהלך עיצוב מבני.טעני מת יש גורמי עומס קטנים, כגון 1.2, כי משקל ידוע בעיקר ונחשב עבור.לחיות, מצד שני, יכול להיות רהיטים, ציוד נעים, או האנשים עצמם, ועשוי להגדיל את הסכומים הרגילים או צפויים במצבים מסוימים, כך גורם גדול יותר של ניסיון לכמת יתר על המידה.

גורמי עומס אלה מוחלים בשילובי עומס כדי להבטיח כי מבנים יש כוח מספיק כדי לעמוד בפני תרחישי הטעינה הקריטיים ביותר שעלולים להתרחש במהלך חיי השירות שלהם.

השפעה על בחירת החומר

מכיוון שעומסי חיים תלויים בכוח מבני, הידע של השימוש המתוכנן המדויק של הבניין הוא קריטי.ייתכן שהעומס המת, או חוסר בו, מגדיר לעתים קרובות כמה עומס חי הוא יכול להתמודד.

בטון חזק יוצר את העומסים הקטלניים הכבדים ביותר, אבל גם תומך במשקל ביותר עם הכוח העצום שלה דחיסה פלדה סטרקטיבית מציעה הרבה פחות עומס מת ומספק תמיכה גבוהה יותר עבור עומסי חיים במבנים רב קומות.טבעי ומהנדס מנוחה קלה יחסית על הבסיס אבל תמיכה פחות עומס חי מאשר פלדה ו בטון.

התפקיד של מטען סביבתי

מעבר לעומסים מתים וחיים, מבנים חייבים גם להיות נועדו לעמוד בפני עומס סביבתי.עומס סביבתי הם אלה בשל שלג, רוח, גשם, אדמה (ולחץ הידרוסטטי) ו רעידת אדמה. Wind, סיסמי, ועומסי שלג נחשבים "עומסים עתיריים" והם מחושבים על בסיס גורמים כגון מיקום מבנה, תכונות טופוגרפיים, מבנים סביב, בנייה, תצורה, סוג החומרי.

סך הכל מת בתוספת עומס חי שווה את "עומס כבד" של המבנה.אבל עדיין יותר עומסים לפעול על מבנים, כמו גם.לפני שטבע יכול לעבור דרישות קוד, העיצוב המבני חייב לכלול גם עומסים דינמיים אחרים הפועלים על זה מאוחר יותר.עומס סביבתי זה יכול לבוא משי שלג, רוח, תנועה, אדמה ופעילות סיסמית.

תגית: Wind Loads

עומס הרוח מתייחס לכוח המופעל על ידי הרוח על מבנה.זה עומס דינמי שיכול ליצור לחץ על פני השטח של מבנים, המוביל ללחץ מבני. Wind עומסים להשתנות בהתאם למהירות רוח, כיוון, ואת המאפיינים של הבניין, כגון גובהו, צורה ומיקום.

עומסי הרוח יכולים ליצור גם לחץ על פני השטח הרוחיים והונאה על פני השטח של leeward, כמו גם כוחות הרמת על גגות.גודל עומסי הרוח תלוי במהירות הרוח הבסיסית של המיקום, בקטגוריית החשיפה, והגיאומטריה של הבניין.

שלג

עומס שלג מתייחס למשקל השלג והקרח שנצבר על גג הבניין או על פני השטח האופקיים האחרים.זה סוג של עומס חי, שכן כמות השלג יכולה להשתנות בהתאם לתנאי מזג האוויר, הגיאוגרפיה וגורמים עונתיים.

עומסי שלג קרקעיים הם נקודת המוצא המשמשת בקביעת עומסי שלג גג לתכנון מבני.זה נעשה על ידי שינוי עומסי השלג הקרקע באמצעות משוואות וגורמים המתאימים לסוג המבנים, המיקום והתצורה. גורמים כגון מדרונות גג, תכונות תרמיות וחשיפה לרוח כל השפעה על איך שלג מצטבר ויש לקחת בחשבון עבור עיצוב.

המונחים:

בניין רכיבה על רעידת אדמה הוא כמו קאובוי רוכב על בול בטרולו: כשהקרקע נעה בדפוס מורכב ודינמי של עקירות אופקיות ו אנכיות, הבניין נע אחורה ואחורה כמו עטווט בלתי מסולף.מרכיבים האופקיים של תנועה דינמית זו, בשילוב עם הנטיות הלא-רטיות של הבניין, למעשה כפופים למבנה לכוחות מאוחרים יותר שהם יחסי למשקל שלה.

משקל סיסמית – בדרך כלל כולל את העומס המת הכולל וחלק מהעומס החי (בדרך כלל כ-25% מהעומס החי) משקל משולב זה משמש לאחר מכן עם אפקטיביות סיסמית כדי לקבוע את הכוחות המאוחרים שהמבנה חייב להתנגד.

שילובים: עיצוב של Real-World Scenarios

שילובי עומס משלבים עומסים שונים כמו שלג, רוח, מת, סיסמי וחי כדי לייצג "תרחיש אמיתי" תרחיש אמיתי הוא למשל הכוח המוביל לסופה רוח כבדה.מבנה בקושי חווה רק סוג אחד של עומס בזמן, כך מהנדסים חייבים לשקול כמה עומסים שונים אינטראקציה ומשלבים.

שילוב עומס תוצאות כאשר יותר מטיפוס עומס אחד פועל על המבנה.בניות קודים בדרך כלל לציין מגוון של שילובים עומס יחד עם גורמי עומס (משקל) עבור כל סוג עומס על מנת להבטיח את בטיחות המבנה תחת תרחישי טעינה מקסימליים שונים.

למה לטענות משנה

כמו מבנים ומבנים חייבים לעמוד בסערות הכבדות ביותר, אירועים מקריים ותרחישים של טעינה משולבים, מהנדסים מתרבים עם גורמי בטיחות ומשלבים עומסים שונים בשילובי עומס כביכול כדי לוודא שהמבנה אינו קורס.

העומס הקריטי למבנה נתון נמצא על ידי שילוב כל העומסים האפשריים השונים שמבנה עשוי לשאת במהלך חייו.סעיפים 2.3.1 ו- 2.4.1 של ASCE 7-16 לספק את שילובי העומס הבאים לשימוש בעת תכנון מבנים באמצעות מתודולוגיות עיצוב שונות.

המונחים: LRFD RESTING

טעינה והתנגדות (LRFD) כרוכה בשבע משוואות שילוב בסיסיות של עומס.ב-LRFD, גורמי עומס שונים מוחלים על סוגי עומס שונים כדי להסביר את רמות הודאות השונות שלהם.

1.2D + 1.6L

כאשר D מייצג עומס מת ו-L מייצג עומס חי.לדוגמה, בעיצוב גרם מדרגות, גורם עומס מת עשוי להיות 1.2 פעמים משקל המבנה, וגורם עומס חי עשוי להיות 1.6 פעמים העומס החי המרבי הצפוי.

עיצוב תקני וקודים

AS/SEI 7 מינימום טעינות עיצוב ו- Associated קריטריה עבור מבנים ומבנה אחר הוא הנימוק הסטנדרטי בקודי הבניין המשמש בעיקר כדי לקבוע עומסים, כולל טעינה סביבתית על מבנים. ASCE 7 הוא תקן טעינה מאומצת ארצית לתכנון מבני כללי.סטנדרט זה קובע עומסי עיצוב עבור כל הסיכונים כולל מת, חי אדמה, שיטפונות, שלג, גשם, אטמוספירי, מזג אווירי, ורוח, כמו גם כדי להעריך אש.

ASCE 7 הוא חלק בלתי נפרד מקודי בנייה בארצות הברית ובעולם, והוא מאומצ על ידי התייחסות לקוד הבניין הבינלאומי, קוד בנייה בינלאומי, קוד מגורים בינלאומי, וקוד בניין ובטיחות NFPA 5000.

גורמי בטיחות בעיצוב מבני

בהנדסה, גורם בטיחות (FoS) או גורם בטיחות (SF) מבטא כמה חזק יותר מערכת מאשר זה צריך להיות עבור העומס המקסימלי שצוין שלה.גורמי בטיחות הם קריטיים להבטיח כי מבנים יכולים לעמוד לא רק העומסים הצפויים אלא גם שינויים בלתי צפויים, התדרדרות לאורך זמן, ואירועים קיצוניים.

מטרות גורמי בטיחות

מערכות רבות נבנות באופן מכוון הרבה יותר חזק ממה שנדרש לשימוש רגיל כדי לאפשר למצבי חירום, עומסים בלתי צפויים, שימוש לרעה או השפלה (אחריות) אחראים לגורמי בטיחות שונים בתכנון מבני, כולל:

  • שינויים בחוזק החומרי ובנכסים
  • חוסר ודאות בגודל של עומס ותפוצה
  • תחזיות בשיטות ניתוח
  • שגיאות בנייה פוטנציאליות או פגמים
  • הידרדרות והשפלה לאורך זמן
  • תנאי טעינה בלתי צפויים

ערכים טיפוסיים של בטיחות

מבנים בדרך כלל משתמשים בגורם של בטיחות של 2.0 עבור כל חבר מבני.הערך עבור מבנים נמוך יחסית כי העומסים הם הבינו היטב ורוב המבנים הם מחוסנים.ההה מחדש פירושה שאם אחד האלמנטים מתמתחים, העומסים יכולים להפיץ מחדש אלמנטים אחרים.

גורמי עיצוב מתאימים מבוססים על מספר שיקולים, כגון דיוק התחזיות על העומסים הנקובים, העוצמה, הישבן, ההערכות והאפקטים הסביבתיים שבהם המוצר ייחשף בשירות; ההשלכות של כישלון הנדסי; ועלות של הגדלת הרכיב להשגת גורם זה של בטיחות.לדוגמה, רכיבים אשר כשלם עלול לגרום לאובדן כלכלי משמעותי, פגיעה חמורה או מוות עשויים להשתמש בגורם בטיחותי גבוה יותר (בדרך כלל) או 10 רכיבים לא קריטיים).

יישומים מעשיים ושיקולי עיצוב

Foundation Design

עיצוב הקרן: עומסי מתים הם קריטיים לתכנון יסודות ומבנה תת-קרקעי, כפי שהם משפיעים על יכולת הקרקע ועומק הבסיס.העומס המת הכולל של מבנה קובע את הגודל והסוג של הבסיס הנדרש להעברת עומסים בבטחה לאדמה תומכת.

מטרת חישוב עומסים מתים היא להבטיח כי מבנים נועדו לתמוך במשקל שלהם וכל אלמנטים מחוברים לצמיתות.זה עוזר ליצור מבנים בטוחים ויציבים על ידי חשבונאות עבור הכוחות הקבועים כי אלמנטים אלה מפעילים על החיים של הבניין. הבנה של עומסים מתים הוא חיוני עבור יושרה מבנית, כפי שהוא מאפשר מהנדסים לעצב יסודות ותמיכה מערכות אשר יכול לשאת כראוי את המשקל של הבניין עצמו.

חבר ה-Sing

התפלגות מטען: מהנדסים משתמשים בחישובים של עומס מת כדי להפיץ את העומס בצורה הולמת על פני דבורים, עמודות, ואלמנטים מבניים אחרים.גם עומסים מתים וגם עומסי חיים חייבים להיחשב כאשר מחברים מבניים כדי להבטיח שיש להם יכולת נאותה.

לפני הניתוח והעיצוב של מבנים, חברים הם בגודל מוקדם על בסיס רישומים אדריכליים ומסמכים רלוונטיים אחרים, ומשקלותיהם נקבעים באמצעות המידע הזמין ברוב הקודים והספרות אזרחית אחרת.הנחישות של העומס המת בשל חברי מבני הוא תהליך היררטיבי. במהלך עיצוב, גדלים ומשקל יכולים להשתנות, והתהליך הוא חזר על עצמו עד לגודל חבר סופי מתקבל כי יכול לתמוך את המשקל של החבר ואת העל.

חידוש ושיקום הסתגלות

עומסי חיים יכולים להשתנות על החיים של הבניין, המרת הגג לתוך משרד ביתי או הוספת סיפון גג יכול לדחוף את המבנה שלך מעבר ליכולת העיצוב המקורית שלה.כאשר שינוי מבנים קיימים, מהנדסים חייבים להעריך בזהירות אם המערכת המבנית הקיימת יכולה לתמוך בתנאי טעינה חדשים.

מבנים ישנים יותר לעתים קרובות נופלים ללא סטנדרטים של היום, במיוחד אם היו להם שנים של שיפוצים ללא הערכה מבנית מלאה.זה הופך את ההבנה הן מתות והן חי עומסים קריטיים כאשר הם מעריכים מבנים קיימים לשימושים חדשים או דיקור מוגבר.

סטיות וזמינות

מעבר לשיקולי כוח, עומסים מתים ועומסי חיים משפיעים גם על יכולתם של מבנים. סטיות ניתוק תחת עומס עלול לגרום לסדקים של סימורים, אי-השמדה של דלתות וחלונות, ואי-נוחות לתושבים גם אם המבנה נשאר בטוח.

מבנים נועדו לספק הן דרישות כוח והן שירות. הדרישה לחוזק מבטיח את בטיחות החיים והרכוש, בעוד הדרישה לכדאיות השירות מבטיחה את הנוחות של דיקור (אנשים) ואת האסתטיקה של המבנה.

טעויות נפוצות וטעויות

המונחים: Superimposed Dead Loads

טעות נפוצה אחת היא לא לקחת בחשבון את כל הרכיבים שתורמים לעומס מת. בעוד שאלמנטים מבניים הם בדרך כלל ממושמעים היטב, סיימורים, מערכות מכניות, ותכונות אדריכליות יכולים להוסיף משקל משמעותי שיש לכלול בחישובים.

המונחים: different Live Load Distribution

עבור עומסי חיים, זה דורש מהנדסים לשקול טעינה דפוס, שבו העומסים אינם מחולקים אפילו, כפי שסידורי טעינה שונים עשויים להגדיל עומסי עיצוב על אלמנטים מבניים. בהנחה כי עומסי חיים תמיד מחולקים אחיד יכול להוביל עיצובים לא משמרים עבור מבנים רצופים.

שילובי טעינה

אבל זה באמת מסוכן אם אתה לא לחשב את העומסים העיצוביים כראוי עם שילובי עומס כי בסופו של דבר אתה מעצב את האלמנט שלך עם עומסים לא נכונים.חשב רק סוגים של עומס אישי מבלי להעריך את השילובים שלהם יכול לגרום יכולת מבנית לא מספקת.

כלים מודרניים ותוכנות לניתוח טעינה

כדי להעריך בדיוק את העומסים האלה, מהנדסים מעסיקים מגוון של כלי תוכנה, כולל STAAD-Pro, MBS, RISA, SAP2000, בטוח ו- ETABS. תוכנת ניתוח מבנית מודרנית מהפכה כיצד מהנדסים מחשבים ומשלבים עומסים, המאפשר ניתוח מתוחכם יותר של מבנים מורכבים.

כלים אלה מאפשרים למהנדסים מודלים מבנים בשלושה ממדים, ליישם שילובים שונים של עומס באופן אוטומטי, לנתח את הלחצים וההדקנות הנובעים לאורך המבנה.כוח חישובי זה מאפשר עיצובים יעילים יותר אשר אופטימיזציה לשימוש בחומרים תוך שמירה על שולי בטיחות נאותים.

כלי ASCE Hazard מאפשר למשתמשים לבחון פרמטרים מרכזיים בעיצוב המפורטים בתקני ASCE. משאב חינם זה מחבר משתמשים נתונים בסיכון מדויק עבור שמונה סיכונים סביבתיים כולל סיסמיים, רוח, קרורדו, קרח, גשם, שיטפונות, שלג וצונאמי משתמשים יכולים לייצר ולהוריד דוחות עיצוב PDF חינם לשימוש בהצעות הנדסיות.

חשיבותו של דחיית הטעינה

עומסים מבניים הם שיקול חשוב בעיצוב של מבנים.קודי בניין דורשים כי מבנים מעוצבים ונבנה כדי לעמוד בבטחה בכל הפעולות שהם צפויים להתמודד במהלך חיי השירות שלהם, בעוד שהם נשארים מתאימים לשימוש.עומסים מינימליים או פעולות מפורטים בקודי בניין אלה עבור סוגים של מבנים, מיקומים גיאוגרפיים, שימוש וחומרי בניין.

עמידה בתקני בטיחות: הגבלות העומס המקסימליות נקבעות על ידי בניית קודים.קלגולציות מבטיחות כי תקני בטיחות עונים, הימנעות מהתמוטטות או עיוות תחת עומסים צפויים.קביעת עומס תקין אינה רק פעילות טכנית - זה יסוד להגן על בטיחות הציבור ולהבטיח כי מבנים מבצעים כמכוון לאורך כל חיי השירות שלהם.

עיצוב עומס התעלמות יכול להוביל לרצפות ממושכות, סלאבים מקוצצים, ואפילו כישלונות מבניים, אך עם חישובים הנכונים ובדיקות, סיכונים אלה נעלמים.התוצאות של ניתוח עומס לא מספיק יכולות לנוע בין בעיות קלות של שירות להתמוטטות מבנית קטסטרופלית.

מגמות עתידיות וסטנדרטים מעורבים

בניית קודים ותקני עומס ממשיכים להתפתח בהתבסס על מחקר חדש, שינוי דפוסי האקלים, ושיעורים של ביצועים מבניים במהלך אירועים קיצוניים. ASCE/SEI 7-22 מינימום טעינות עיצוב ו-Competd Criteria עבור מבנים ומבנה אחר כולל מספר משמעותי של תיקונים כמעט לכל העומסים הסביבתיים.

רוב העומסים מבוססים כעת על הקטגוריה של הסיכון של המבנה ומשתמשים בערכי עיצוב כוח.שינויים בהוראות השלג והגשם משקפים גישה מבוססת סיכון זו לתכנון.אבולוציה זו לקראת עיצוב מבוסס סיכון מייצגת גישה מתוחכמת יותר להבטחת בטיחות מבנית תוך מתן אפשרות לשימוש יעיל יותר בחומרים.

שינויי אקלים משפיעים גם על האופן שבו מהנדסים חושבים על עומס סביבתי. הגדלת תדירות ועוצמה של אירועי מזג אוויר קיצוניים עשויים לדרוש עדכונים למהירויות רוח, עומסי שלג, וגידולי גשם המשמשים בתכנון.מהנדסים חייבים להישאר הנוכחיים עם סטנדרטים מתפתחים כדי להבטיח שהעיצובים שלהם יישארו מתאימים לתנאים עתידיים.

מסקנה: הקרן של עיצוב סטריקטל בטוח

הבנת עומסים מתים ועומסי חיים היא יסודית לחלוטין להנדסת מבנים ולאדריכלות. שתי קטגוריות העומס הללו מייצגות את כוחות הכבידה העיקריים כי מבנים חייבים להתנגד, ואת חישובם הנכון ושילובם מהווים את הבסיס של עיצוב מבני בטוח ויעיל.

עומסי מתים, עם הטבע הקבוע והצפוי שלהם, מספקים את העומס הבסיסי כי מבנים חייבים לתמוך באופן רציף. עומסי חי, משתנים ודינמי, מייצגים את השימושים המשתנים ואת הדיקור כי מבנים חייבים להתאים. יחד עם עומסים סביבתיים כגון רוח, שלג, וכוחות סיסמיים, עומסים אלה משולבים באמצעות הוראות קוד בנייה כדי להבטיח מבנים יש כוח ועוצמה נאותה.

מהנדסים מבניים רואים עומסים מתים וחיים בעת תכנון mezzaתשעים כדי להבטיח בטיחות ולמנוע כשל מבני.טעני מת קובעים את דרישות הכוח והיציבות הכוללות, בעוד עומסי חיים משפיעים על העיצוב עבור תרחישי שימוש צפויים.עקרון זה חל על כל המערכות המבניות, מ רצפות מגורים פשוטות ועד בניינים מורכבים.

תחום ההנדסה המבנית ממשיך להתקדם, עם כלים מתוחכמים יותר, קודי בנייה מתפתחים ושיפור ההבנה של איך מבנים מגיבים לתנאי טעינה שונים.עם זאת, המושגים הבסיסיים של עומסים מתים ועומסי חיים נשארים מרכזיים למשמעת.מהנדסים אשר מבינים ביסודיות את סוגי העומס הללו וכיצד לחשבוונם כראוי בעיצוב מצוידים טוב יותר כדי ליצור מבנים בטוחים, כלכליים, מתאימים למטרה המיועדת שלהם.

בין אם אתה סטודנט לומד עקרונות הנדסה מבנית, מהנדס בפועל עיצוב מבנים, או פשוט מישהו מעוניין איך מבנים לעבוד, תפיסה מוצקה של עומסים מתים עומסים חי מספק תובנה חיונית לכוחות המעצבים את הסביבה הבנויה שלנו. על ידי חשבונאות נכונה עבור העומסים האלה ולשלב אותם בהתאם לדרישות קוד, מהנדסים להבטיח כי המבנים והמבנים שאנו מסתמכים עליהם בכל יום ימשיכו לשרת אותנו בבטחה לדורות הבאים.

משאבים נוספים

עבור אלה המבקשים להעמיק את ההבנה שלהם של עומסים מבניים ועיצוב, כמה משאבים סמכותיים זמינים:

  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) קוד בנייה בינלאומי (IBC): קוד בנייה מקיף 1 (IBC) אשר אומץ ברחבי ארצות הברית, שפורסם על ידי המועצה הבינלאומית קוד לאומי:2
  • המכון להנדסה של ה-FLT:0 (FLT: 1) ארגון מקצועי המספק חינוך, סטנדרטים ומשאבים למהנדסים מבניים ב-FLT:2SEIIRFLT 3
  • (ב) מקורות חינוך חינם (הופנה מהדף ⁇ )
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

על ידי ייעוץ משאבים אלה להישאר הנוכחי עם סטנדרטים מתפתחים ושיטות הטובות ביותר, מהנדסים ומעצבים יכולים להבטיח את עבודתם לעמוד בסטנדרטים הגבוהים ביותר של בטיחות וביצועים תוך שימוש יעיל בחומרים ובמשאבים.