Понимание мертвых и живых грузов в строительстве

Наложенные мертвые грузы (SDL)

Наложенные мертвые нагрузки являются дополнительными, постоянными, вводимыми после строительства, включая системы MEP и подвижные стены. Безопасность и целостность гарантируются точным расчетом и распределением их веса по всей структуре. SDL - это постоянные нагрузки, добавленные к структуре, но не часть самой структуры. Примеры включают подвижные перегородки, плантационные коробки, стационарное офисное оборудование и базовые строительные системы, такие как механические и электрические системы. Хотя эти нагрузки обычно являются постоянными, они могут быть перемещены во время ремонта.

DL и SDL обычно объединяются и называются полной мертвой нагрузкой, или иногда называются G в инженерных кодах и расчетах конструкций. Это различие важно, поскольку оно позволяет проектировщикам учитывать потенциальные будущие модификации здания при сохранении точных расчетов нагрузки.

Что такое живые грузы? Динамические силы занятости

Живые нагрузки представляют собой одну из наиболее динамичных и неопределенных категорий структурных нагрузок. Живые нагрузки возникают из-за пассажиров, мебели, транспортных средств, машин и других переходных или подвижных предметов, в отличие от мертвых нагрузок, которые остаются постоянными и предсказуемыми с течением времени. Живые нагрузки - это нагрузки, производимые в результате использования и заселения здания. Они включают в себя нагрузки от человеческого присутствия, мебели, транспортных средств, ожидаемых редких событий, таких как сбор людей и укладка материалов, подвижные машины и оборудование, хранение, техническое обслуживание и т. Д.

Живые нагрузки - это те нагрузки, которые являются временными и могут меняться по величине. Они включают все предметы, найденные в здании в течение его жизни (люди, диваны, пианино, сейфы, книги, автомобили, компьютеры, машины или хранимые материалы), а также внешние воздействия окружающей среды, такие как нагрузки из-за солнца, земли или погоды.

Категории Live Loads

Живые нагрузки могут быть классифицированы в зависимости от их источника и характера:

• Загрузка: Вес людей, использующих здание, значительно варьируется в зависимости от типа помещения и его предполагаемого использования.
• Мебель и оборудование: Передвижные предметы, такие как столы, стулья, шкафы для подачи документов, приборы и оборудование, которые могут быть перемещены или заменены с течением времени.
• Нагрузки на хранение: Тяжелое хранение: 250 псф и более. Нагрузки на хранение часто недооцениваются, что приводит к историческим сбоям. Библиотеки, склады и архивные объекты испытывают особенно высокие живые нагрузки от хранимых материалов.
• Автомобили: В парковочных сооружениях, гаражах и подъездных путях вес автомобилей, грузовиков и других транспортных средств составляет значительную живую нагрузку.
• Живые нагрузки на крышу: Обслуживающий персонал, оборудование и временное хранение на крышах, отдельно от экологических нагрузок, таких как снег.
• Экологические нагрузки: Хотя иногда они классифицируются отдельно, снег, дождь и накопление льда на крышах являются формами живых нагрузок, которые варьируются в зависимости от погодных условий.

Минимальные требования к живой нагрузке по занятости

Значения живой нагрузки для каждого типа здания обычно определяются кодексами практики, и поэтому использование любой конструкции должно быть определено до начала проектирования. Стандарт ASCE 7, который регулирует минимальные проектные нагрузки в Соединенных Штатах, устанавливает базовые значения живой нагрузки для различных загруженностей и функций.

Вот типичные минимальные значения живой нагрузки для общих залов:

• Жилые: Спальные комнаты: 30 psf (1,44 кН/м2). Эти значения предполагают умеренную мебель и типичную жилую активность. Жилые районы обычно требуют 40 psf.
• Офисные здания: Стандартные офисные помещения обычно требуют 50 псф для общих помещений, в то время как лобби: 100 псф (4,8 кН/м2). Офисные лобби требуют более высоких нагрузок из-за скачков толпы в часы пик.
• Собрание Пространства: Театры, аудитории и стадионные места: 100 псф. Танцевальные залы и гимназии: 100 псф. Высокая плотность толпы требует консервативного дизайна.
• Розничные и коммерческие: Розничные помещения обычно требуют 75-100 псф в зависимости от типа товара и ожидаемой плотности клиентов.
• Образовательные учреждения:] Классные комнаты обычно требуют 40 psf, в то время как коридоры и коридоры требуют 80-100 psf для учета концентрированного пешеходного движения.
• Промышленные и складские помещения: Промышленные и складские помещения могут требовать от 125 до 250 псф и более, в зависимости от конкретных требований к использованию и хранению.

Переменная природа живых грузов

Живые нагрузки принципиально отличаются от мертвых нагрузок несколькими способами: Переменность во времени: пол может быть пустым в один момент и переполненным в следующий. Динамическое влияние: В отличие от статических мертвых нагрузок, живые нагрузки могут вызывать вибрации и усталость с течением времени, что особенно очевидно в пешеходных мостах и экспансивных системах пола с длинными пролетами.

Эта внутренняя изменчивость делает живые нагрузки более сложными для прогнозирования и требует от инженеров проектирования с соответствующими запасами прочности. Современные живые нагрузки ASCE 7 получены из статистических исследований моделей заполняемости, обследований весов мебели и оборудования и вероятностных комбинаций нагрузки. Этот подход обеспечивает тщательный баланс между структурной безопасностью и экономической эффективностью, гарантируя, что здания остаются способными выдерживать редкие условия пиковой заполняемости без излишнего увеличения размеров членов для рутинного, повседневного использования.

Основные различия между мертвыми и живыми грузами

Понимание фундаментальных различий между мертвыми и живыми нагрузками имеет решающее значение для правильного проектирования конструкций. Эти различия влияют на то, как инженеры подходят к расчетам, применяют факторы безопасности и проектируют конструктивные элементы.

Природа и постоянство

Наиболее фундаментальное различие заключается в их постоянстве. Мертвые нагрузки статичны и постоянны, оставаясь неизменными на протяжении всего срока службы конструкции, если не происходят ремонты или дополнения. Живые нагрузки, наоборот, динамичны и изменчивы, меняются в зависимости от заполняемости, моделей использования и условий окружающей среды.

Предсказуемость и точность расчета

Величина мертвых нагрузок здания обычно может быть определена с погрешностью только 5%. Эта высокая степень точности проистекает из того факта, что свойства материала и размеры известны и относительно последовательны. Поскольку эти элементы фиксированы, инженеры могут рассчитать мертвую нагрузку с точностью, умножив вес каждого материала на площадь, которую он покрывает (обычно в фунтах на квадратный фут или psf).

Однако живые нагрузки по своей природе неопределенны. В отличие от мертвых нагрузок, живые нагрузки сильно изменчивы и не могут быть точно измерены. Вот почему инженеры используют таблицы строительных норм (например, ASCE 7 и NYC Building Code Chapter 16) для оценки максимальных ожидаемых живых нагрузок для разных пространств.

Факторы нагрузки и соображения безопасности

Размер коэффициента нагрузки основан на вероятности превышения любой указанной проектной нагрузки. Мертвые нагрузки имеют небольшие коэффициенты нагрузки, такие как 1,2, поскольку вес в основном известен и учитывается, например, конструктивные элементы, архитектурные элементы и отделка, большие части механического, электрического и сантехнического оборудования (MEP).

Живые нагрузки, с другой стороны, могут быть мебелью, подвижным оборудованием или самими людьми, и могут в некоторых ситуациях увеличиваться сверх нормальных или ожидаемых количеств, поэтому больший коэффициент 1,6 пытается количественно оценить эту дополнительную изменчивость.Снег также будет использовать максимальный коэффициент 1,6, в то время как боковые нагрузки (землетрясения и ветер) определяются так, что коэффициент нагрузки 1,0 является практичным.

Влияние на структурный дизайн

Мертвые нагрузки влияют на вес общей конструкции и влияют на дизайн фундамента, в то время как живые нагрузки определяют несущую способность, необходимую для безопасности во время заселения. Поскольку живые нагрузки зависят от прочности конструкции, знание точного запланированного использования здания имеет решающее значение. Мощность мертвой нагрузки или ее отсутствие часто определяет, сколько живой нагрузки она может обрабатывать. Армированный бетон создает самые тяжелые мертвые нагрузки, но также поддерживает самый вес с его огромной прочностью на сжатие. Структурная сталь предлагает гораздо меньше мертвой нагрузки и обеспечивает превосходную поддержку живых нагрузок в многоэтажных зданиях.

Как рассчитать мертвые грузы: методы и процедуры

Точный расчет мертвых нагрузок имеет основополагающее значение для структурной конструкции. Процесс включает в себя идентификацию всех постоянных компонентов, определение их весов и их соответствующее применение к структурной системе.

Методология базового расчета

Как рассчитывается мертвая нагрузка зависит от конструктивного элемента, который должен выдерживать нагрузку. Например, мертвая нагрузка плиты обычно рассчитывается как нагрузка площади (кН/м2), потому что сама плита - 2D статический элемент - должна нести нагрузку. С другой стороны, мертвая нагрузка, применяемая на 1D статические элементы, такие как балки, колонны, стержни и т. Д., Как правило, либо линейные (кН/м), либо точечные нагрузки (кН).

Основная формула для расчета мертвых нагрузок площади:

Мёртвая нагрузка (psf или kN/m2) = Плотность материала × Толщина

Поэтапный процесс расчета

1. Определить все материалы: Перечислить каждый компонент материала, который способствует постоянной массе конструкции, включая конструктивные элементы, отделку и стационарное оборудование.
2. Определение свойств материала: Эти плотности или удельный вес материалов могут быть получены из соответствующих кодов и стандартов, листов данных материалов или получены посредством лабораторных испытаний.
3. Вычислить объем или площадь: Измерить или рассчитать объем (для точечных нагрузок) или площадь (для распределенных нагрузок) каждого материального компонента.
4. Умножение на единицу веса: Для каждого компонента умножьте его объем или площадь на единицу веса материала, чтобы определить его вклад в мертвую нагрузку.
5. Сумма всех компонентов: Сложите все индивидуальные вклады мертвой нагрузки, чтобы найти общую мертвую нагрузку, действующую на структурный элемент.
6. Применить к структурной модели: Перенести рассчитанные нагрузки на соответствующие структурные элементы в вашей модели анализа, обеспечив правильное распределение нагрузки.

Оригинальное название: Floor System Dead Load

Рассмотрим типичную систему жилого этажа со следующими компонентами:

• 5-дюймовая железобетонная плита: 150 pcf × (5/12) ft = 62,5 psf
• Керамический плиточный пол (1/2 дюйма): 10 psf
• Подвесной потолок с креплениями: 5 псф
• Пособие ЕР: 3 псф
• Размер пособия на раздел: 15 псф

Общая мертвая нагрузка = 62,5 + 10 + 5 + 3 + 15 = 95,5 psf

Затем эта суммарная мертвая нагрузка будет применяться к плите пола и использоваться для расчета нагрузок, передаваемых на опорные балки и колонны.

Метод дачного участка

Участок плиты, поддерживаемый балкой, имеет ширину и длину. Эта площадь поверхности, поддерживаемая балкой (затененная прямоугольная область), называется притоковой областью для балки. Метод придаточных областей имеет важное значение для определения того, как нагрузки распределяются от плит до балок и от балок до колонн.

Для расчета нагрузок с использованием метода площади притока:

1. Определить площадь плиты или пола, которая поддерживается соответствующим конструктивным элементом
2. Умножить площадь притока на мертвую нагрузку на единицу площади
3. Для пучков преобразуйте общую нагрузку в равномерно распределенную нагрузку путем деления на длину пучка.
4. Для колонн суммируйте все нагрузки из поддерживаемых балок и плит выше

Как рассчитать живые нагрузки: требования и процедуры кода

В отличие от мертвых нагрузок, которые рассчитываются по первым принципам с использованием свойств материала, живые нагрузки в основном определяются с помощью строительных норм и стандартов, которые определяют минимальные значения на основе типа занятости.

Определение живого груза из строительных кодов

Предположения о живой нагрузке зависят от использования здания или типа заполняемости. Он имеет явно большие живые нагрузки в сборочных или тренажерных залах по сравнению с жилыми районами. Минимальное требование к живой нагрузке приведено в кодах и стандартах, которые мы используем. Ссылаясь на ASCE 7-16, например, Таблица 4.3-1 даст вам все рекомендуемые живые нагрузки конструкции.

Шаги расчета Live Load

1. Определить тип занятости: Определить конкретное использование каждого помещения в здании (жилом, офисном, сборочном, складском и т.д.).
2. Строительные кодексы консультаций: Ссылка на применимый строительный кодекс (ASCE 7, IBC или местные коды), чтобы найти минимальную требуемую нагрузку для этого типа занятости.
3. Рассматривайте особые условия: Учитывайте любые необычные виды использования, тяжелое оборудование или концентрированные нагрузки, которые могут превышать минимум кода.
4. Применить равномерно распределенные нагрузки: Живые нагрузки на этажах зданий определяются равномерно распределенной нагрузкой, линейной нагрузкой и концентрированной нагрузкой, которая, однако, не должна применяться одновременно. Единообразно распределенная нагрузка используется для всех глобальных проверок и общих конструкций, в то время как концентрированная нагрузка обычно принимается для локальных проверок.
5. Проверка концентрированных нагрузок: В строительных нормах также указываются концентрированные нагрузки, которые должны учитываться при локальных воздействиях, например, нагрузка 300 фунтов на 2,5-дюймовую на 2,5-дюймовую площадь для жилых этажей.
6. Вычислите общую живую нагрузку: Умножьте живую нагрузку на единицу площади на площадь притока, чтобы определить общую живую нагрузку на структурные элементы.

Сокращение нагрузки Live Load

Важным соображением при расчетах живой нагрузки является то, что строительные нормы позволяют уменьшить живую нагрузку для определенных структурных элементов, поддерживающих большие притоки. Обоснование заключается в том, что статистически маловероятно, что вся площадь будет загружена до максимальной мощности одновременно.

Сокращение нагрузки в реальном времени обычно допускается для:

• Колонны, поддерживающие несколько этажей
• Лучи с большими притоками
• Фонды, поддерживающие большие территории

Однако снижение нагрузки в режиме реального времени, как правило, не допускается для:

• Занятости в работе Ассамблеи
• Парковочные гаражи
• Крыши с живыми нагрузками более 100 псф
• Районы с высококонцентрированными или специализированными грузами

Конкретные формулы и ограничения для снижения нагрузки в реальном времени приведены в строительных нормах и варьируются в зависимости от области влияния и типа занятости.

Экологические нагрузки: снег, ветер и сейсмические силы

В то время как мертвые и живые нагрузки от присутствия являются основными гравитационными нагрузками, конструкции также должны противостоять экологическим нагрузкам, которые могут действовать как вертикально, так и горизонтально.

Снежные грузы

Снежные нагрузки возникают в результате накопления веса снега на плоской или наклонной крыше. Снежные нагрузки варьируются в зависимости от географического положения, состояния ветра, геометрии и наклона крыши, здания и экспозиции площадки. Например, для зданий, построенных в Монреале, штат Кентукки, следует учитывать минимум 54 псф снега, а для проектирования конструкций в Портленде, штат Орегон, рекомендуется 10 псф снега.

Снежная нагрузка — это нагрузка, которую может наложить накопление снега. Это проблема, которая более распространена в географических регионах, подверженных сильным и частым снегопадам. В этих регионах может накапливаться значительное количество снега, добавляя значительную нагрузку к структуре. При расчете общей снежной нагрузки на крышу форма крыши является одним из наиболее значимых факторов для рассмотрения.

Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки — это давления, вызываемые потоком ветра на сооружения. Ветровые силы были причиной многих структурных сбоев в истории, особенно в прибрежных регионах. Ветровая нагрузка — это влияние ветра на здания, сооружения и другие объекты. Она вызвана давлением ветра, скоростью воздуха и скоростью ветра. Давление ветра — это общая сила, приложенная к конструкции ветром.

Нагрузка ветра на структуру зависит от нескольких факторов, включая скорость ветра, окружающую местность, а также размер, форму и динамическую реакцию структуры.Традиционная теория предполагает, что горизонтальные давления нагрузки ветра действуют нормально на поверхность структуры.

Ветровые нагрузки создают три основных вида сил на сооружениях:

• Латеральная нагрузка: Горизонтальное давление, которое может привести к тому, что структуры снизятся или снизятся с их фундаментов
• Усилитель нагрузки: Наддува на крышах и свесах, которые могут разрывать кровельные материалы
• Сдвиг нагрузки:Силы, которые заставляют разные части конструкции двигаться относительно друг друга

Сейсмические нагрузки

Наземное движение, вызванное сейсмическими силами во многих географических регионах мира, может быть достаточно значительным и часто повреждает структуры. Это особенно заметно в регионах вблизи активных геологических разломов. Таким образом, большинство строительных норм и стандартов требуют, чтобы конструкции проектировались для сейсмических сил в таких районах, где вероятны землетрясения. Стандарт ASCE 7-16 предусматривает многочисленные аналитические методы оценки сейсмических сил при проектировании сооружений.

Хотя вибрации землетрясений трехмерны, их горизонтальные компоненты более важны при проектировании структурных систем. Таким образом, в целом, мы рассматриваем сейсмоустойчивость как боковую силу, действующую на здание. Сейсмоустойчивость зависит от того, насколько близко здание к линиям разломов.

Сейсмические соображения дизайна включают:

• Сейсмическая категория дизайна, основанная на местоположении и почвенных условиях
• Фактор важности
• Тип структурной системы и пластичность
• Высота здания и распределение массы
• Тип фундамента и взаимодействие почвенной структуры

Комбинации нагрузки: проектирование для реальных сценариев

Поскольку здания и сооружения должны выдерживать самые сильные штормы, случайные события и комбинированные сценарии нагрузки, инженеры умножают нагрузки с факторами безопасности и объединяют различные нагрузки в так называемых комбинациях нагрузки, чтобы убедиться, что структура не разрушается. Комбинации нагрузки объединяют различные нагрузки, такие как снег, ветер, мертвая, сейсмическая и живая нагрузка, чтобы представлять «реальный сценарий». Реальный сценарий - это, например, результирующая сила для сильного шторма ветра. Настраивая все возможные комбинации нагрузки, мы найдем худший сценарий для структурного элемента, который во многих случаях является самой большой нагрузкой.

LRFD против ASD Load Combinations

Конструкции предназначены для удовлетворения как требований к прочности, так и к исправности. Требование к прочности обеспечивает безопасность жизни и имущества, в то время как требование к исправности гарантирует комфортность занятости (людей) и эстетику конструкции. Для удовлетворения ранее заявленных требований конструкции предназначены для критической или наибольшей нагрузки, которая будет действовать на них. Критическая нагрузка для данной конструкции обнаруживается путем объединения всех различных возможных нагрузок, которые может нести конструкция в течение ее срока службы. Разделы 2.3.1 и 2.4.1 ASCE 7-16 обеспечивают следующие комбинации нагрузки для использования при проектировании конструкций методом Load and Resistance Factor Design (LRFD) и методом Allowable Strength Design (ASD).

В структурной инженерии используются два основных метода комбинации нагрузки: допустимый дизайн напряжения (ASD) и проектирование фактора нагрузки и сопротивления (LRFD). Разрешенный дизайн стресса (ASD): ASD включает в себя расчет максимального напряжения на структуру из-за различных нагрузок и сравнение его с допустимым напряжением материала. Дизайн фактора нагрузки и сопротивления (LRFD): LRFD включает в себя применение факторов нагрузки к различным нагрузкам для определения максимальной нагрузки на структуру. Факторы нагрузки используются для учета неопределенности в нагрузках и свойствах материала.

Обычные комбинации LRFD-нагрузки

Типичные комбинации нагрузки LRFD включают в себя:

• 1.4D (только мертвая нагрузка)
• 1.2D + 1,6L + 0,5 (Lr или S или R)
• 1.2D + 1.6 (Lr или S или R) + (L или 0,5W)
• 1.2D + 1,0W + L + 0,5 (Lr или S или R)
• 1.2D + 1,0E + L + 0,2S
• 0,9D + 1.0W
• 0.9D + 1.0D

Где: D = мертвая нагрузка, L = живая нагрузка, Lr = живая нагрузка на крышу, S = снежная нагрузка, R = дождевая нагрузка, W = ветровая нагрузка, E = сейсмоустойчивость

Почему комбинирование нагрузки имеет значение

Комбинации нагрузки важны, поскольку они помогают обеспечить структурную целостность и безопасность здания или сооружения. Например, без учета комбинаций нагрузки конструкция может быть спроектирована таким образом, чтобы выдерживать только один тип нагрузки (например, снег), но может выйти из строя при другом типе нагрузки. Комбинации нагрузки влияют на конструкцию конструкции, поскольку максимальные ожидаемые нагрузки определяют прочность и безопасность конструкции. Рассматривая различные комбинации нагрузки, вы можете обеспечить, чтобы конструкция могла выдерживать самые серьезные нагрузки и оставаться безопасной для ее предполагаемого использования.

Строительные кодексы и стандарты, регулирующие дизайн нагрузки

Расчеты структурной нагрузки регулируются различными строительными нормами и стандартами, которые обеспечивают предписывающие требования, методологии и минимальные значения для обеспечения общественной безопасности.

ASCE 7: Минимальный стандарт на загрузку

Стандарт ASCE 7 представляет собой приемлемую практику для строительных нагрузок в Соединенных Штатах и признан практически во всех строительных кодексах США. ASCE 7 является широко признанным стандартом, опубликованным Американским обществом гражданских инженеров (ASCE). Он служит всеобъемлющей справочной базой для расчетов нагрузки и часто упоминается в строительных кодексах, включая IBC.

ASCE 7 содержит подробные рекомендации по:

• Определение мертвой нагрузки и вес единицы материала
• Минимальные живые нагрузки для различных залов
• Расчеты снежной нагрузки на основе географического положения
• Определение нагрузки ветра с использованием категорий давления и воздействия на скорость
• Сейсмические параметры конструкции и силовые расчеты
• Комбинации нагрузки для прочности и функциональности конструкции
• Специальные нагрузки, включая дождь, лед и давление почвы

Международный строительный кодекс (IBC)

IBC - это модельный код, разработанный Международным советом по коду (ICC) и принятый большинством юрисдикций в Соединенных Штатах. Он предусматривает требования к определению мертвых, живых, ветровых и сейсмических нагрузок, среди прочего. IBC ссылается на ASCE 7 для подробных процедур расчета нагрузки, обеспечивая при этом дополнительные требования, характерные для проектирования и строительства зданий.

Стандарты проектирования, ориентированные на конкретные материалы

В дополнение к общим стандартам нагрузки, коды, относящиеся к конкретным материалам, содержат дополнительные указания:

• ACI 318: Требования к строительному коду
• Руководство по стальному строительству AISC: Американский институт стального строительства (AISC) публикует Руководство по стальному строительству, которое включает в себя руководящие принципы расчета нагрузки и методологии проектирования стальных конструкций.
• NDS: Национальная спецификация дизайна деревянного строительства
• TMS 402/602: Требования к строительному коду для масонских конструкций

Международный и региональный кодексы

В разных странах и регионах существуют свои строительные нормы и стандарты нагрузки:

• Еврокод (EN 1990, EN 1991): Европейские стандарты для структурного проектирования и нагрузок
• Национальный строительный кодекс Канады (NBC): Требования к строительному кодексу Канады
• IS-коды (Индия): Индийские стандарты для проектных нагрузок и структурного проектирования
• Стандарты AS/NZS: Стандарты строительства Австралии и Новой Зеландии

Инженерам-строителям важно быть знакомыми с последними версиями этих кодексов и стандартов, а также с любыми местными или государственными поправками, которые могут применяться к их проектам.

Продвинутые темы в анализе нагрузки

Воздействие нагрузки и динамические эффекты

Ударная нагрузка - это нагрузка, время применения которой на материал составляет менее одной трети естественного периода вибрации этого материала. Ударные нагрузки - это внезапные нагрузки, применяемые к конструкции в течение короткого периода времени по сравнению с другими нагрузками на конструкцию. Ударные нагрузки вызваны падающими объектами/весами вибрации живых нагрузок, таких как движущиеся краны, движущиеся транспортные средства или вибрирующие машины. Они производят большие напряжения в конструктивных элементах, чем те, которые производятся постепенно применяемыми нагрузками той же величины.

Циклические и усталые нагрузки

Циклические нагрузки на конструкцию могут приводить к усталостному повреждению, кумулятивному повреждению или отказу. Эти нагрузки могут быть повторными нагрузками на конструкцию или могут быть вызваны вибрацией. Конструкции, подверженные повторяющимся циклам нагрузки, такие как мосты с движением или здания с вибрирующим оборудованием, требуют особого внимания к эффектам усталости.

Термальные нагрузки

Изменения температуры могут вызывать расширение и сжатие конструкционных материалов, создавая внутренние напряжения.Эти нагрузки вызваны расширением или сжатием материалов в результате температурных изменений, и они имеют потенциал для нанесения значительных напряжений на конструкцию.Тепловые нагрузки особенно важны в длинных конструкциях, открытых конструкциях и зданиях со значительными перепадами температур.

Почва и гидростатическое давление

Гидростатическое и земное давления: Это нагрузки на подпорные конструкции за счет давлений, вырабатываемых подпорными материалами. Они изменяются линейно с высотой стен. Подвальные стены, подпорные стены и нижесортные конструкции должны быть спроектированы так, чтобы противостоять боковым давлениям земли и воды в дополнение к вертикальным нагрузкам.

Программные инструменты для расчета нагрузки и структурного анализа

Расчеты нагрузки могут быть сложными и трудоемкими, особенно для больших или сложных структур. К счастью, инженеры-строители имеют доступ к различным программным инструментам и ресурсам, которые могут оптимизировать процесс расчета и повысить точность. Программные пакеты структурного анализа, такие как ETABS, SAP2000 и RISA-3D, предоставляют мощные инструменты для расчетов нагрузки и структурного анализа. Эти программные продукты могут обрабатывать сложные комбинации нагрузок, нелинейности материалов и передовые методы анализа, такие как FEA.

Общее программное обеспечение структурного анализа включает в себя:

• ETABS: Интегрированное программное обеспечение для анализа зданий и проектирования
• SAP2000: Программа структурного анализа общего назначения
• RISA-3D: Трехмерный структурный анализ и проектирование
• STAAD.Pro: Комплексное программное обеспечение для структурного анализа и проектирования
• RAM Структурная система: Полное решение для проектирования зданий
• Текла Структурный дизайнер: BIM-интегрированный структурный анализ

Для оценки размеров структурных элементов инженеры используют программные средства, такие как SAP2000, SAFE, ETABS, MBS, RISA и STAAD-Pro, в дополнение к ручным вычислениям.Эти приборы вычисляют осевую нагрузку на каждую колонку, распределяя нагрузки от плит и балок до колонн.

Распространенные ошибки и лучшие практики в расчетах нагрузки

Общие ошибки, которых следует избегать