podstawowe informacje o obciążeniach-główne

Podstawowe informacje o obciążeniach

Aby móc śmiało przejść do tematu obciążeń działających na konstrukcję, warto zrobić małą powtórkę z fizyki. Na początek, objaśnię więc kilka podstawowych pojęć, których zrozumienie jest konieczne do zgłębiania tematyki obciążeń.

Ciężar jest siłą, czyli iloczynem masy i przyspieszenia. Podstawową jednostką masy jest kg a przyspieszenia m/s2. Jednostką siły jest N (Newton). Siła ma wartość 1 N, jeżeli nadaje ciału o masie 1kg przyspieszenie równe 1 m/s2.

Na ziemi wartość przyspieszenia wynosi średnio 9,81 m/s2 (W inżynierii stosuje się uproszczenie 10 m/s2). Dla przykładu: człowiek o masie 70 kg będzie miał ciężar 686,7 N.

Podział obciążeń działających na konstrukcję

Wszystkie obciążenia oddziaływające na konstrukcje można podzielić według różnych kryteriów.

Z uwagi na kierunek działania obciążenia dzielimy na:

  • pionowe (np. grawitacyjne),
  •  poziome (np. wiatr),
  • podłużne (np. oddziaływanie hamującej suwnicy).

Z kolei patrząc na rodzaj, wyróżniamy obciążenia:

  • stałe,
  • użytkowe,
  • środowiskowe, np: wiatrem, śniegiem, temperaturą, lodem, pożarem,
  • hydrostatyczne,
  • parcie gruntu lub materiałów sypkich na konstrukcję,
  • skurcz konstrukcji,
  • przemieszczenie fundamentów,
  • trzęsienie ziemi,
  • udarowe (np od maszyny czy pojazdu).

Ze względu na możliwość wywołania przyspieszenia konstrukcji lub jej elementów wyróżniamy następujące grupy obciążeń:

  • statyczne- niewywołujące znaczącego przyspieszenia konstrukcji lub jej ele­mentów,
  • dynamiczne- wywołujące znaczące przyspieszenie,
  • quasi-statyczne- dynamiczne, wyrażane w modelu obliczeniowym przez rów­noważne oddziaływanie statyczne.

Ze względu na umiejscowienie w przestrzeni możemy wyróżnić obciążenia:

  • umiejscowione (o jednoznacznie ustalonym rozkładzie i pozycji w stosunku do konstrukcji lub jej części), w tym: objętościowe, powierzchniowe, liniowe, punktowe.
  • nieumiejscowione (mogą mieć różne rozkłady przestrzenne w stosunku do konstrukcji).

podstawowe informacje o obciążeniach 1

Charakterystyka wybranych typów obciążeń

Ogólnie rzecz biorąc, w elementach konstrukcyjnych występują trzy grupy obciążeń: stałe, zmienne i wyjątkowe.

Obciążenia stałe to obciążenia działające przez cały czas pracy konstrukcji. Do grupy tych obciążeń zaliczamy m.in. ciężar elementów konstrukcyjnych (ścian, słupów, stropów, belek) oraz ciężar elementów wyposażenia (np. ciężar instalacji, windy). Ciężar własny elementów konstrukcyjnych zwykle stanowi największą część w zestawieniu wszystkich obciążeń. Informacje dotyczące ciężaru poszczególnych materiałów budowlanych zawarte są w różnych normach, podręcznikach i przez samych producentów materiałów budowlanych.

Obciążenia wyjątkowe działają krótkotrwale na konstrukcję. Ich wystąpienie jest często mało prawdopodobne w czasie użytkowania konstrukcji. Do nich zaliczyć możemy np. wybuch gazu, uderzenie samochodu czy bardzo obfity śnieg.

Obciążenia zmienne to grupa obciążeń, których wartość zmienia się w czasie. Nie można oszacować ich z taką dokładnością jak obciążeń stałych. Wśród obciążeń zmiennych można wyróżnić m.in. obciążenia użytkowe.

Obciążenia te są zależne od funkcji, jaką projektowana konstrukcja będzie pełnić. Obciążenie użytkowe stropu parkingu wielopoziomowego różnić się będzie od stropu domu jednorodzinnego.

Kolejną dużą grupą obciążeń zmiennych są obciążenia środowiskowe np. działanie wiatru, śniegu. Konstrukcja musi być tak zaprojektowana, by wiatr nie mógł uszkodzić poszczególnych jej elementów np. porwać dachu, jak i uszkodzić jej samej np. poprzez przesunięcie. Świetnym przykładem dla zobrazowania tego, o czym piszę, są budynki stawiane na terenach górskich. Projektowane i budowane są z dachami o dużym kącie nachylenia. Zapewnia to łatwiejsze zsuwanie się pokrywy śnieżnej z dachu.  Poniżej przykład projektu domu z dachem umiarkowanie spadzistym.

podstawowe informacje o obciążeniach - konstrukcja dachu

Pod tym linkiem zamieszczony jest przykład obciążenia śniegiem i wiatrem dachu.

Jeżeli konstrukcja poddana jest silnemu oddziaływaniu termicznemu, należy zaprojektować ją tak, by umożliwić jej swobodne odkształcanie. W przeciwnym razie wystąpią dodatkowe naprężenia termiczne, które muszą być uwzględnione w analizie konstrukcji.

Na obszarze Polski nie występują obszary o aktywności sejsmicznej. Jednak należy o nich pamiętać na terenach górniczych, gdzie mogą występować trzęsienia zapadowe wywołane przez osiadanie stropów wyrobisk, jak również na terenach osuwowych.

Podsumowanie

Wpis ten jest jedynie wprowadzeniem do tematyki obciążeń. Polecam książkę p. Anny Rawskiej – Skotniczej ”Obciążenia budynków i konstrukcji budowlanych według Eurokodów”, która pozwoli głębiej zapoznać się z tematyką obciążeń.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *