Rakennesuunnittelussa on kyse kuormien laskemisesta. Insinööritoimisto Nishkian tarjoaa ytimekkään kuvauksen: ”Kuormat ymmärretään yleisesti voimiksi, jotka aiheuttavat jännityksiä, muodonmuutoksia tai kiihtyvyyksiä. Nämä kuormat kohdistuvat rakenteeseen tai sen osiin, jotka aiheuttavat jännityksiä tai siirtymiä.” Yleisestä käsitteestä ”kuorma” seuraa kaksi pääluokkaa: kuolleet kuormat ja elävät kuormat. Miten ne eroavat toisistaan?
kuolleet kuormat
Lyhyesti sanottuna rakenteen kuollut kuorma käsittää sen valmiin painon, joka yleensä mitataan paunoina neliöjalkaa kohti, ennen kuin se otetaan käyttöön. Lattiat, seinät, katto, pilarit, portaat, kiinteät laitteet ja kaikki kiinteät koristeet muodostavat staattisen kuorman, joka ei yleensä muutu rakennuksen käyttöiän aikana. Lainatakseni jälleen Nishkiania: ”Kuolleet kuormat ottavat huomioon ei-dynaamiset voimat, jotka kohdistavat rakenteeseen jatkuvaa ja pysyvää voimaa.”
Siten laskelmissa, jotka koskevat kuollutta kuormaa ennen kuin rakennukseen kohdistuu lisäkuormia, jotka johtuvat rakennuksen asumisesta tai käytöstä, sen osien painosta ja maahan alaspäin kohdistuvista paineista, on otettava huomioon perustamisjärjestelmän betoni, suunnitellut rakennusmateriaalit sekä kaikki huoltolaitteet, kuten hissit, LVI- ja ilmastointiyksiköt ja -kanavistot, LVI- ja LVI-tekniikka, kiinteät tuotantovälineet jne.
LIIVIKUORMAT
LIIVIKUORMAT tarkoittavat asumisesta ja käyttötarkoituksesta aiheutuvia dynaamisia voimia. Ne edustavat ohimeneviä voimia, jotka voivat liikkua rakennuksen läpi tai vaikuttaa johonkin tiettyyn rakenneosaan. Nämä kuormat mitataan myös psf:nä, ja ne sisältävät ihmisten, huonekalujen, laitteiden, autojen, siirrettävien laitteiden ja vastaavien odotettavissa olevan painon.
Amerikkalaisen rakennusinsinöörien yhdistyksen (ASCE) vaatimukset edellyttävät, että suunnittelussa käytettävien elävien kuormien vähimmäismäärän on aina ylitettävä suurimmat odotettavissa olevat elävät kuormat rakennuksen elinkaaren aikana, jos kuormat todella ylittyvät. ASCE:n ohjeissa elävät kuormat määrätään rakennustyypeittäin aiotun käyttö- ja käyttöluokan mukaan.
Koska elävät kuormat riippuvat rakenteen lujuudesta, tieto rakennuksen tarkasta suunnitellusta käyttötarkoituksesta on ratkaisevan tärkeää. Kuolleen kuorman voimakkuus tai sen puute määrittää usein sen, kuinka paljon elävää kuormaa se pystyy käsittelemään. Teräsbetoni synnyttää raskaimmat kuolleet kuormat, mutta se myös kantaa eniten painoa valtavan puristuslujuutensa ansiosta. Rakenneteräs tarjoaa paljon vähemmän kuollutta kuormaa ja tukee paremmin eläviä kuormia monikerroksisissa rakennuksissa. Luonnonpuu ja suunniteltu puu tukeutuvat suhteellisen kevyesti perustuksiin, mutta kantavat vähemmän elävää kuormaa kuin teräs ja betoni.
Kuolleiden ja elävien kuormien yhteismäärä vastaa rakenteen ”painovoimakuormaa”. Rakennuksiin kohdistuu kuitenkin vielä muitakin kuormia.
YMPÄRISTÖKUORMAT
Ennen kuin rakennus voi läpäistä säännöstön vaatimukset, rakennesuunnittelussa on otettava huomioon myös muut siihen sivusuunnassa vaikuttavat dynaamiset kuormat. Nämä ympäristökuormat voivat johtua lumesta, tuulesta, maaperän liikkeistä ja seismisestä toiminnasta. Luonnollisesti Coloradon etualan säännöissä ei ole juurikaan seismistä valvontaa, mutta niissä otetaan varmasti huomioon äärimmäiset lumi-, tuuli- ja maaperäolosuhteet.
Turvallisuus vs. taloudellisuus
Suunniteltaessa yksi- ja useampien perheiden asuntoja, liike-, vähittäiskauppa-, toimisto-, pysäköinti-, maatalous- tai teollisuusrakennuksia suunnittelija joutuu kohtaamaan haasteen, jonka avulla hän voi täyttää ja ylittää määräykset ilman, että hän joutuu rakentamaan liikaa. Vaikka turvallisuuden pitäisi aina olla etusijalla, liiallinen rakenteellinen lujuus (kuollut kuorma) lisää tarpeettomasti hankkeen lopullisia kustannuksia. Näin ollen puu-, teräs-, betoni- tai betonirunko tai niiden yhdistelmä on ratkaiseva tekijä suunnittelussa. Elävät kuormat, jotka aiheuttavat rakenteeseen huomattavaa painetta ja/tai toimintaa, kuten pysäköintihalli, saattavat vaatia betonia. Ne, joihin kohdistuu vähemmän painoa tai sisäistä liikettä, kuten kaksikerroksisissa toimistorakennuksissa, voivat kuitenkin riittää teräksen tai puun käyttö. Ennen kuin voit saada hyväksynnän rakentamiselle, sinun on otettava kaikki kuormat huomioon suunnittelussasi.
Onneksi sinun ei tarvitse aloittaa tyhjästä yrittäessäsi määrittää rakennusmateriaalien painoja, keskimääräisiä käyttökuormia ja yleisiä ympäristövoimia, kun aloitat rakennesuunnittelun. Kertynyt insinööri- ja arkkitehtuuritietämys yhdistyy helposti käytettävissä tietokoneohjelmissa, kuten Barton Supplyn käyttämissä ohjelmissa. Varmista, että kuulet meitä hankkeessasi. Voimme auttaa sinua kustannusarvion laatimisessa, työpiirustusten laatimisessa ja projektinhallinnassa!