A szerkezettervezés a terhek számításáról szól. A Nishkian mérnöki iroda tömör leírást kínál: “A terhek alatt általában olyan erőket értünk, amelyek feszültségeket, deformációkat vagy gyorsulásokat okoznak. Ezeket a terheket egy szerkezetre vagy annak elemeire alkalmazzák, amelyek feszültséget vagy elmozdulást okoznak”. A “terhelés” általános fogalmából két fő kategória következik: a holtterhek és az élőterhek. Miben különböznek?
HULLÁMTERHELÉSEK
Röviden, egy szerkezet holtterhelése magában foglalja a szerkezet teljes súlyát, általában négyzetlábanként fontban mérve, mielőtt üzembe helyeznék. A padló, a falak, a tető, az oszlopok, a lépcsők, az állandó berendezések és minden rögzített díszítés statikus terhet képeznek, amely általában nem változik az épület élettartama alatt. Hogy ismét Nishkian-t idézzem: “A holtterhek azokat a nem dinamikus erőket veszik figyelembe, amelyek folyamatos és állandó erőt gyakorolnak egy szerkezetre.”
Ezért a holtterhelésre vonatkozó számítások, mielőtt az épület felveszi a használatból vagy használatból eredő további terheket, az alkotóelemek súlyát és a talajra lefelé irányuló nyomást, tartalmazniuk kell az alapozási rendszer betonját, a tervezett építőanyagokat, valamint minden kiszolgáló berendezést, például a lifteket, a HVAC-egységeket és csatornákat, a vízvezetékeket, a rögzített gyártóberendezéseket stb.
ÉLŐTERHELYEK
Az élőterhek a használatból és a rendeltetésszerű használatból eredő dinamikus erőkre vonatkoznak. Olyan átmeneti erőket jelentenek, amelyek az épületen keresztül mozoghatnak, vagy bármely adott szerkezeti elemre hatnak. Szintén psf-ben mérve, ezek a terhek magukban foglalják az emberek, bútorok, készülékek, gépkocsik, mozgatható berendezések és hasonlók várható súlyát.
Az Amerikai Építőmérnökök Társasága (ASCE) előírja, hogy a tervezés során a minimális élőterheknek mindig meg kell haladniuk az épület élettartama alatt várható maximális élőterheket, amennyiben a terheket ténylegesen meghaladják. Az ASCE-irányelvek az élőterheket a tervezett használat és használat kategóriái szerint írják elő épülettípusonként.
Mivel az élőterhek a szerkezeti szilárdságtól függenek, az épület pontos tervezett használatának ismerete kritikus fontosságú. A holt teher ereje, vagy annak hiánya gyakran meghatározza, hogy mekkora élő terhelést képes kezelni. A vasbeton hozza létre a legnehezebb holtterheket, de hatalmas nyomószilárdságával a legnagyobb súlyt is elbírja. A szerkezeti acél sokkal kisebb holtterhelést kínál, és többszintes épületekben kiválóan támogatja az élő terheket. A természetes és a mesterséges fa viszonylag enyhén támaszkodik az alapra, de kevesebb élőterhet visel el, mint az acél és a beton.
A teljes holt- és élőterhelés egyenlő a szerkezet “gravitációs terhével”. De még további terhek is hatnak az épületekre.
Környezeti terhek
Mielőtt egy építmény megfelelne a jogszabályi előírásoknak, a szerkezeti tervezésnél figyelembe kell venni az oldalirányban ható egyéb dinamikus terheket is. Ezek a környezeti terhek származhatnak hóból, szélből, talajmozgásból és szeizmikus tevékenységből. Természetesen a Colorado Front Range szabályai kevés szeizmikus szabályozást tartalmaznak, de természetesen figyelembe veszik a szélsőséges hó-, szél- és talajviszonyokat.
Biztonság kontra gazdaságosság
Az egy- és többcsaládos lakóépületek, kereskedelmi, kiskereskedelmi, irodai, parkoló, mezőgazdasági vagy ipari épületek tervezésekor a tervezőnek azzal a kihívással kell szembenéznie, hogy megfeleljen a szabályoknak, illetve túlteljesítse azokat anélkül, hogy túlépítené azokat. Bár a biztonságnak mindig elsőbbséget kell élveznie, a túlzott szerkezeti szilárdság (holtteher) feleslegesen növeli a projekt végső költségét. Így a fa, acél, beton, vagy ezek kombinációjával történő alátámasztás és keretezés választása a tervezés kritikus elemévé válik. Az olyan élő terhek, amelyek jelentős nyomást és/vagy aktivitást gyakorolnak a szerkezeten belül, mint például egy parkolóház, betont igényelhetnek. A kisebb súlyt vagy belső mozgást hordozó terhek, mint például a kétszintes irodaházak esetében azonban elegendő lehet az acél vagy a fa. Mielőtt engedélyt kaphatna az építésre, minden terhelést figyelembe kell vennie a tervezés során.
Szerencsére nem kell a nulláról kezdenie az építőanyagok súlyának, az átlagos használati terheléseknek és az általános környezeti erőknek a meghatározását, amikor elkezdi a szerkezeti tervezést. A mérnöki és építészeti ismeretek felhalmozott gazdagsága olyan könnyen hozzáférhető számítógépes programokban gyűlik össze, mint amilyeneket a Barton Supply használ. Mindenképpen konzultáljon velünk a projektjével kapcsolatban. Segítünk Önnek a becslésben, a gyártmányrajzok elkészítésében és a projektmenedzsmentben!