Proiectarea structurală se bazează pe calculul încărcărilor. Firma de inginerie Nishkian oferă o descriere succintă: „Sarcinile sunt în mod obișnuit înțelese ca forțe care provoacă tensiuni, deformații sau accelerații. Aceste sarcini sunt aplicate unei structuri sau componentelor sale care provoacă tensiuni sau deplasări.” Din conceptul general de „sarcină” rezultă două categorii majore: sarcini moarte și sarcini vii. Prin ce se deosebesc ele?
CARGA MORTĂ
Pe scurt, sarcina moartă a unei structuri cuprinde greutatea sa completă, măsurată de obicei în lire pe picior pătrat, înainte de a intra în funcțiune. Pardoselile, pereții, acoperișul, stâlpii, scările, echipamentele permanente și orice decor fix constituie o sarcină statică care, în mod normal, nu se modifică pe durata de viață a clădirii. Pentru a-l cita din nou pe Nishkian: „sarcinile statice reprezintă forțele nedinamice care exercită o forță continuă și permanentă asupra unei structuri.”
Prin urmare, calculele pentru sarcina moartă înainte ca o clădire să preia sarcinile suplimentare datorate ocupării sau utilizării, greutatea componentelor sale și presiunile aplicate în direcția descendentă asupra solului trebuie să includă betonul pentru sistemul de fundație, materialele de construcție planificate, plus orice echipament de serviciu, cum ar fi lifturile, unitățile HVAC și conductele, instalațiile sanitare, echipamentele fixe de fabricație etc.
CARCĂRI VIVATE
Carcinile vii se referă la forțele dinamice datorate ocupării și utilizării prevăzute. Ele reprezintă forțele tranzitorii care pot fi deplasate prin clădire sau care acționează asupra unui anumit element structural. De asemenea, măsurate în psf, aceste sarcini includ greutatea anticipată a persoanelor, mobilierului, aparatelor, automobilelor, echipamentelor mobile și altele asemenea.
Societatea Americană a Inginerilor Civili (ASCE) cere ca sarcinile vii minime din proiect să depășească întotdeauna sarcinile vii maxime anticipate pe parcursul duratei de viață a clădirii în cazul în care sarcinile sunt, de fapt, depășite. Liniile directoare ale ASCE prescriu sarcinile vii în funcție de categoriile de ocupare și utilizare prevăzute pentru fiecare tip de clădire.
Pentru că sarcinile vii depind de rezistența structurală, cunoașterea utilizării exacte planificate a clădirii este esențială. Puterea sarcinii moarte, sau lipsa acesteia, definește adesea câtă sarcină vie poate suporta. Betonul armat creează cele mai grele sarcini moarte, dar, de asemenea, suportă cea mai mare greutate cu rezistența sa imensă la compresiune. Oțelul structural oferă o sarcină moartă mult mai mică și oferă un suport superior pentru sarcinile vii în clădirile cu mai multe etaje. Lemnul natural și cel prelucrat prin inginerie se sprijină relativ ușor pe fundație, dar suportă mai puține sarcini vii decât oțelul și betonul.
Totalitatea sarcinilor moarte plus cele vii este egală cu „sarcina gravitațională” a structurii. Dar asupra clădirilor acționează, de asemenea, și alte sarcini.
CARGĂRILE VÂRSTNICE
Înainte ca un edificiu să treacă de cerințele codului, proiectarea structurală trebuie să includă și alte sarcini dinamice care acționează asupra sa lateral. Aceste sarcini de mediu pot proveni de la zăpadă, vânt, mișcări ale solului și activitate seismică. În mod natural, codurile din Colorado Front Range sunt ușoare în ceea ce privește controalele seismice, dar cu siguranță iau în considerare condițiile extreme de zăpadă, vânt și sol.
Siguranță vs. Economie
Când proiectează locuințe unifamiliale și multifamiliale, clădiri comerciale, de vânzare cu amănuntul, de birouri, de parcare, agricole sau industriale, proiectantul se confruntă cu provocarea de a respecta și de a depăși codurile fără a supraconstrui. În timp ce siguranța ar trebui să prevaleze întotdeauna, construirea unei rezistențe structurale excesive (sarcină moartă) adaugă inutil la costul final al proiectului. Astfel, alegerea de a susține și încadra cu lemn, oțel, beton sau combinații, devine un element critic în proiectare. Sarcinile vii care vor aplica o presiune și/sau o activitate considerabilă în cadrul structurii, cum ar fi cele pe care le așteptați de la un garaj de parcare, pot necesita beton. Cu toate acestea, cele care suportă mai puțină greutate sau mișcare interioară, cum ar fi cea a clădirilor de birouri cu două etaje, pot fi suficiente cu oțel sau lemn. Înainte de a obține aprobarea pentru construcție, trebuie să fi luat în calcul toate sarcinile în proiectul dumneavoastră.
Din fericire, nu trebuie să începeți de la zero încercând să determinați greutățile materialelor de construcție, sarcinile medii de ocupare și forțele de mediu comune atunci când începeți un proiect structural. Bogăția acumulată de cunoștințe inginerești și arhitecturale se adună în programe de calculator ușor de accesat, precum cele utilizate de Barton Supply. Nu uitați să ne consultați cu privire la proiectul dumneavoastră. Vă putem ajuta cu estimări, desene de atelier și management de proiect!