Konstruktion av konstruktioner handlar om att beräkna laster. Ingenjörsfirman Nishkian erbjuder en kortfattad beskrivning: ”Belastningar brukar förstås som krafter som orsakar spänningar, deformationer eller accelerationer. Dessa belastningar appliceras på en struktur eller dess komponenter som orsakar spänningar eller förskjutningar.” Från det allmänna begreppet ”belastning” kommer två huvudkategorier: döda belastningar och levande belastningar. Hur skiljer de sig åt?
Döda laster
Kort sagt omfattar en strukturs döda last dess färdiga vikt, vanligen mätt i pund per kvadratfot, innan den tas i bruk. Golven, väggarna, taket, pelarna, trapporna, den permanenta utrustningen och all fast inredning utgör en statisk last som normalt inte förändras under byggnadens livslängd. För att citera Nishkian igen: ”
Därför måste beräkningarna av den döda lasten innan en byggnad tar på sig de ytterligare lasterna från boende eller användning, vikten av dess komponenter och det tryck som appliceras i nedåtgående riktning på marken inkludera betongen för grundsystemet, planerade byggnadsmaterial plus all serviceutrustning som hissar, HVAC-enheter och kanaler, rörledningar, fast tillverkningsutrustning osv.
LIVANDE LASTER
LIVANDE LASTER avser de dynamiska krafter som uppstår vid vistelse och avsedd användning. De representerar de övergående krafter som kan förflyttas genom byggnaden eller verka på ett visst konstruktionselement. Dessa laster, som också mäts i psf, omfattar den förväntade vikten av människor, möbler, apparater, bilar, rörlig utrustning och liknande.
American Society of Civil Engineers (ASCE) kräver att minimala levande laster i konstruktionen alltid ska överstiga de maximala förväntade levande lasterna under byggnadens livslängd i de fall lasterna faktiskt överskrids. ASCE:s riktlinjer föreskriver levande belastningar i enlighet med kategorier av avsedd användning och användning per byggnadstyp.
Eftersom levande belastningar är beroende av den strukturella styrkan är det viktigt att känna till den exakta planerade användningen av byggnaden. Den döda lastens styrka, eller bristen på sådan, definierar ofta hur mycket levande last den kan hantera. Armerad betong skapar de tyngsta dödlasterna men bär också den största vikten med sin enorma tryckhållfasthet. Konstruktionsstål ger en mycket mindre död last och ger ett överlägset stöd för levande laster i byggnader med flera våningar. Naturligt och konstruerat trä vilar relativt lätt på fundamentet men stöder mindre levande laster än stål och betong.
De totala döda plus levande lasterna är lika med konstruktionens ”tyngdkraftsbelastning”. Men ännu fler laster verkar också på byggnader.
ENVIRONMENTAL LOADS
För att en byggnad ska klara kraven enligt lag måste den strukturella utformningen också inkludera andra dynamiska laster som verkar på den i sidled. Dessa miljöbelastningar kan komma från snö, vind, jordrörelser och seismisk aktivitet. Naturligtvis är Colorado Front Range-koderna lätta på seismiska kontroller men tar hänsyn till extrema snö-, vind- och markförhållanden.
Säkerhet kontra ekonomi
När konstruktören utformar en- och flerfamiljshus, kommersiella byggnader, butiks-, kontors-, parkerings-, jordbruks- eller industribyggnader står han eller hon inför utmaningen att uppfylla och överträffa normerna utan att bygga för mycket. Säkerheten bör alltid vara viktigast, men om man bygger en överdriven strukturell styrka (död last) ökar den slutliga projektkostnaden i onödan. Valet av stöd och ramar av trä, stål, betong eller kombinationer av dessa blir därför en kritisk faktor i konstruktionen. Levande laster som ger betydande tryck och/eller aktivitet i konstruktionen, t.ex. i ett parkeringsgarage, kan kräva betong. De som har mindre vikt eller inre rörelser, som i tvåvåningskontorsbyggnader, kan däremot räcka med stål eller trä. Innan du kan få byggnadsgodkännande måste du ha tagit hänsyn till alla belastningar i din konstruktion.
Tyvärr behöver du inte börja från början med att försöka bestämma byggmaterialvikter, genomsnittliga belastningar för personer som vistas i byggnaden och vanliga miljökrafter när du påbörjar en strukturell konstruktion. Den ackumulerade rikedomen av teknisk och arkitektonisk kunskap samlas i lättåtkomliga datorprogram som de som används av Barton Supply. Se till att rådgöra med oss om ditt projekt. Vi kan hjälpa dig med kalkylering, verkstadsritningar och projektledning!