Konstrukcje

budowlane

Obciążenia konstrukcji

budowlanych

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Jednym z podstawowych zadań

konstrukcji budowlanych jest przejęcie
działających na nie obciążeń i
przekazanie ich bezpiecznie na grunt.

Analiza obciążeń działających na

konstrukcję oraz na ich elementy
odgrywa bardzo ważną rolę w
projektowaniu konstrukcji.

Obciążenia traktujemy jako siły, jednostką

obciążeń jest więc jednostka siły.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Obciążenia, ich wartości oraz sposób

obliczania określają normy obciążeń.

Obciążenia działające na konstrukcje

budowlane można podzielić w różny sposób,

przyjmując różne kryteria.

Klasyfikację obciążeń dokonano według

czterech kryteriów:

- Sposobu przyłożenia do konstrukcji,

- Dynamiki przyłożenia do konstrukcji,

- Czasu trwania i sposobu działania,

- Roli, jaką spełnia w obliczeniach statycznych.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Ze względu na sposób przyłożenia do

konstrukcji obciążenia dzielimy na:

• Objętościowe, np.: ciężar własny betonu,

pisaku, wody, gruntu, itd.,

• Powierzchniowe, np. ciężar wykładziny

podłogowej leżącej na stropie,

• Liniowe (ciągłe), np. ciężar ścianki

działowej ustawionej na stropie,

• Skupione, np. obciążenie słupem innego

elementu konstrukcji.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Ze względu na dynamiki przyłożenia do

konstrukcji obciążenia dzielmy na:

• statyczne - to takie, którego wartość zwiększa się

powoli od zera do wartości maksymalnej (np.

obciążanie ławy fundamentowej murowaną na niej

ścianą),

• dynamiczne- to takie, którego zmienia się nagle

lub cyklicznie (np. obciążenie mostu spowodowane

przejeżdżającym pociągiem, uderzenie fali morskiej

w konstrukcje nadbrzeżne),

Obciążenia dynamiczne oddziaływają silnej na

konstrukcje niż obciążenia statyczne. Ze względu

na duże trudności w opisie matematycznym

często prowadzi się obliczenia uproszczone,

przyjmując zamiast obciążeń dynamicznych

odpowiednie zastępcze obciążenia statyczne.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Ze względu na czasu trwania i sposobu

działania obciążenia dzielmy na:

• stałe,
• zmienne,
• wyjątkowe.

Obciążenia stałe – są to obciążenia, których

wartość, kierunek i miejsce przyłożenia do

konstrukcji nie zmieniają się w czasie jej

wznoszenia i eksploatacji.

Zgodnie z

normą PN-82/B-02001

zaliczamy do nich

ciężar własny stałych elementów konstrukcji

budowlanych, ciężar własny gruntu w stanie

rodzimym, nasypów i zasypów oraz parcie z niego

wynikające.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Obciążenia zmienne – są to obciążenia,

których kierunek działania, wartość lub

położenie może ulegać zmianie.

Obciążenia zmienne dzieli się na

technologiczne (zależne od funkcji i sposoby

użytkowania obiektu budowlanego) oraz

środowiskowe (zależne od środowiska, w

którym budowla jest wzniesiona). W

zależności od czasu ich trwania wyróżniamy

obciążenia zmienne w całości długotrwałe, w

części długotrwałe oraz w całości

krótkotrwałe.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Do obciążeń zmiennych w całości długotrwałych

należą:

• Ciężar własny tych części konstrukcji, których

położenie może ulegać zmianie w czasie użytkowania

budowli,

• Ciężar własny urządzeń związanych na stałe z

użytkowaniem budowli np. ciężar pieców, kotłów,

• Ciężar własny i parcie ciał sypkich, cieczy i gazów

wypełniających urządzenia w czasie eksploatacji,

• Obciążenie gruntem budowli zagłębionych w gruncie,
• Parcie wody o stałym poziomie zwierciadła,
• Obciążenie temperaturą powstałą podczas

użytkowania urządzeń stałych.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Do obciążeń zmiennych w części

długotrwałych należą:

• Obciążenia stropów w pomieszczeniach

magazynowych, mieszkalnych, przemysłowych

itp.,

• Parcie wody o zmiennym poziomie zwierciadła,

• Siły wywołane nierównomiernym osiadaniem

podłoża,

• Ciężar ludzi, urządzeń i materiałów w

miejscach remontu maszyn i urządzeń,

• Obciążenia od suwnic, ładowarek wciągarek i

innych urządzeń używanych w czasie

eksploatacji konstrukcji.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Do obciążeń zmiennych w całości

krótkotrwałych należą:

• Obciążenia powstające w czasie transportu

i montażu konstrukcji,

• Obciążenia śniegiem ,

• Obciążenia wiatrem ,

• Obciążenia termiczne pochodzenia

klimatycznego,

• Oblodzenie,

• Parcie kry lodowej,

• Obciążenia wywołane specyfiką produkcji

materiałów budowlanych, np. większy

ciężar świeżego betonu.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Obciążenia wyjątkowe są to obciążenia

wynikające z mało prawdopodobnych

zdarzeń, ale możliwych do wystąpienia w

czasie eksploatacji obiektu. Należ do nich:

• uderzenia piorunami,

• obciążenia sejsmiczne,

• obciążenia spowodowane huraganowym

wiatrem, powodzią, wybuchem lub pożarem,

• obciążenia spowodowane nierównomiernym

osiadaniem wywołanym zmianą struktury

gruntu, np. odkształcenia powierzchni ziemi

na terenach wyrobisk górniczych.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Ze względu na rolę, jaką pełnią w obliczeniach

statycznych, obciążenia dzielmy na :

• charakterystyczne,
• obliczeniowe.
Charakterystyczna wartość obciążenia - jest

ustalana odpowiednio do przewidywanego

sposobu użytkowania konstrukcji. Dla każdego

obciążenia odczytujemy ją z odpowiednich norm.

Rzeczywista wartość obciążenia może się jednaka

różnić od ustalonej wartości charakterystycznej.

Dlatego na podstawie wyników wieloletnich

badań określono wiele częściowych

współczynników bezpieczeństwa.

Pozwalają one ustalić gwarantującą bezpieczeństwo

konstrukcji wartość obliczeniową obciążenia.

Rodzaje i klasyfikacja obciążeń

Obliczeniową wartość obciążenia uzyskuje się ,

mnożąc wartość charakterystyczną przez odpowiedni

dla danego obciążenia ( zgodnie z normą obciążeń)

współczynnik obciążenia.

G

o

= γ

f

x G

k

; g

o

= γ

f

x g

k

Q

o

= γ

f

x Q

k

; q

o

= γ

f

x q

k

,

gdzie:
G

k

, g

k

- wartości charakterystyczne obciążenia stałego,

Q

k ,

q

k

- wartości charakterystyczne obciążenia

zmiennego,

G

o

, g

o

– wartości obliczeniowe obciążenia stałego,

Q

o ,

, q

o

– wartości obliczeniowe obciążenia zmiennego,

γ

f

- współczynnik obciążenia.

Z uwagi na to, że na konstrukcję działa zazwyczaj

jednocześnie kilka różnych obciążeń, w celu

zapienienia jej bezpieczeństwa należy ustalić

najbardziej niekorzystną kombinację tych obciążeń.

Normy dotyczące obliczania

obciążeń

• Norma to dokument powszechnego użytku,

który ustala zasady postępowania lub

cechy charakterystyczne materiałów,

wyrobów, procesów itd.

• W Polsce obowiązują Polskie Normy (PN)

oraz normy międzynarodowe przyjęte i

zatwierdzone przez ISO (Międzynarodowa

Organizację Normalizacyjną) oraz EN

(Europejski Komitet Normalizacji)

• Normy zgłaszane są przez ministra ds.

budownictwa a następne ustanawiane

przez Polski Komitet Normalizacji, Miar i

Jakości i publikowane jako obowiązujące w

Dzienniku Normalizacji i Miar.

Normy dotyczące obliczania

obciążeń

• W oznaczeniu normy poszczególne symbole

literowe i liczbowe maja swoje znaczenie, np. PN

-82/B-02000 oznacza Polska Normę ustanowioną w

1982r. Dla budownictwa o numerze 02000.

• Na pierwszej stronie każdej normy podany jest tytuł

oraz spis treści. We wstępie opisane są:
- przedmiot normy,
- zakres jej stosowania,
- określenia dotyczące przedmiotu norm,
- podstawowe oznaczenia (symbole) użyte w

normie.

Na końcu mogą być załączniki, do których są

odwołania w treści.

Normę zamykają informacje dodatkowe, w których

zamieszcza się istotne informacje niestanowiące

normy, a bezpośrednio z nią zwiąne.

Normy dotyczące obliczania

obciążeń

WYKAZ POLSKICH NORM DO OBOWIĄZKOWEGO STOSOWANIA

(ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ROZWOJU REGIONALNEGO I

BUDOWNICTWA z dnia 3 kwietnia 2001 r. w sprawie wprowadzenia

obowiązku stosowania niektórych Polskich Norm dla budownictwa.):

• PN-82/B-02000 Obciążenia budowli. Zasady ustalania wartości.

• PN-82/B-02001 Obciążenia budowli. Obciążenia stałe

• PN-82/B-02003 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne

technologiczne. Podstawowe obciążenia technologiczne i

montażowe

• PN-82/B-02004 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne

technologiczne. Obciążenia pojazdami

• PN-86/B-02005 Obciążenia budowli. Obciążenia suwnicami

pomostowymi, wciągarkami i wciągnikami

• PN-80/B-02010 Obciążenia w obliczeniach statycznych.

Obciążenie śniegiem

• PN-77/B-02011 Obciążenia w obliczeniach statycznych.

Obciążenie wiatrem

• PN-87/B-02013 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne

środowiskowe. Obciążenie oblodzeniem

• PN-88/B-02014 Obciążenia budowli. Obciążenie gruntem

• PN-86/B-02015 Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne

środowiskowe. Obciążenie temperaturą.

Normy dotyczące obliczania

obciążeń

• Przy korzystaniu z norm należy zwrócić uwagę na różny

sposób określania obciążeń , tzn. różne ich miana .

• Spotykamy obciążenia skupione w kN, liniowe w kN/ m oraz

powierzchniowe w kN/m 2.

• Normy podają wartości obciążeń odpowiednio do sposobu

ich oddziaływania np.:

- 22 kN/m3 – obciążenie objętościowe,

- 0,23 kN/m2 – obciążenie powierzchniowe,

- 0, 364 kN/m – obciążenie liniowe (stalowy dwuteownik),

- 156 kN – obciążenie skupione – ciężar z ładunkiem wózka.
Może się zdarzyć, że producent określi masę wyrobu w
Belki stalowe I 240 w 36, 2 kg/m . Na podstawie tej informacji

można określić, że ciężar tej belki stanowiący obciążenie to:

36,2 kg/m x 10 N = 362n/m = 0.362 kN/m. (1 kG = 10N)

Normy dotyczące obliczania

obciążeń

Przy obliczaniu obciążeń należy uwzględnić:

- Na konstrukcje działa zazwyczaj kilka grup

obciążeń (liniowe, powierzchniowe,

objętościowe) i musimy potrafić zsumować

ich oddziaływanie,

- Obciążenia traktowane jako siły należy

sumować zgodnie z określonymi regułami

wykonywania działań na siłach,

- Obciążenia mogą zmieniać swoją wartość,

kierunek, zwrot i miejsce przyłożenia, dlatego

należy je obliczać przy uwzględnieniu

najbardziej niekorzystnej dla rozpatrywanego

stanu naprężeń ich kombinacji.