Chełmno 17.12.2011

Jarosław Wiśniewski

Temat: Obciążenia w konstrukcjach budowlanych.

Obciążenia działające na konstrukcje budowlane można podzielić w różny sposób, przyjmując różne kryteria. Należy przy tym pamiętać, że dane obciążenie będzie miało określone miejsce w każdym z podzbiorów wyznaczonych różnymi kryteriami. Podział obciążeń dokonano według czterech kryteriów:

• sposobu przyłożenia do konstrukcji

• dynamiki przyłożenia do konstrukcji

• czasu trwania i sposobu działania

• roli, jaką spełnia w obliczeniach statycznych

Podział obciążeń

1. Ze względu na sposób przyłożenia do konstrukcji:

• objętościowe (np. ciężar własny betonu)

• powierzchniowe (np. ciężar wykładziny podłogowej leżącej na płycie stropowej)

• liniowe (np. ciężar ściany działowej ustawionej na stropie)

• skupione (np. obciążenie słupem innego elementu konstrukcji)

2. Ze względu na dynamikę przyłożenia do konstrukcji:

• statyczne – ich wartość zwiększa się powoli od zera do wartości maksymalnej (np. obciążenie ławy fundamentowej murowaną na niej ścianą)

• dynamiczne – ich wartość zmienia się nagle lub cyklicznie. (np. obciążenie mostu spowodowane przejeżdżającym pociągiem)

3. Ze względu na czas trwania i sposób działania

• stałe – ich wartość, kierunek i miejsce przyłożenia do konstrukcji nie zmieniają się w czasie jej wznoszenia i eksploatacji. Zaliczamy do nich ciężar własny stałych elementów konstrukcji budowli, ciężar własny gruntu w stanie rodzimym, nasypów i zasypów oraz parcie z niego wynikające.

• zmienne – ich kierunek działania, wartość lub położenie może ulegać zmianie. Obciążenia zmienne dzieli się na technologiczne oraz środowiskowe. Te pierwsze zależne są od funkcji i sposobu użytkowania budowli, zaś drugie zależne od środowiska, w którym budowla jest wzniesiona.

W zależności od czasu trwania wyróżniamy obciążenia:

Zmienne w całości długotrwałe, należą do nich:

• ciężar własny tych części konstrukcji, których położenie może ulegać zmianie w czasie trwania budowli

• ciężar własny urządzeń na stałe związanych z użytkowaniem budowli (np. kotły)

• ciężar własny i parcie ciał sypkich, cieczy i gazów wypełniających urządzenia lub transportowanych przez nie w czasie użytkowania

• obciążenie gruntem budowli zagłębionych w gruncie

• obciążenie temperaturą powstałą podczas użytkowania urządzeń stałych

• parcie wody o stałym poziomie zwierciadła

Zmienne w części długotrwałe:

• obciążenia od suwnic, ładowarek, wyciągarek i innych urządzeń używanych w czasie

• eksploatacji budynku

• obciążenia stropów w pomieszczeniach magazynowych, mieszkalnych itp.

• ciężar ludzi, urządzeń i materiałów w miejscach remontu maszyn i urządzeń

• parcie wody o zmiennym poziomie zwierciadła

• siły wywołane nierównomiernym osiadaniem podłoża

• ciężar pyłu (gdy się gromadzi)

Zmienne w całości krótkotrwałe:

• obciążenie termiczne pochodzenia klimatycznego

• oblodzenie

• obciążenie wiatrem

• parcie kry lodowej

• obciążenie śniegiem

• obciążenie wywołane specyfiką produkcji materiałów bud.

• Obciążenia powstające w czasie transportu i montażu konstrukcji

• wyjątkowe – są to obciążenia wynikające z mało prawdopodobnych zdarzeń, ale możliwych do wystąpienia w czasie eksploatacji budowli (np. uderzenia pojazdów, trzęsienia ziemi, powódź, wiatr huraganowy, wybuch pożaru lub spowodowane nierównomiernym osiadaniem konstrukcji)

4. Ze względu na rolę, jaką pełnią w obliczeniach statycznych:

• charakterystyczne – wykorzystywane są w celu sprawdzenia warunku sztywności. Jest ona ustalona odpowiednio do przewidywanego sposobu użytkowania konstrukcji.

• obliczeniowe – uzyskuję się mnożąc wartość charakterystyczną przez odpowiedni dla danego obciążenia (zgodnie z normami) współczynnik obciążenia

Obciążenie ciężarem własnym

Obciążenie ciężarem własnym konstrukcji określa się, przyjmując projektowane wymiary elementów konstrukcji oraz ciężary objętościowe materiałów, z których mają one być wykonane. Dotyczy to także określania obciążeń materiałami wykończeniowymi, wyrównującymi i izolacyjnymi.

Znając wartość ciężaru objętościowego materiału (γ) dla elementu o wymiarach l x b x h, możemy określić obciążenie:

• powierzchniowe

• liniowe

• skupione

Obciążenie gruntem

Budowle przejmują obciążenia i przekazują je na grunt. Nazywa się go wtedy podłożem gruntowym. Grunt wywiera parcie na budowlę i traktuję się go wtedy jako obciążenie budowli.

Obciążenia technologiczne stropów

Wartości charakterystyczne zmiennych obciążeń stropów wynikają z funkcji i przeznaczenia pomieszczeń, w których się znajdują. Mniejsze będzie obciążenie stropu pokoju w budynku mieszkalnym, a znacznie większe stropu pomieszczenia biblioteki. Ponieważ wartość ustalana jest na podstawie danych technologicznych wykorzystania poszczególnych pomieszczeń, nazywamy je obciążeniami technologicznymi. Ich wartość podawana jest jako równomiernie rozłożona na powierzchni stropu w kN/m2 .

Obciążenie ściankami działowymi

W przypadku rozpatrywania obciążeń ściankami działowymi stropów w budynkach nie uwzględnia się w nich otworów o powierzchni mniejszej niż 4 m2. Jeżeli ciężar ścianek działowych ustawionych równolegle do rozpiętości stropu nie przekracza 2,5 kN/ m2 to do obliczeń przyjmuje się obciążenie zastępcze równomiernie rozłożone na strop.

Obciążenie stropu ściankami działowymi razem z wyprawą o ciężarze do 1,5 kN/ m2 można pominąć wówczas, gdy obciążenie zmienne stropu lub obciążenie zmienne zastępcze równomiernie rozłożone przekracza 5 kN/ m2 , pod warunkiem że wysokość ścianek nie przekracza 3 m, a odległość pomiędzy nimi są większe niż połowa rozpiętości stropu w świetle.

W stropach gęstożebrowych ciężar ścianki działowej obciążającej żebro rozkłada się na 3 żebra.

Obciążenia pojazdami

Obciążenia jakie wywierają pojazdy, można podzielić na 2 grupy:

1. zamierzone – np. w stropach budynków przemysłowych, garaży, podług itp. Są to obciążenia głównie pionowe

2. niezamierzone – są to uderzenia pojazdów. Mają one kierunek poziomy i szczególnie istotne jest ich znaczenie dla bezpieczeństwa konstrukcji słupów i ścian umiejscowionych przy ulicach i przejazdach w odległości do 1 m od krawężników, na narożnikach i w łukach ulic, w magazynach, garażach itp.

Obciążenia śniegiem

Obciążenie śniegiem dachu zależy od:

1. położenia geograficznego budowli

2. kształtu i pochylenia dachu

Jeżeli w danym przypadku możliwe są różne warianty obciążeń, do obliczeń należy przyjmować warianty najbardziej niekorzystne.

Obciążenie wiatrem

Obciążenie wiatrem jest obciążeniem równomiernie rozłożonym. Kierunek jego działania jest zmienny, ale do obliczeń statycznych przyjmuję się, że wiatr działa prostopadle do obciążanych powierzchni.

Wartości obciążenia wiatrem zależą od:

• położenia geograficznego

• aerodynamiki budowli

• wysokości budowli

• usytuowanie budowli w terenie

• podatność budowli na dynamiczne działanie wiatru