Конструкции I: Боковые нагрузки
Боковые нагрузки
Большинство боковых нагрузок являются динамическими нагрузки, главной составляющей которых является горизонтальная сила, действующая на конструкцию. Типичными боковыми нагрузками являются ветровая нагрузка на фасад, землетрясение, давление грунта на подпорную стену перед пляжем или давление грунта против стены подвала. Большинство боковых нагрузок различаются по интенсивности в зависимости от от географического положения здания, конструкционных материалов, высоты и форма. Динамические эффекты ветровых и сейсмических нагрузок обычно анализируются в качестве эквивалентной статической нагрузки в большинстве небольших и средних зданий. Другие должны использовать итеративный потенциал компьютера. Дизайн ветровые и сейсмические нагрузки на здание значительно сложнее, чем следующее краткое обсуждение и простые примеры покажут. Униформа Строительные нормы и правила более подробно описывают расчетную ветровую нагрузку.
ВЕТРЕВЫЕ НАГРУЗКИ
Наиболее распространенной боковой нагрузкой является ветровая нагрузка. Эйфелева башня — один из примеров
здания, конструкция которого спроектирована таким образом, чтобы противостоять сильному ветру
нагрузка. Ветер против здания создает положительное давление на наветренную сторону.
стороне и отрицательное давление (или всасывание) на подветренной стороне. В зависимости
на форму конструкции это также может вызвать отрицательное давление на
боковые стены или даже крыша. Давление на стены и крышу не
равномерный, но различен по всей поверхности. Ветер может оказывать нагрузку на конструкции
с неожиданных сторон. Таким образом, дизайнер должен хорошо осознавать опасности
подразумевается эта боковая нагрузка. Величина давления, которое действует на
поверхности пропорциональна квадрату скорости ветра.
Ветровые нагрузки различаются по всему миру. Метеорологические данные, собранные национальными
метеорологические службы являются одним из самых надежных источников данных о ветре.
Для этого курса предполагается, что ветровая нагрузка, а также давление
они развиваются на стеновых и кровельных элементах, статичны и равномерны. Они на самом деле
не только толкать конструкцию с постоянно колеблющейся силой, но и
увеличиваются по мере увеличения высоты здания. Загрузка башни может быть
очень грубо аппроксимируется равномерно распределенной нагрузкой. это вертикаль
консольный. Приведенный ниже апплет позволяет исследовать переменные, которые
влияют на структурное поведение высокой тонкой башни.
НАГРУЗКИ С ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ
Нагрузки от землетрясений представляют собой еще одну динамическую боковую нагрузку. Они очень сложные, неопределенные,
и потенциально более опасны, чем ветровые нагрузки. Очень повезло, что
они встречаются не часто. Землетрясение вызывает движения грунта, которые
можно разделить на «тряску», «погремушку» и «рулон».
Каждое сооружение в сейсмоопасной зоне должно выдерживать все три
этих нагрузок разной интенсивности. Хотя земля под
структура может смещаться в любом направлении, только горизонтальные составляющие
это движение обычно считается критическим при структурном анализе.
Предполагается, что несущая конструкция, поддерживающая правильно рассчитанную
расчетные нагрузки для вертикальных постоянных и временных нагрузок адекватны вертикальным
компонент землетрясения.
Системы сопротивления боковой нагрузке для сейсмических нагрузок аналогичны те, которые рассчитаны на ветровые нагрузки. Оба разработаны так, как будто они применяются горизонтально к структурной системе. Ветровая нагрузка считается более постоянной. сила, в то время как сейсмическая нагрузка почти мгновенная. Ветровая нагрузка внешняя сила, величина которой зависит от высоты здания, скорость ветра и площадь поверхности, которую ветер «атакует». Величина сейсмической нагрузки зависит от массы конструкции, жесткость конструктивной системы и ускорение поверхности земли. Видно, что применение этих два типа нагрузки очень разные.
Этот фильм представляет собой движение свободно стоящей воды.
башня во время землетрясения. Видно, что по мере движения земли
первоначальная тенденция состоит в том, чтобы водонапорная башня оставалась на месте. смещение
земли так быстро, что башня не может “поспевать”.
Через мгновение башня движется, чтобы догнать движение
земля. Движение на самом деле является ускорением. Из ньютоновской физики,
Известно, что приложенная сила = масса х ускорение. Таким образом, сила, которая
применяется к водонапорной башне, зависит от массы башни и
ускорение земной поверхности.
Моделирование водонапорной башни при землетрясении
По-прежнему очень трудно представить разрушения, которые могут быть нанесены
землетрясением.
Уроки, извлеченные из землетрясения в Лос-Анджелесе
1994 год помог конструкторам-конструкторам изменить стратегии проектирования.
Нагрузки от давления жидкости и грунта
Жидкости создают горизонтальные нагрузки во многих конструкциях. Горизонтальное давление
жидкости увеличивается линейно с глубиной и пропорционально плотности
жидкости. Это похоже на давление земли. Последние немного
более сложный в том плане, что нагрузка от давления грунта зависит от его глубины,
любые доплаты, тип почвы и ее влажность. Дизайн вживую
нагрузка на такое давление грунта должна быть не меньше той, которая была бы вызвана
жидкостью массой 30 pcf.
Copyright © 1995, 1996 Крис Х. Любкеман и Дональд Петинг
Copyright © 1998 Chris H. Luebkeman
Ветровая и снеговая нагрузка
Компания Pilkington предоставляет услуги по определению толщины и типа стекла, способного выдерживать ветровые и снеговые нагрузки, если эта информация отсутствует в стандартах.
Это часто запрашиваемая услуга, которую можно быстро и легко предоставить. Чтобы мы могли рассчитать рекомендуемую толщину стекла, нам нужна основная информация:
- Расчетная ветровая и снеговая нагрузки
- Размеры стекла ширина и высота
- Угол остекления
- Количество поддерживаемых краев стекла
Расчетная ветровая нагрузка определяется на основе базовой скорости ветра и факторов, влияющих на то, как ветер передает нагрузку на здание. Нагрузка может быть ветровой или чаще всасывающей. Высота и форма здания будут изменять нагрузки, а также местоположение. Прибрежные районы и загородные участки испытывают большую нагрузку, чем городские центры внутри страны. Тип местности и расположение здания на склоне или хребте также могут изменить результат. Компания Pilkington не может определить расчетную ветровую нагрузку для какого-либо здания, потому что у нас нет необходимого знания всех этих факторов.
Обратите внимание, что при расчете учитывается соотношение сторон, то есть длина к ширине, поскольку продолговатые стеклянные формы могут быть прочнее квадратных. Считается, что прогиб, а также напряжение в стекле гарантируют, что стекло не будет выглядеть слишком гибким при воздействии ветра. По этой причине минимальная расчетная ветровая нагрузка составляет 600 Н/м 9 .
Снеговые нагрузки см. в BS5516-2 Патентное остекление и наклонное остекление зданий и BS6399-3.
Угол остекления создает дополнительную нагрузку на стекло. После определенного момента снег может оседать на стекле и оказывать постоянную нагрузку. Способность стекла противостоять нагрузкам изменяется в зависимости от продолжительности нагрузки. Снеговая нагрузка и собственный вес стекла создают дополнительные проблемы. В некоторых случаях утолщение стекла увеличивает нагрузку, и прогнозирование вероятной долговечности ухудшается. Наклонное остекление также может быть верхним остеклением, и существуют дополнительные соображения безопасности. Более толстое внешнее закаленное стекло и более тонкое ламинированное внутреннее стекло часто образуют хорошую комбинацию в стеклопакете для наклонного остекления.