Giới thiệu
Phân tích kết cấu là một phần rất quan trọng trong thiết kế các tòa nhà và các tài sản xây dựng khác như cầu và đường hầm , vì tải trọng kết cấu có thể gây ra căng thẳng, biến dạng và dịch chuyển có thể dẫn đến các vấn đề về kết cấu hoặc thậm chí là hỏng hóc .
Các quy định xây dựng yêu cầu các cấu trúc phải được thiết kế và xây dựng để có thể chịu được tất cả các loại tải mà chúng có khả năng phải đối mặt trong vòng đời của chúng .
Có một số loại tải trọng khác nhau có thể tác động lên một cấu trúc , bản chất của nó sẽ thay đổi tùy theo thiết kế , sử dụng, vị trí và vật liệu được sử dụng. Yêu cầu thiết kế thường được quy định cụ thể về tải trọng tối đa mà một cấu trúc phải có thể chịu được.
Tải thường được phân loại là tải chết (DL) hoặc tải trực tiếp (LL):
Tải trọng chết liên quan đến trọng lượng bản thân của cấu trúc và thường không đổi trong suốt vòng đời của cấu trúc .
Tải trực tiếp , chẳng hạn như tải lưu lượng có thể thay đổi.
Tải cũng có thể được phân loại là:
Tập trung tải (hoặc điểm tải): Độc tải rằng hành động trên một tương đối nhỏ khu vực , chẳng hạn như cột tải .
Tải dòng : Tải trọng gây ra tải dọc theo một dòng, chẳng hạn như trọng lượng của phân vùng trên sàn .
Phân phối (hoặc bề mặt) tải : Những tác dụng một tải trên một bề mặt khu vực , chẳng hạn như trọng lượng của tầng và lợp vật liệu .
Tải chết (DL)
Tải trọng chết , còn được gọi là tải trọng cố định hoặc tĩnh , là những tải trọng chủ yếu liên quan đến trọng lượng của chính cấu trúc , và do đó vẫn đứng yên và tương đối ổn định theo thời gian. Tải trọng chết có thể bao gồm trọng lượng của bất kỳ yếu tố cấu trúc nào , phân vùng phi cấu trúc vĩnh cửu , đồ đạc bất động như tấm thạch cao , tủ chén tích hợp , v.v.
Tải trọng chết có thể được tính bằng cách đánh giá trọng lượng của vật liệu được chỉ định và khối lượng của chúng như thể hiện trên bản vẽ . Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết, có thể tính toán tải chết với độ chính xác tốt. Tuy nhiên, kỹ sư kết cấu đôi khi bảo thủ với họ ước tính, giảm thiểu khả năng võng , cho phép một lề của lỗi và cho phép thay đổi theo thời gian, và vì vậy thiết kế tải trọng chết thường vượt xa những kinh nghiệm trong thực tiễn .
Để biết thêm thông tin xem: Tải chết .
Tải trực tiếp (LL)
Tải trực tiếp , còn được gọi là tải áp đặt , thường là tạm thời, có thể thay đổi và năng động. Chúng bao gồm tải trọng như giao thông xe , người cư ngụ , đồ nội thất và các thiết bị khác . Cường độ của các tải này có thể thay đổi tùy thuộc vào thời gian trong ngày, ví dụ, một tòa nhà văn phòng có thể gặp phải tải tăng trực tiếp trong giờ làm việc trong tuần nhưng tải nhỏ hơn nhiều vào ban đêm hoặc vào cuối tuần.
Tải trực tiếp có thể được tập trung hoặc phân phối và có thể liên quan đến tác động, runghoặc tăng tốc .
Để biết thêm thông tin, xem: Tải trực tiếp
Tải trọng môi trường
Tải trọng môi trường có thể tác động lên một cấu trúc do điều kiện địa hình và thời tiết .
Tải trọng gió (WL)
Tải trọng gió có thể được áp dụng bởi sự chuyển động của không khí so với cấu trúc , và phân tích dựa trên sự hiểu biết về khí tượng học và khí động học cũng như các cấu trúc . Tải trọng gió có thể không phải là mối quan tâm đáng kể đối với các tòa nhà nhỏ, đồ sộ, cấp thấp , nhưng nó có tầm quan trọng với chiều cao, việc sử dụng vật liệu nhẹ hơn và sử dụng các hình dạng mà tôi ảnh hưởng đến luồng không khí, điển hình là các dạng mái . Trong trường hợp trọng lượng chết của công trình không đủ để chống lại tải trọng gió , có thể cần phải có cấu trúc và sửa chữa bổ sung .
Tốc độ gió thiết kế của một tòa nhà thường được xác định từ các ghi chép lịch sử sử dụng lý thuyết giá trị cực đoan để dự đoán tốc độ gió bất thường có thể xảy ra trong tương lai.
Các hiệu ứng đặc biệt có thể cần được xem xét có thể bao gồm:
Luồng góc hoặc máy bay phản lực xảy ra xung quanh các góc của tòa nhà .
Vortex đổ xảy ra sau khi một tòa nhà .
Dòng chảy qua, hoặc máy bay phản lực đi qua, xảy ra trong một lối đi qua một tòa nhàhoặc khoảng cách nhỏ giữa hai tòa nhà .
Trong các tình huống phức tạp, có thể cần phải thực hiện thử nghiệm đường hầm gió của các hình thức xây dựng để đánh giá sự thay đổi của luồng không khí gây ra bởi sự hiện diện của một cấu trúc . Ngày càng có thể phân tích bằng phần mềm động lực học chất lỏng tính toán .
Tải tuyết (SL)
Đây là tải trọng có thể được áp đặt bởi sự tích tụ của tuyết và là mối quan tâm nhiều hơn ở các khu vực địa lý nơi tuyết rơi có thể nặng và thường xuyên. Số lượng đáng kể của tuyết có thể tích lũy, thêm một tải trọng lớn cho một cấu trúc . Hình dạng của một mái nhà là một yếu tố đặc biệt quan trọng trong cường độ của tải tuyết . Tuyết rơi trên mái nhà phẳng có khả năng tích lũy, trong khi tuyết có nhiều khả năng rơi của một dốc hơn các mái sân
Đây có thể là vấn đề tương tự trong các khu vực có lượng mưa lớn, nơi có thể xảy ra suy ngẫm .
Tải trọng động đất
Tải trọng ngang đáng kể có thể được áp đặt trên một cấu trúc trong trận động đất. Các tòa nhàtrong khu vực hoạt động địa chấn cần phải được phân tích và thiết kế cẩn thận để đảm bảo chúng không bị hỏng nếu xảy ra động đất.
Tải nhiệt
Tất cả các vật liệu mở rộng hoặc hợp đồng với sự thay đổi nhiệt độ và điều này có thể gây ra tải trọng đáng kể trên một cấu trúc . Khe co giãn có thể được cung cấp tại các điểm trên các phần dài của các cấu trúc như tường và sàn để các yếu tố của cấu trúc được tách biệt về mặt vật lý và có thể mở rộng mà không gây ra thiệt hại cấu trúc.
Tải trọng giải quyết
Stress có thể xảy ra trong các tòa nhà nếu một phần giải quyết nhiều hơn phần khác. Một cấu trúc linh hoạt sẽ có thể thích ứng với các ứng suất nhỏ, trong khi đó một cấu trúc cứng sẽ cần thiết kế cẩn thận để giảm bớt các ứng suất nghiêm trọng hơn có thể gây ra.
