Los factores que afectan a los edificios y estructuras se dividen en:
Influencias externas(naturales y artificiales: radiación, temperatura, corrientes de aire, precipitaciones, gases, sustancias químicas, descargas de rayos, ondas de radio, ondas electromagnéticas, ruido, vibraciones sonoras, plagas biológicas, presión del suelo, heladas, humedad, ondas sísmicas, corrientes parásitas, vibraciones);
Interno (tecnológico y funcional: cargas constantes y temporales, de larga y corta duración por su propio peso, equipos y personas; procesos tecnológicos: golpes, vibraciones, abrasiones, derrames de líquidos; fluctuaciones de temperatura; humedad ambiental; plagas biológicas).
Todos estos factores conducen a una destrucción mecánica, física y química acelerada, incluida la corrosión, lo que conduce a una disminución de capacidad de carga estructuras individuales y todo el edificio en su conjunto.
A continuación se muestra un diagrama de la influencia de factores externos e internos en edificios y estructuras.
Durante el funcionamiento de las estructuras se distinguen: efectos de fuerza de cargas, influencias ambientales agresivas.
Un entorno agresivo es un entorno bajo cuya influencia cambian la estructura y las propiedades de los materiales, lo que conduce a una disminución de la resistencia.
Los cambios en la estructura y la destrucción se llaman corrosión. Una sustancia que promueve la destrucción y la corrosión es un estimulante. Sustancias que impiden la destrucción y la corrosión: pasivadores e inhibidores de la corrosión.
Destrucción materiales de construcción es de diferente naturaleza y depende de la interacción del entorno químico, electroquímico, físico, fisicoquímico.
Los medios agresivos se dividen en gaseosos, líquidos y sólidos.
Medios gaseosos: se trata de compuestos como disulfuro de carbono, dióxido de carbono, dióxido de azufre. La agresividad de este ambiente se caracteriza por la concentración de gas, la solubilidad en agua, la humedad y la temperatura.
Medios líquidos: son soluciones de ácidos, álcalis, sales, aceites, petróleo, disolventes. Los procesos de corrosión en medios líquidos ocurren con más intensidad que en otros.
Medios sólidos: polvo, tierra. La agresividad de un ambiente determinado se evalúa mediante la dispersión, la solubilidad en agua, la higroscopicidad y la humedad ambiental.
Características del ambiente agresivo:
Fuertemente agresivo – ácidos, álcalis, gases – gases y líquidos agresivos en locales de producción;
Moderadamente agresivo – aire atmosférico y agua con impurezas – aire con alta humedad(más del 75%);
Débilmente agresivo: aire atmosférico limpio, agua no contaminada con impurezas nocivas;
No agresivo: limpio, seco (humedad hasta 50%) y aire caliente– aire atmosférico en climas secos y cálidos.
Exposición al aire: La atmósfera contiene polvo, suciedad que destruye edificios y estructuras. La contaminación del aire combinada con la humedad provoca un desgaste prematuro, grietas y destrucción de la estructura del edificio.
Sin embargo, en una atmósfera limpia y seca, el hormigón y otros materiales pueden sobrevivir cientos de años. Los mayores contaminantes atmosféricos intensivos son los productos de combustión. varios combustibles, por tanto, en ciudades, centros industriales. construcciones metalicas corroer 2-4 veces más rápido que en zonas rurales, donde se quema menos carbón y combustible.
Los principales productos de combustión de la mayoría de los tipos de combustible incluyen CO 2 y SO 2 .
Cuando el CO 2 se disuelve en agua, se forma dióxido de carbono. Este es el producto final de la combustión. Tiene un efecto destructivo sobre el hormigón y otros materiales de construcción. Cuando el SO 2 se disuelve en agua, se forma ácido sulfúrico.
En el humo se acumulan más de 100 tipos de compuestos nocivos (HNO 3, H 3 PO 4, sustancias alquitranadas, partículas de combustible sin quemar). En las zonas costeras, la atmósfera contiene cloruros y sales de ácido sulfúrico, que aire húmedo Aumenta la agresividad del impacto sobre estructuras metálicas.
Impacto agua subterránea: El agua subterránea es una solución con concentración variable y composición química, lo que se refleja en el grado de agresividad de su impacto. El agua del suelo interactúa constantemente con minerales y materia orgánica. Riego sostenible partes subterráneas Los edificios, cuando se mueven aguas subterráneas, aumentan la corrosión de la estructura y la lixiviación de cal en el hormigón reduce la resistencia de los cimientos.
Hay agresividad general ácida, lixiviación, sulfato, magnesio y dióxido de carbono del agua subterránea.
Los siguientes factores tienen el impacto más significativo:
· Exposición a la humedad: Como lo demuestra la experiencia en el funcionamiento de edificios, la humedad tiene el mayor impacto en el desgaste de las estructuras. Dado que los cimientos y muros de los antiguos edificios reconstruidos están hechos principalmente de materiales pétreos heterogéneos (piedra caliza, ladrillo rojo, piedra caliza y morteros de cemento) con una estructura porosa-capilar, al entrar en contacto con el agua se humedecen intensamente, a menudo cambian sus propiedades y, en casos extremos, se destruyen.
La principal fuente de humedad en paredes y cimientos es la succión capilar, que provoca daños a las estructuras durante la operación: destrucción de materiales como resultado de la congelación; formación de grietas debido al hinchamiento y contracción; pérdida de propiedades de aislamiento térmico; destrucción de estructuras bajo la influencia de productos químicos agresivos disueltos en agua; Desarrollo de microorganismos que provocan la corrosión biológica de los materiales.
El proceso de saneamiento de edificios y estructuras no puede limitarse a tratarlos con un preparado biocida. Se debe implementar un programa integral de actividades, que consta de varias etapas, a saber:
Diagnóstico (análisis de condiciones de calor y humedad, rayos X y análisis biológico de productos de corrosión);
Secado (si es necesario) del local, si estamos hablando acerca de sobre estructuras subterráneas, por ejemplo, sótanos;
Dispositivo de apagado impermeabilización horizontal(en presencia de absorción de humedad del suelo);
Limpieza, si es necesario, superficies internas de eflorescencias y productos de corrosión biológica;
Tratamiento con preparados antisal y biocidas;
Sellado de grietas y goteras con compuestos especiales impermeabilizantes y posterior tratamiento de superficies con preparados protectores impermeabilizantes;
Realización de trabajos de acabado.
· Exposición a la precipitación: precipitación, al penetrar en el suelo, se convierten en humedad vaporosa o higroscópica, retenida en forma de moléculas en partículas del suelo por limos moleculares, o en humedad de película, encima de la humedad molecular, o en humedad gravitacional, que se mueve libremente en el suelo debajo. la influencia de la gravedad. La humedad gravitacional puede llegar al agua subterránea y, fusionándose con ella, aumentar su nivel. El agua subterránea, a su vez, debido al ascenso capilar, se mueve hacia arriba a una altura considerable e inunda las capas superiores del suelo. En algunas condiciones, el agua capilar y subterránea puede fusionarse e inundar constantemente las partes subterráneas de las estructuras, lo que provoca una mayor corrosión de las estructuras y una disminución de la resistencia de los cimientos.
· Impacto de la temperatura negativa: Algunas estructuras, por ejemplo, las partes del sótano, están ubicadas en un área de humedad variable y congelación periódica. La temperatura negativa (si está por debajo de la temperatura de diseño o si no se toman medidas especiales para proteger las estructuras de la humedad), que conduce a la congelación de la humedad en las estructuras y los suelos de los cimientos, tiene un efecto destructivo en los edificios. Cuando el agua se congela en los poros de un material, su volumen aumenta, lo que crea tensiones internas, que aumentan cada vez más debido a la compresión de la masa del propio material bajo la influencia del enfriamiento. La presión del hielo en los poros cerrados es muy alta: hasta 20 Pa. La destrucción de estructuras como resultado de la congelación ocurre solo con contenido de humedad (crítico) completo y saturación del material. El agua comienza a congelarse en la superficie de las estructuras y, por lo tanto, su destrucción bajo la influencia de temperaturas negativas comienza desde la superficie, especialmente desde las esquinas y bordes. El volumen máximo de hielo se obtiene a una temperatura de -22°C, cuando toda el agua se convierte en hielo. La intensidad de la congelación depende del volumen de los poros. Las piedras y el hormigón con una porosidad de hasta el 15% pueden soportar entre 100 y 300 ciclos de congelación. La reducción de la porosidad y, por tanto, de la cantidad de humedad, aumenta la resistencia a las heladas de las estructuras. De lo anterior se deduce que cuando se congelan, aquellas estructuras que se humedecen se destruyen. Proteger las estructuras de la destrucción durante temperaturas negativas- Esto es ante todo para protegerlos de la humedad. La congelación del suelo en los cimientos es peligrosa para los edificios construidos sobre suelos arcillosos y limosos, arena de grano fino y medio, en los que el agua se eleva a través de capilares y poros por encima del nivel freático y se encuentra en forma ligada. Los daños a los edificios debido a la congelación y el levantamiento de los cimientos pueden ocurrir después de muchos años de funcionamiento si se corta el suelo a su alrededor, se humedecen los cimientos y hay factores que contribuyen a su congelación.
· Construcción de procesos tecnológicos: cada edificio y estructura está diseñado y construido teniendo en cuenta la interacción de los procesos previstos en el mismo; sin embargo, debido a la desigual resistencia y durabilidad de los materiales estructurales y a la diferente influencia del medio ambiente sobre ellos, su desgaste es desigual. En primer lugar, son destruidos. recubrimientos protectores paredes y pisos, ventanas, puertas, techos, luego paredes, marcos y cimientos. Elementos comprimidos Las secciones grandes, que operan bajo cargas estáticas, se desgastan más lentamente que las de paredes delgadas dobladas y estiradas, que operan bajo cargas dinámicas, en condiciones alta humedad Y alta temperatura. Desgaste de estructuras por abrasión: el desgaste abrasivo de pisos, paredes, esquinas de columnas, escalones de escaleras y otras estructuras puede ser muy intenso y por lo tanto afectar en gran medida su durabilidad. Ocurre bajo la influencia tanto de fuerzas naturales (vientos, tormentas de arena) como como resultado de procesos tecnológicos y funcionales, por ejemplo debido al movimiento intensivo de grandes flujos humanos en edificios públicos.
Descripción del objeto
Tabla 1.1
| características generales | Gasolinera |
| Año de construcción | |
| Área total, m 2 - área construida, m 2 - área del local, m 2 | |
| Altura del edificio, m | 3,9 |
| Volumen de construcción, m 3 | 588,6 |
| Número de pisos | |
| Características constructivas | |
| Cimientos | Hormigón armado monolítico |
| Paredes | Ladrillo |
| Pisos | Concreto reforzado |
| Techo | Techos hechos de materiales en rollo. |
| Pisos | Cemento |
| Puertas | De madera |
| Decoración de interiores | Yeso |
| Atractivo ( apariencia) | apariencia satisfactoria |
| Edad real del edificio. | |
| Vida útil estándar de un edificio. | |
| Vida útil restante | |
| Sistemas soporte de ingeniería | |
| Suministro de calor | Central |
| Suministro de agua caliente | Central |
| Alcantarillado | Central |
| Suministro de agua potable | Central |
| Suministro de electricidad | Central |
| Teléfono | - |
| Radio | - |
| Sistema de alarma: - seguridad - incendio | disponibilidad disponibilidad |
| Paisajismo exterior | |
| paisajismo | Espacios verdes: césped, arbustos. |
| Entradas | Carretera asfaltada, estado satisfactorio. |
Durante la construcción y operación, el edificio experimenta diversas cargas. Influencias externas se puede dividir en dos tipos: fuerza Y no fuerza o influencias ambientales.
A potente Los impactos incluyen varios tipos de cargas:
permanente– por el propio peso (masa) de los elementos de construcción, la presión del suelo sobre sus elementos subterráneos;
temporal (a largo plazo)– del peso de los equipos estacionarios, de la carga almacenada durante mucho tiempo, del peso muerto de los elementos permanentes de construcción (por ejemplo, tabiques);
Corto plazo– por el peso (masa) de equipos en movimiento (por ejemplo, grúas en edificios industriales), personas, muebles, nieve, por la acción del viento;
especial– por impactos sísmicos, impactos resultantes de fallos de equipos, etc.
A no contundente relatar:
temperatura impacto, provocando cambios en las dimensiones lineales de materiales y estructuras, lo que a su vez conduce a la aparición de efectos de fuerza, además de afectar las condiciones térmicas de la habitación;
exposición a la humedad atmosférica y del suelo, y humedad vaporosa, contenidos en la atmósfera y el aire interior, provocando un cambio en las propiedades de los materiales con los que están hechas las estructuras del edificio;
el movimiento del aire provocando no solo cargas (con el viento), sino también su penetración en la estructura y local, cambiando sus condiciones de humedad y térmicas;
exposición a la energía radiante sol ( radiación solar) provocando, como resultado del calentamiento local, un cambio en las propiedades físicas y técnicas de las capas superficiales del material, estructuras, un cambio en las condiciones luminosas y térmicas del local;
exposición a impurezas químicas agresivas contenido en el aire, que en presencia de humedad puede provocar la destrucción del material de las estructuras de construcción (fenómeno de corrosión);
efectos biológicos causado por microorganismos o insectos, que conducen a la destrucción de estructuras hechas de materiales de construcción orgánicos;
exposición a la energía sonora(ruido) y vibraciones provenientes de fuentes dentro o fuera del edificio.
Donde se aplica el esfuerzo cargas están divididos en concentrado(por ejemplo, peso del equipo) y es igualmesuradamenterepartido(peso propio, nieve).
Dependiendo de la naturaleza de la carga, pueden ser estático, es decir. constante en magnitud a lo largo del tiempo y dinámica(batería).
En dirección: horizontal (presión del viento) y vertical (peso propio).
Eso. un edificio está sujeto a una variedad de cargas en términos de magnitud, dirección, naturaleza de acción y ubicación de aplicación.
Arroz. 2.3. Cargas e impactos sobre el edificio.
Puede haber una combinación de cargas en la que todas actuarán en la misma dirección, reforzándose entre sí. Son estas combinaciones desfavorables de cargas las que las estructuras de los edificios están diseñadas para soportar. Los valores estándar de todas las fuerzas que actúan sobre el edificio se dan en DBN o SNiP.
Cabe recordar que los efectos sobre las estructuras comienzan desde el momento de su fabricación y continúan durante el transporte, durante la construcción del edificio y su operación.
Todo edificio o estructura experimenta inevitablemente los efectos de determinadas cargas. Esta circunstancia nos obliga a nosotros, los diseñadores, a analizar el funcionamiento de la estructura desde la perspectiva de su combinación más desfavorable, de modo que incluso si esto ocurre, la estructura sigue siendo fuerte, estable y duradera.
Para una estructura, la carga es un factor externo que la transfiere de un estado de reposo a un estado de tensión-deformación. La recogida de carga no es meta final ingeniero: estos procedimientos se relacionan con la primera etapa del algoritmo de cálculo estructural (que se analiza en este artículo).
Clasificación de carga
En primer lugar, las cargas se clasifican según el momento del impacto sobre la estructura:
- cargas constantes (actúan durante todo el ciclo vital edificio)
- cargas temporales (actuar de vez en cuando, periódicamente o por única vez)
La segmentación de cargas permite simular el funcionamiento de una estructura y realizar los cálculos correspondientes de manera más flexible, teniendo en cuenta la probabilidad de ocurrencia de una u otra carga y la probabilidad de su ocurrencia simultánea.
Unidades de medida y conversiones mutuas de cargas.
En la industria de la construcción, las cargas de fuerza concentradas generalmente se miden en kilonewtons (kN) y las cargas de momento en kNm. Déjame recordarte que según Sistema internacional unidades (SI) la fuerza se mide en Newtons (N), la longitud, en metros (m).
Las cargas distribuidas sobre el volumen se miden en kN/m3, sobre el área - en kN/m2, sobre la longitud - en kN/m.
Figura 1. Tipos de cargas:
1 - fuerzas concentradas; 2 - momento concentrado; 3 - carga por unidad de volumen;
4 - carga distribuida por el área; 5 - carga distribuida a lo largo
Cualquier carga concentrada \(F\) se puede obtener conociendo el volumen del elemento \(V\) y el peso volumétrico de su material \(g\):
La carga distribuida sobre el área del elemento se puede obtener a través de su peso volumétrico y espesor \(t\) (tamaño perpendicular al plano de carga):
De manera similar, la carga distribuida a lo largo se obtiene multiplicando el peso volumétrico del elemento \(g\) por el espesor y ancho del elemento (dimensiones en direcciones perpendiculares al plano de carga):
donde \(A\) es el área sección transversal elemento, m 2.
Las influencias cinemáticas se miden en metros (deflexiones) o radianes (ángulos de rotación). Las cargas térmicas se miden en grados Celsius (°C) u otras unidades de temperatura, aunque también pueden especificarse en unidades de longitud (m) o ser adimensionales (expansiones de temperatura).
→ Estructuras de construcción
Cargas e impactos en los edificios.
Experiencia de los edificios en su conjunto y de sus partes individuales. varias influencias de cargas (fuerzas mecánicas) e influencias, por ejemplo, de cambios en la temperatura del aire exterior e interior.
Bajo la influencia de estas cargas e impactos, surgen fuerzas internas en los materiales de las estructuras de los edificios, cuya magnitud por unidad de área (intensidad fuerzas internas), se llama voltaje. El voltaje se mide con mayor frecuencia en kg/cm2.
Como resultado de las tensiones en los materiales y estructuras, pueden ocurrir deformaciones, es decir, tensión, compresión, corte, flexión, torsión o deformaciones más complejas.
Las deformaciones pueden ser elásticas, es decir, que desaparecen una vez eliminado el impacto que provocó la deformación, y plásticas, es decir, que permanecen una vez eliminado el impacto.
La carga puede concentrarse cuando su área de presión es pequeña en comparación con el tamaño del cuerpo sobre el que se aplica, y puede tomarse como punto, por ejemplo, la carga de una persona en el suelo.
Si el área de presión es relativamente grande, entonces la carga se llama distribuida. Si la carga se distribuye uniformemente sobre el área, entonces se llama distribuida uniformemente, por ejemplo, el peso de una capa de agua sobre agua llena. revestimientos planos. La naturaleza de la aplicación de cargas puede ser diferente, por ejemplo, en la pared del sótano de un edificio desde el exterior, la presión del suelo aumenta a medida que se profundiza y se expresa en forma de un triángulo con la base al nivel del sótano.
La resistencia a la tracción, o resistencia última de un material, es la tensión en el material en varios tipos deformación (tensión, compresión, torsión, flexión) correspondiente al valor máximo (antes de falla de la muestra) de la carga, y se mide por la relación entre la carga máxima y el área de la sección transversal inicial de la muestra (es decir, la sección transversal de la muestra no deformada) generalmente en kg/cm2.
Las principales características de la resistencia de los materiales a las influencias de fuerza son la resistencia estándar (R”), establecida sobre la base de pruebas.
Arroz. 1. Diagrama de distribución de carga en el edificio.
un plan; b - sección
Las resistencias estándar pueden ser principalmente límites de resistencia bajo diversas deformaciones o límites elásticos de materiales, que son tensiones bajo varios tipos de deformación, que se caracterizan por el hecho de que la deformación residual (plástica) se distribuye por todo el volumen de trabajo de la muestra. a una carga actuante constante. Resistencia regulatoria varios materiales y las estructuras se dan en SNiP II-A. 10-62.
Posible cambio en la resistencia de materiales, productos y estructuras en una dirección desfavorable en comparación con los valores estándar, causado por la variabilidad. propiedades mecánicas(heterogeneidad de los materiales), se tiene en cuenta mediante los coeficientes de uniformidad (k), que se dan en SNiP II-A 10-62.
Características de los materiales, elementos estructurales y sus conexiones, cimientos, así como estructuras y edificios en general, que no se reflejan directamente en los cálculos, se tienen en cuenta mediante los coeficientes de condiciones de operación (t) dados en SNiP II-A. 10-62.
Las resistencias de los materiales tomadas en cuenta para el cálculo se denominan resistencias de diseño ® y se definen como el producto de las resistencias estándar (R1’) por los coeficientes de uniformidad (/g), y en casos necesarios y sobre los coeficientes de condiciones de trabajo (t).
Los valores de las resistencias de diseño para determinar las condiciones de cálculo, teniendo en cuenta los coeficientes correspondientes de las condiciones de operación, están establecidos por las normas de diseño para estructuras de construcción y cimientos de edificios y estructuras para diversos fines.
Las mayores cargas e impactos que no limiten o violen las condiciones normales de operación y en posibles casos controlados durante la operación y la producción se denominan normativos.
Posible desviación Las cargas en una dirección desfavorable (más o menos) de sus valores estándar debido a la variabilidad de las cargas o desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento se tienen en cuenta mediante factores de sobrecarga (p), establecidos teniendo en cuenta el propósito de los edificios y estructuras y su condiciones de operación.
Varias cargas estándar en suelos, cargas desde Equipo tecnológico, puentes grúa, cargas de nieve y viento, así como factores de sobrecarga se detallan en el capítulo SNiP II-A. 11-62.
Las cargas tenidas en cuenta en el cálculo, definidas como el producto de las cargas estándar y los correspondientes factores de sobrecarga, se denominan cargas de diseño.
Todas las cargas e influencias que provocan fuerzas (tensiones) en estructuras y cimientos de estructuras, tomadas en cuenta durante el diseño, se dividen en permanentes y temporales. Las cargas e impactos constantes incluyen aquellas cargas e impactos que pueden ocurrir durante la construcción u operación de estructuras constantemente, por ejemplo: el peso de las partes permanentes de los edificios, el peso y la presión de los suelos, las fuerzas de pretensado, el peso de los cables sobre los soportes de líneas eléctricas y dispositivos de antena de estructuras de comunicación, etc.
Cargas o impactos temporales son aquellos que pueden no estar presentes durante ciertos períodos de construcción y operación de la estructura.
Dependiendo de la duración de la acción, las cargas e impactos temporales se dividen en:
a) los temporales de acción prolongada, que pueden observarse durante la construcción y operación de una estructura durante mucho tiempo, por ejemplo: cargas en las instalaciones de depósitos de libros y bibliotecas, cargas en los pisos instalaciones de almacenamiento, peso de equipos estacionarios, presión de líquidos y gases en tanques y tuberías, etc.;
b) acciones de corta duración, que pueden observarse durante la construcción y operación de la estructura solo por un corto tiempo, por ejemplo: cargas de equipos móviles de manipulación, cargas de nieve y viento, presión de las olas y del hielo, influencias climáticas de la temperatura, etc. ; »
c) especiales, cuya ocurrencia es posible en casos excepcionales, por ejemplo: impactos sísmicos en áreas sujetas a terremotos, presión del agua durante inundaciones catastróficas, cargas derivadas de la destrucción de parte de un edificio, etc.
Al calcular las estructuras de los edificios, no se tienen en cuenta todas las cargas e impactos que las afectan, sino solo ciertas combinaciones de cargas e impactos (combinaciones principales, adicionales, especiales), que se dan en SNiP II-A. 10-62 y II-A. 11-62.
Según la naturaleza de la acción, las cargas se dividen en estáticas (que cambian gradualmente) y dinámicas (impacto, que cambian rápida y periódicamente).
Cargas dinámicas e impactos sobre Construcción de edificio contabilizado como se especifica documentos reglamentarios para diseño y cálculo estructuras portantes sujeto a cargas dinámicas e impactos. En ausencia de los datos necesarios para ello, la influencia dinámica sobre las estructuras se puede tener en cuenta multiplicando las cargas de diseño por los coeficientes dinámicos.
Durante la construcción y durante la operación, el edificio experimenta diversas cargas. El propio material de la estructura resiste estas fuerzas y en él surgen tensiones internas. Comportamiento de materiales y estructuras de construcción bajo la influencia. Fuerzas externas y cargas se estudia mediante mecánica estructural.
Algunas de estas fuerzas actúan sobre el edificio de forma continua y se denominan cargas permanentes, otras actúan sólo en determinados períodos de tiempo y se denominan cargas temporales.
Las cargas constantes incluyen peso muerto del edificio, que consiste principalmente en el peso de los elementos estructurales que conforman su marco portante. El peso propio actúa constantemente en el tiempo y en dirección de arriba a abajo. Naturalmente, las tensiones en el material de las estructuras de soporte en la parte inferior del edificio siempre serán mayores que en la parte superior. En última instancia, todo el impacto de su propio peso se transfiere a los cimientos y, a través de ellos, al suelo de los cimientos. Su propio peso siempre ha sido no solo constante, sino también la carga principal del edificio.
Solo en últimos años constructores y diseñadores se enfrentaron completamente nuevo problema: no cómo sostener de forma segura un edificio en el suelo, sino cómo "atarlo", anclarlo al suelo para que no sea arrancado del suelo por otras influencias, principalmente las fuerzas del viento. Esto sucedió porque el peso muerto de las estructuras como resultado del uso de nuevos materiales de alta resistencia y nuevos diagramas de diseño disminuía constantemente y las dimensiones de los edificios crecían. La superficie afectada por el viento, es decir, la resistencia al viento del edificio, aumentó. Y finalmente, el impacto del viento se volvió más “pesado” que el impacto del peso del edificio, y el edificio comenzó a tender a despegar del suelo.
es una de las principales cargas temporales. A medida que aumenta la altitud, aumenta el impacto del viento. Por lo tanto, en la parte central de Rusia, la carga del viento (velocidad del viento) a una altura de hasta 10 m se considera igual a 270 Pa, y a una altura de 100 m ya es igual a 570 Pa. En zonas montañosas y en costas marinas, el impacto del viento aumenta significativamente. Por ejemplo, en algunas zonas de las costas del Ártico y Primorie, el valor estándar de la presión del viento a una altura de hasta 10 m es 1 kPa. En el lado de sotavento del edificio, se forma un espacio enrarecido que crea una presión negativa, succión, que aumenta el efecto general del viento. El viento cambia tanto de dirección como de velocidad. Las fuertes ráfagas de viento también crean un efecto dinámico y de choque en el edificio, lo que complica aún más las condiciones para el funcionamiento de la estructura.Los urbanistas se encontraron con grandes sorpresas cuando comenzaron a construir rascacielos en las ciudades. Resultó que la calle, en la que nunca habían soplado fuertes vientos, con la construcción en ella edificios de varios pisos Se puso muy ventoso. Desde el punto de vista de un peatón, el viento a una velocidad de 5 m/s ya resulta molesto: agita la ropa y arruina el cabello. Si la velocidad es un poco mayor, el viento ya levanta polvo, hace girar trozos de papel y se vuelve desagradable. Un edificio alto es una barrera importante al movimiento del aire. Al golpear esta barrera, el viento se divide en varias corrientes. Algunos rodean el edificio, otros se precipitan hacia abajo y luego cerca del suelo también se dirigen a las esquinas del edificio, donde se observan las corrientes de aire más fuertes, 2-3 veces más rápidas que el viento que soplaría en este lugar si no hubiera edificio. En muy edificios altos La fuerza del viento en la base del edificio puede alcanzar proporciones tales que derriba a los peatones.
amplitud de oscilación edificios de gran altura alcanza tallas grandes, lo que afecta negativamente al bienestar de las personas. Crujiendo y a veces chirriando marco de acero uno de los edificios internacionales más altos del mundo centro comercial en Nueva York (su altura es de 400 m) provoca ansiedad entre las personas que se encuentran en el edificio. Es muy difícil prever y calcular de antemano el efecto del viento durante la construcción de rascacielos. Actualmente, los constructores recurren a experimentos en túneles de viento. ¡Como los fabricantes de aviones! En él soplan modelos de futuros edificios y, en cierta medida, obtienen una imagen real de las corrientes de aire y su fuerza.
También se aplica a cargas vivas. Se debe prestar especial atención a la influencia de la carga de nieve en edificios de diferentes alturas. En el límite entre las partes superior e inferior del edificio aparece una llamada “bolsa de nieve”, donde el viento recoge ventisqueros enteros. A temperaturas variables, cuando la nieve se derrite y se vuelve a congelar alternativamente y, al mismo tiempo, también llegan aquí partículas suspendidas del aire (polvo, hollín), la nieve, o más precisamente, las masas de hielo, se vuelven especialmente pesadas y peligrosas. Debido al viento, la capa de nieve se extiende de forma desigual tanto en superficies planas como en techos inclinados, creando una carga asimétrica que provoca tensión adicional en las estructuras.Temporal incluye (carga de personas que estarán en el edificio, equipos tecnológicos, materiales almacenados, etc.).
En el edificio también surgen tensiones debido a la exposición al calor solar y a las heladas. Este efecto se llama temperatura-climática. Calentando rayos de sol, las estructuras de los edificios aumentan su volumen y tamaño. Al enfriarse durante las heladas, disminuyen de volumen. Con tal “respiración” de un edificio, surgen tensiones en sus estructuras. Si el edificio es grande, estas tensiones pueden alcanzar valores elevados que superan los valores permitidos y el edificio comenzará a colapsar.
Esfuerzos similares en el material estructural surgen cuando asentamiento desigual del edificio, lo que puede surgir no sólo debido a las diferentes capacidades de carga de los cimientos, sino también a grandes diferencias en la carga útil o el peso propio de las distintas partes del edificio. Por ejemplo, un edificio tiene una parte de varios pisos y otra de un solo piso. En la parte de varias plantas, los equipos pesados se encuentran en los pisos. La presión sobre el suelo proveniente de los cimientos de una parte de varios pisos será mucho mayor que la de los cimientos de una parte de un solo piso, lo que puede causar un asentamiento desigual del edificio. Para aliviar la tensión adicional causada por la sedimentación y los efectos de la temperatura, el edificio se "corta" en compartimentos separados mediante juntas de dilatación.
Si un edificio está protegido de las deformaciones térmicas, entonces la junta se denomina junta térmica. Separa las estructuras de una parte del edificio de otra, a excepción de los cimientos, ya que los cimientos, al estar en el suelo, no experimentan efectos de temperatura. De este modo, junta de dilatacion localiza tensiones adicionales dentro de un compartimento, evitando su transferencia a compartimentos adyacentes, evitando así su adición y aumento.
Si el edificio está protegido de deformaciones sedimentarias, entonces la costura se llama sedimentaria. Separa completamente una parte del edificio de otra, incluidos los cimientos, que, gracias a dicha costura, pueden moverse uno con respecto a otro en plano vertical. Sin costuras, podrían aparecer grietas en lugares inesperados y comprometer la resistencia del edificio.
Además de los permanentes y temporales, también existen impactos especiales en los edificios. Éstas incluyen:
- cargas sísmicas de un terremoto;
- efectos explosivos;
- cargas derivadas de accidentes o averías de equipos tecnológicos;
- Impactos por deformaciones desiguales de la base durante el remojo de suelos hundidos, durante el deshielo de suelos de permafrost, en áreas mineras y durante fenómenos kársticos.
Según el lugar donde se aplican las fuerzas, las cargas se dividen en concentradas (por ejemplo, el peso del equipo) y distribuidas uniformemente (su propio peso, nieve, etc.).
Por la naturaleza de la acción, las cargas pueden ser estáticas, es decir, de valor constante en el tiempo, por ejemplo, el mismo peso muerto de las estructuras, y dinámicas (impacto), por ejemplo, ráfagas de viento o el impacto de partes móviles de equipos (martillos, motores, etc.).
Así, el edificio está sujeto a las más varias cargas por tamaño, dirección, naturaleza de acción y lugar de aplicación (Fig. 5). Puede resultar una combinación de cargas en la que todas actuarán en la misma dirección, reforzándose entre sí.
Arroz. 5. Cargas e impactos sobre el edificio: 1 - viento; 2 - radiación solar; 3 - precipitación (lluvia, nieve); 4 - influencias atmosféricas (temperatura, humedad, productos químicos); 5 - carga útil y peso muerto; 6 - impactos especiales; 7 - vibración; 8 - humedad; 9 - presión del suelo; 10 - ruido
Son estas combinaciones desfavorables de cargas las que las estructuras de los edificios están diseñadas para soportar. Los valores estándar de todas las fuerzas que actúan sobre el edificio se dan en SNiP. Cabe recordar que los efectos sobre las estructuras comienzan desde el momento de su fabricación y continúan durante el transporte, durante la construcción del edificio y su operación.
Blagoveshchensky F.A., Bukina E.F. Estructuras arquitectónicas. - M., 1985.
