Factorii care afectează clădirile și structurile sunt împărțiți în:
Influențe externe(naturale și artificiale: radiații, temperatură, curenți de aer, precipitații, gaze, substanțe chimice, descărcări de fulgere, unde radio, undele electromagnetice, zgomot, vibrații sonore, dăunători biologici, presiunea solului, îngheț, umiditate, unde seismice, curenți vagabonzi, vibrații);
Interne (tehnologice și funcționale: sarcini constante și temporare, pe termen lung și pe termen scurt din propria greutate, echipamente și oameni; procese tehnologice: șocuri, vibrații, abraziuni, scurgeri de lichide; fluctuații de temperatură; umiditatea mediului ambiant; dăunători biologici).
Toți acești factori duc la distrugeri mecanice, fizice și chimice accelerate, inclusiv la coroziune, ceea ce duce la scăderea capacitate portantă structuri individuale și întreaga clădire în ansamblu.
Mai jos este o diagramă a influenței factorilor externi și interni asupra clădirilor și structurilor.
În timpul funcționării structurilor se disting: efecte de forță ale sarcinilor, influențe agresive ale mediului.
Un mediu agresiv este un mediu sub influența căruia structura și proprietățile materialelor se modifică, ceea ce duce la o scădere a rezistenței.
Modificările în structură și distrugerea se numesc coroziune. O substanță care favorizează distrugerea și coroziunea este un stimulent. Substante care impiedica distrugerea si coroziunea - pasivatori si inhibitori de coroziune.
Distrugere materiale de construcții este de natură diferită și depinde de interacțiunea mediului chimic, electrochimic, fizic, fizico-chimic.
Mediile agresive sunt împărțite în gaze, lichide și solide.
Medii gazoase: sunt compuși precum disulfura de carbon, dioxidul de carbon, dioxidul de sulf. Agresivitatea acestui mediu se caracterizează prin concentrația gazului, solubilitatea în apă, umiditate și temperatură.
Medii lichide: acestea sunt soluții de acizi, alcaline, săruri, ulei, petrol, solvenți. Procesele de coroziune în mediile lichide apar mai intens decât în altele.
Medii solide: praf, sol. Agresivitatea unui mediu dat este evaluată prin dispersie, solubilitate în apă, higroscopicitate și umiditate ambientală.
Caracteristicile mediului agresiv:
Puternic agresiv – acizi, alcaline, gaze – gaze agresive și lichide în spațiile de producție;
Moderat agresiv – aer atmosferic și apă cu impurități – aer cu umiditate crescută(mai mult de 75%);
Puțin agresiv - aer atmosferic curat - apă necontaminată cu impurități nocive;
Neagresiv – curat, uscat (umiditate până la 50%) și aer cald– aer atmosferic în climat uscat și cald.
Expunerea la aer: Atmosfera conține praf, murdărie care distruge clădiri și structuri. Poluarea aerului combinată cu umiditatea duce la uzura prematură, fisurarea și distrugerea structurii clădirii.
Cu toate acestea, într-o atmosferă curată și uscată, betonul și alte materiale pot supraviețui sute de ani. Cei mai mari poluanți intensi ai aerului sunt produsele de ardere diverși combustibili, așadar, în orașe, centre industriale constructii metalice corodează de 2-4 ori mai repede decât în zone rurale, unde se arde mai puțin cărbune și combustibil.
Principalii produse de ardere a majorității tipurilor de combustibil includ CO 2 și SO 2 .
Când CO 2 se dizolvă în apă, se formează dioxid de carbon. Acesta este produsul final al arderii. Are un efect distructiv asupra betonului și a altor materiale de construcție. Când SO2 se dizolvă în apă, se formează acid sulfuric.
Peste 100 de tipuri de compuși nocivi se acumulează în fum (HNO 3, H 3 PO 4, substanțe de gudron, particule de combustibil nearse). În zonele de coastă, atmosfera conţine cloruri şi săruri de acid sulfuric, care aer umed crește agresivitatea impactului asupra structurilor metalice.
Impact panza freatica: apele subterane sunt o soluţie cu concentraţie variabilă şi compoziție chimică, ceea ce se reflectă în gradul de agresivitate al impactului său. Apa din sol interacționează constant cu mineralele și materia organică. Udare durabilă părțile subterane cladirile, la mutarea apelor subterane, creste coroziunea structurii si levigarea varului in beton, reduce rezistenta fundatiei.
Există agresivitatea generală a apelor subterane la acid, leșiere, sulfat, magneziu și dioxid de carbon.
Următorii factori au cel mai semnificativ impact:
· Expunerea la umiditate: După cum a demonstrat experiența în funcționarea clădirilor, umiditatea are cel mai mare impact asupra uzurii structurilor. Deoarece fundațiile și pereții clădirilor vechi reconstruite sunt realizate în principal din materiale de piatră eterogene (calcar, cărămidă roșie, calcar și mortare de ciment) cu structură poro-capilară, la contactul cu apa sunt umezite intens, își schimbă adesea proprietățile și, în cazuri extreme, sunt distruse.
Principala sursă de umiditate în pereți și fundații este aspirația capilară, care duce la deteriorarea structurilor în timpul funcționării: distrugerea materialelor ca urmare a înghețului; formarea de fisuri din cauza umflăturii și contracției; pierderea proprietăților de izolare termică; distrugerea structurilor sub influența substanțelor chimice agresive dizolvate în apă; dezvoltarea microorganismelor care provoacă coroziunea biologică a materialelor.
Procesul de igienizare a clădirilor și structurilor nu poate fi limitat la tratarea acestora cu un preparat biocid. Trebuie implementat un program cuprinzător de activități, constând din mai multe etape, și anume:
Diagnosticare (analiza condițiilor de căldură și umiditate, raze X și analiza biologică a produselor de coroziune);
Uscarea (dacă este necesar) spații, dacă despre care vorbim despre structuri subterane, de exemplu, subsoluri;
Dispozitiv de oprire hidroizolatie orizontala(în prezența absorbției de umiditate a solului);
Curățare, dacă este necesar, suprafețe interioare din eflorescență și produse biologice de coroziune;
Tratament cu preparate antisare și biocide;
Etanșarea fisurilor și scurgerilor cu compuși speciali de etanșare cu apă și tratarea ulterioară a suprafețelor cu preparate hidroizolatoare de protecție;
Productie lucrari de finisare.
· Expunerea la precipitații: precipitare, pătrunzând în sol, se transformă fie în umiditate vaporoasă, fie higroscopică, reținută sub formă de molecule pe particulele de sol prin nămoluri moleculare, sau în umiditate film, deasupra umidității moleculare, sau în umiditate gravitațională, mișcându-se liber în sol sub influența gravitației. Umiditatea gravitațională poate ajunge la apele subterane și, îmbinându-se cu aceasta, poate crește nivelul acesteia. Apele subterane, la rândul lor, datorită creșterii capilare, se deplasează în sus la o înălțime considerabilă și inundă straturile superioare ale solului. În anumite condiții, apele capilare și subterane se pot îmbina și inunda în mod constant părțile subterane ale structurilor, ducând la creșterea coroziunii structurilor și la o scădere a rezistenței fundațiilor.
· Impactul temperaturii negative: Unele structuri, de exemplu, piesele de subsol, sunt situate într-o zonă cu umiditate variabilă și îngheț periodic. Temperatura negativă (dacă este sub temperatura de proiectare sau dacă nu se iau măsuri speciale pentru protejarea structurilor de umiditate), care duce la înghețarea umidității în structuri și soluri de fundație, are un efect distructiv asupra clădirilor. Când apa îngheață în porii unui material, volumul acestuia crește, ceea ce creează tensiuni interne, care cresc din ce în ce mai mult datorită comprimării masei materialului în sine sub influența răcirii. Presiunea gheții în porii închiși este foarte mare - până la 20 Pa. Distrugerea structurilor ca urmare a înghețului are loc numai cu conținutul complet (critic) de umiditate și saturația materialului. Apa începe să înghețe la suprafața structurilor și, prin urmare, distrugerea lor sub influența temperaturilor negative începe de la suprafață, în special de la colțuri și margini. Volumul maxim de gheață se obține la o temperatură de -22C, când toată apa se transformă în gheață. Intensitatea înghețului depinde de volumul porilor. Pietrele și betonul cu porozitate de până la 15% pot rezista la 100-300 de cicluri de îngheț. Reducerea porozității și, prin urmare, a cantității de umiditate, crește rezistența la îngheț a structurilor. Din cele de mai sus rezultă că la îngheț, acele structuri care sunt umezite sunt distruse. Protejați structurile de distrugere în timpul temperaturi negative- Acest lucru este în primul rând pentru a le proteja de umezeală. Înghețarea solurilor din fundații este periculoasă pentru clădirile construite pe soluri argiloase și mâloase, nisip cu granulație fină și medie, în care apa se ridică prin capilare și pori deasupra nivelului pânzei subterane și este în formă legată. Deteriorarea clădirilor din cauza înghețului și ridicării fundațiilor pot apărea după mulți ani de funcționare dacă solul din jurul lor este tăiat, fundațiile sunt umezite și factorii contribuie la înghețarea acestora.
· Construcția proceselor tehnologice: fiecare clădire și structură este proiectată și construită ținând cont de interacțiunea proceselor prevăzute în aceasta; totuși, datorită rezistenței și durabilității inegale a materialelor structurale și influenței diferite a mediului asupra acestora, uzura lor este neuniformă. În primul rând, ele sunt distruse acoperiri de protectie pereți și podele, ferestre, uși, acoperișuri, apoi pereți, cadru și fundații. Elemente comprimate secțiunile mari, care funcționează sub sarcini statice, se uzează mai lent decât încovoiere și întinse, cu pereți subțiri, care funcționează sub sarcini dinamice, în condiții umiditate crescutăȘi temperatura ridicata. Uzura structurilor datorată abraziunii - uzura abrazivă a pardoselilor, pereților, colțurilor coloanelor, treptelor scărilor și a altor structuri poate fi foarte intensă și, prin urmare, afectează foarte mult durabilitatea acestora. Se produce atât sub influența forțelor naturale (vânt, furtuni de nisip), cât și ca urmare a unor procese tehnologice și funcționale, de exemplu din cauza mișcării intense a fluxurilor umane mari în clădirile publice.
Descrierea obiectului
Tabelul 1.1
| caracteristici generale | Stație de pompare |
| Anul de construcție | |
| Suprafata totala, m 2 - suprafata construita, m 2 - suprafata spatiului, m 2 | |
| Înălțimea clădirii, m | 3,9 |
| Volumul constructiei, m 3 | 588,6 |
| Numărul de etaje | |
| Caracteristici constructive | |
| Fundații | Beton armat monolit |
| Ziduri | Cărămidă |
| Etaje | Beton armat |
| Acoperiş | Acoperișuri din materiale laminate |
| Etaje | Ciment |
| Uşile | De lemn |
| Decoratiune interioara | Tencuiala |
| Atractivitate ( aspect) | Aspect satisfăcător |
| Vechimea reală a clădirii | |
| Durata de viață standard a unei clădiri | |
| Durata de viață rămasă | |
| Sisteme suport ingineresc | |
| Furnizare de căldură | Central |
| Alimentare cu apă caldă | Central |
| Canalizare | Central |
| Alimentare cu apă potabilă | Central |
| Furnizarea energiei electrice | Central |
| Telefon | - |
| Radio | - |
| Sistem de alarma: - securitate - incendiu | disponibilitatea |
| Amenajare exterioară | |
| amenajarea teritoriului | Spații verzi: gazon, arbuști |
| Aleile de acces | Drum asfaltat, stare satisfăcătoare |
În timpul construcției și exploatării, clădirea suferă diferite sarcini. Influențe externe poate fi împărțit în două tipuri: putereȘi non-forță sau influențe ale mediului.
LA puternic impacturile includ diferite tipuri de sarcini:
permanent– din greutatea proprie (masa) elementelor de construcție, presiunea solului asupra elementelor sale subterane;
temporar (pe termen lung)– din greutatea echipamentelor staționare, încărcăturii depozitate pe termen lung, greutatea proprie a elementelor permanente de construcție (de exemplu, pereții despărțitori);
Pe termen scurt– din greutatea (masa) echipamentelor în mișcare (de exemplu, macarale în clădiri industriale), oameni, mobilier, zăpadă, din acțiunea vântului;
special– din impacturi seismice, impacturi rezultate din defecțiuni ale echipamentelor etc.
LA neputincios raporta:
temperatura impact, provocând modificări ale dimensiunilor liniare ale materialelor și structurilor, ceea ce la rândul său duce la apariția efectelor de forță, precum și afectarea condițiilor termice ale încăperii;
expunerea la umiditatea atmosferică și a solului, și umiditate vaporoasă, conținute în atmosferă și aerul din interior, determinând modificarea proprietăților materialelor din care sunt realizate structurile clădirii;
mișcarea aerului provocând nu numai sarcini (cu vânt), ci și pătrunderea acestuia în structură și incinte, modificându-le umiditatea și condițiile termice;
expunerea la energie radiantă soare ( radiatie solara) provocând, ca urmare a încălzirii locale, modificarea proprietăților fizice și tehnice ale straturilor de suprafață ale materialului, structurilor, modificarea condițiilor luminoase și termice ale incintei;
expunerea la impurități chimice agresive conținut în aer, care în prezența umidității poate duce la distrugerea materialului structurilor de construcție (fenomenul de coroziune);
efecte biologice cauzate de microorganisme sau insecte, ducând la distrugerea structurilor din materiale organice de construcție;
expunerea la energia sonoră(zgomot) și vibrații de la surse din interiorul sau din exteriorul clădirii.
Acolo unde se aplică efortul încărcături sunt împărțite în concentrat(de exemplu, greutatea echipamentului) și egalămăsuratdistribuite(greutate proprie, zăpadă).
În funcție de natura încărcăturii, acestea pot fi static, adică constantă ca mărime în timp şi dinamic(tobe).
În direcție - orizontală (presiunea vântului) și verticală (greutatea proprie).
Acea. o clădire este supusă unei varietăți de sarcini în ceea ce privește mărimea, direcția, natura acțiunii și locația aplicării.
Orez. 2.3. Încărcări și impacturi asupra clădirii.
Poate exista o combinație de sarcini în care toate vor acționa în aceeași direcție, întărindu-se reciproc. Aceste combinații nefavorabile de sarcini sunt pe care structurile clădirilor sunt proiectate să le reziste. Valorile standard ale tuturor forțelor care acționează asupra clădirii sunt date în DBN sau SNiP.
Trebuie amintit că impactul asupra structurilor încep din momentul fabricării lor și continuă în timpul transportului, în timpul construcției clădirii și al funcționării acesteia.
Fiecare clădire sau structură experimentează în mod inevitabil efectele anumitor sarcini. Această împrejurare ne obligă pe noi, proiectanții, să analizăm funcționarea structurii din perspectiva celei mai nefavorabile combinații a lor - astfel încât, chiar dacă aceasta apare, structura să rămână puternică, stabilă și durabilă.
Pentru o structură, sarcina este un factor extern care o transferă dintr-o stare de repaus într-o stare de efort-deformare. Colectarea încărcăturii nu este scopul suprem inginer - aceste proceduri se referă la prima etapă a algoritmului de calcul structural (discutat în acest articol).
Clasificarea sarcinii
În primul rând, sarcinile sunt clasificate în funcție de timpul de impact asupra structurii:
- sarcini constante (acționează pe tot parcursul ciclu de viață clădire)
- sarcini temporare (acționează din când în când, periodic sau o singură dată)
Segmentarea sarcinilor vă permite să simulați funcționarea unei structuri și să efectuați calculele corespunzătoare mai flexibil, ținând cont de probabilitatea apariției uneia sau alteia sarcini și de probabilitatea apariției lor simultane.
Unități de măsură și conversii reciproce ale sarcinilor
În industria construcțiilor, sarcinile de forță concentrată sunt de obicei măsurate în kilonewtoni (kN) și sarcinile de moment în kNm. Permiteți-mi să vă reamintesc că conform Sistemul internațional unitățile (SI) forța se măsoară în Newtoni (N), lungimea - în metri (m).
Sarcinile distribuite pe volum se măsoară în kN/m3, pe suprafață - în kN/m2, pe lungime - în kN/m.
Figura 1. Tipuri de sarcini:
1 - forte concentrate; 2 - moment concentrat; 3 - sarcina pe unitate de volum;
4 - sarcina distribuita pe zona; 5 - sarcina distribuită pe lungime
Orice sarcină concentrată \(F\) poate fi obținută cunoscând volumul elementului \(V\) și greutatea volumetrică a materialului său \(g\):
Sarcina distribuită pe suprafața elementului poate fi obținută prin greutatea și grosimea sa volumetrică \(t\) (dimensiune perpendiculară pe planul de încărcare):
În mod similar, sarcina distribuită pe lungime se obține prin înmulțirea greutății volumetrice a elementului \(g\) cu grosimea și lățimea elementului (dimensiuni în direcții perpendiculare pe planul de încărcare):
unde \(A\) este aria secțiune transversală element, m 2.
Influențele cinematice sunt măsurate în metri (devieri) sau radiani (unghiuri de rotație). Sarcinile termice se măsoară în grade Celsius (°C) sau în alte unități de temperatură, deși pot fi specificate și în unități de lungime (m) sau pot fi adimensionale (expandări de temperatură).
→ Structuri de constructii
Încărcări și impacturi asupra clădirilor
Experiența clădirilor în ansamblu și a părților lor individuale diverse influențe de la sarcini (forțe mecanice) și influențe, de exemplu, de la schimbările de temperatură a aerului exterior și interior.
Sub influența acestor sarcini și impacturi, în materialele structurilor clădirii apar forțe interne, a căror magnitudine pe unitatea de suprafață (intensitate forțe interne), se numește tensiune. Tensiunea se măsoară cel mai adesea în kg/cm2.
Ca urmare a tensiunilor din materiale și structuri pot apărea deformații, adică tensiune, compresiune, forfecare, încovoiere, torsiune sau deformații mai complexe.
Deformațiile pot fi elastice, adică dispar după ce impactul care a provocat deformarea este eliminat, și plastice, adică rămân după ce impactul este eliminat.
Sarcina poate fi concentrată atunci când suprafața sa de presiune este mică în comparație cu dimensiunea corpului pe care este aplicată și poate fi luată ca punct, de exemplu, sarcina de la o persoană pe podea.
Dacă aria de presiune este relativ mare, atunci sarcina se numește distribuită. Dacă sarcina este distribuită uniform pe zonă, atunci se numește distribuită uniform, de exemplu, greutatea unui strat de apă pe umplut cu apă. acoperiri plate. Natura aplicării sarcinilor poate fi diferită, de exemplu, pe peretele subsolului unei clădiri din exterior, presiunea solului crește pe măsură ce merge mai adânc și se exprimă sub forma unui triunghi cu baza la nivelul etaj de subsol.
Rezistența la tracțiune, sau rezistența finală a unui material, este tensiunea din material la tipuri variate deformare (tensiune, compresie, torsiune, încovoiere) corespunzătoare valorii maxime (înainte de defectarea eșantionului) a sarcinii și este măsurată prin raportul dintre sarcina maximă și aria secțiunii transversale inițiale a probei (adică, secțiunea transversală a probei neformate) de obicei în kg/cm2.
Principalele caracteristici ale rezistenței materialelor la influențele forței sunt rezistența standard (R”), stabilită pe baza unor încercări.
Orez. 1. Diagrama de distribuție a încărcăturii în clădire
un plan; b - sectiunea
Rezistențele standard pot fi în principal limitele de rezistență la diferite deformații sau limitele de curgere ale materialelor, care sunt solicitări sub diferite tipuri de deformații, care se caracterizează prin faptul că deformația reziduală (plastică) este distribuită pe întregul volum de lucru al probei. la o sarcină care acționează constant. Rezistenta de reglementare diverse materiale iar structurile sunt date în SNiP II-A. 10-62.
Posibilă modificare a rezistenței materialelor, produselor și structurilor într-o direcție nefavorabilă față de valorile standard, cauzată de variabilitate proprietăți mecanice(eterogenitatea materialelor), este luată în considerare de coeficienții de uniformitate (k), care sunt dați în SNiP II-A 10-62.
Caracteristicile materialelor, elemente structurale iar legăturile acestora, fundațiile, precum și structurile și clădirile în general, care nu sunt reflectate direct în calcule, sunt luate în considerare de coeficienții de condiții de funcționare (t) dați în SNiP II-A. 10-62.
Rezistențele materialelor luate în considerare prin calcul se numesc rezistențe de proiectare ® și sunt definite ca produsul rezistențelor standard (R1’) prin coeficienții de uniformitate (/g), iar în cazurile necesareşi asupra coeficienţilor condiţiilor de muncă (t).
Valorile rezistențelor de proiectare pentru determinarea condițiilor de calcul, ținând cont de coeficienții corespunzători ai condițiilor de funcționare, sunt stabilite prin standardele de proiectare pentru structurile de construcție și fundațiile clădirilor și structurilor în diverse scopuri.
Cele mai mari sarcini și impacturi care nu constrâng sau încalcă condițiile normale de funcționare și în cazuri posibile controlate în timpul exploatării și producției se numesc normative.
Posibila abatere sarcinile într-o direcție nefavorabilă (mai mult sau mai puțin) față de valorile lor standard din cauza variabilității sarcinilor sau abaterilor de la condițiile normale de funcționare sunt luate în considerare de factorii de suprasarcină (p), stabiliți luând în considerare scopul clădirilor și structurilor și a acestora conditii de operare.
Diverse sarcini standard pe podele, sarcini din echipamente tehnologice, macarale rulante, încărcăturile de zăpadă și vânt, precum și factorii de suprasarcină sunt dați în capitolul SNiP II-A. 11-62.
Sarcinile luate în considerare de calcul, definite ca produsul dintre sarcinile standard și factorii de suprasarcină corespunzători, se numesc sarcini de proiectare.
Toate sarcinile și influențele care provoacă forțe (tensiuni) în structurile și fundațiile structurilor, luate în considerare la proiectare, sunt împărțite în permanente și temporare. Sarcinile și impacturile constante includ astfel de sarcini și impacturi care pot apărea în timpul construcției sau exploatării structurilor în mod constant, de exemplu: greutatea părților permanente ale clădirilor, greutatea și presiunea solurilor, forțele de pretensionare, greutatea firelor pe suporturile de liniile electrice și dispozitivele de antenă ale structurilor de comunicații etc.
Încărcările sau impacturile temporare sunt cele care pot să nu fie prezente în anumite perioade de construcție și exploatare a structurii.
În funcție de durata acțiunii, sarcinile și impacturile temporare sunt împărțite în:
a) cele temporare cu acțiune îndelungată, care pot fi observate în timpul construcției și exploatării unei structuri pentru o perioadă lungă de timp, de exemplu: încărcături în incinta depozitelor de cărți și biblioteci, încărcări pe etaje spații de depozitare, greutatea echipamentelor staționare, presiunea lichidelor și gazelor din rezervoare și conducte etc.;
b) acționare de scurtă durată, care poate fi observată în timpul construcției și exploatării structurii doar pentru o perioadă scurtă de timp, de exemplu: încărcături de la echipamente mobile de manipulare, încărcături de zăpadă și vânt, presiunea valurilor și a gheții, influențele climatice ale temperaturii etc. ; »
c) cele speciale, a căror apariție este posibilă în cazuri excepționale, de exemplu: impacturi seismice în zone supuse cutremurelor, presiunea apei în timpul inundațiilor catastrofale, încărcături rezultate din distrugerea unei părți a unei clădiri etc.
La calcularea structurilor clădirii, nu sunt luate în considerare toate sarcinile și impacturile care le afectează, ci doar anumite combinații de sarcini și impact (combinații principale, suplimentare, speciale), care sunt date în SNiP II-A. 10-62 și II-A. 11-62.
În funcție de natura acțiunii, sarcinile sunt împărțite în statice (se schimbă treptat) și dinamice (șoc, se schimbă rapid și periodic).
Sarcini dinamice și impact asupra constructia unei cladiri contabilizate conform specificatiilor documente de reglementare pentru proiectare și calcul structuri portante supuse sarcinilor dinamice și impacturilor. În lipsa datelor necesare pentru aceasta, influența dinamică asupra structurilor poate fi luată în considerare prin înmulțirea sarcinilor de proiectare cu coeficienții dinamici.
În timpul construcției și în timpul funcționării, clădirea suferă diferite sarcini. Materialul structurii în sine rezistă acestor forțe și în el apar tensiuni interne. Comportarea materialelor de construcție și a structurilor sub influență forțe externe iar sarcinile sunt studiate de mecanica structurală.
Unele dintre aceste forte actioneaza asupra cladirii continuu si se numesc sarcini permanente, altele actioneaza doar la anumite perioade de timp si se numesc sarcini temporare.
Incarcarile constante includ greutatea proprie a clădirii, care constă în principal din greutatea elementelor structurale care alcătuiesc cadrul său de susținere. Greutatea proprie acționează constant în timp și în direcția de sus în jos. Desigur, tensiunile din materialul structurilor de susținere din partea inferioară a clădirii vor fi întotdeauna mai mari decât în partea superioară. În cele din urmă, întregul impact al propriei greutăți este transferat la fundație și, prin aceasta, la solul de fundație. Greutatea proprie a fost întotdeauna nu numai constantă, ci și sarcina principală a clădirii.
Doar in anul trecut constructorii și proiectanții s-au confruntat complet noua problema: nu cum să sprijiniți în siguranță o clădire pe sol, ci cum să o „legați”, să o ancorați de pământ, astfel încât să nu fie smulsă de pe pământ de alte influențe, în principal forțele vântului. Acest lucru s-a întâmplat deoarece greutatea proprie a structurilor ca urmare a utilizării de noi materiale de înaltă rezistență și noi diagrame de proiectare era în continuă scădere, iar dimensiunile clădirilor erau în creștere. Zona afectată de vânt, cu alte cuvinte, vântul clădirii, a crescut. Și, în cele din urmă, impactul vântului a devenit mai „greu” decât impactul greutății clădirii, iar clădirea a început să aibă tendința de a se ridica de pe sol.
este una dintre principalele sarcini temporare. Pe măsură ce altitudinea crește, impactul vântului crește. Astfel, în partea centrală a Rusiei, sarcina vântului (viteza vântului) la o înălțime de până la 10 m este considerată egală cu 270 Pa, iar la o înălțime de 100 m este deja egală cu 570 Pa. În zonele muntoase și pe coastele mării, impactul vântului crește semnificativ. De exemplu, în unele zone ale coastelor arctice și Primorye, valoarea standard a presiunii vântului la o înălțime de până la 10 m este de 1 kPa. Pe partea sub vent a clădirii, apare un spațiu rarefiat, care creează presiune negativă - aspirație, ceea ce crește efectul general al vântului. Vântul își schimbă atât direcția, cât și viteza. Rafalele puternice de vânt creează, de asemenea, un efect de șoc, dinamic asupra clădirii, ceea ce complică și mai mult condițiile de funcționare a structurii.Urbaniştii au întâmpinat mari surprize când au început să ridice clădiri înalte în oraşe. S-a dovedit că strada, pe care nu bătuse niciodată vânturi puternice, cu construcția pe ea clădiri cu mai multe etaje A devenit foarte vânt. Din punct de vedere al pietonilor, vântul cu o viteză de 5 m/s devine deja enervant: flutură hainele și strică părul. Dacă viteza este puțin mai mare, vântul ridică deja praf, învârte bucăți de hârtie și devine neplăcut. O clădire înaltă este o barieră semnificativă în calea circulației aerului. Lovind această barieră, vântul se sparge în mai multe fluxuri. Unii dintre ei ocolesc clădirea, alții se grăbesc în jos, iar apoi lângă pământ se îndreaptă și spre colțurile clădirii, unde se observă cei mai puternici curenți de aer, de 2-3 ori mai mari ca viteză decât vântul care ar sufla în aceasta. loc dacă nu ar exista o clădire. La foarte cladiri inalte Forța vântului de la baza clădirii poate atinge asemenea proporții încât îi doboară pietonii din picioare.
Amplitudinea oscilației zgârie-nori ajunge dimensiuni mari, care afectează negativ bunăstarea oamenilor. Scârțâit și uneori măcinat cadru de otel una dintre cele mai înalte clădiri internaționale din lume centru comercialîn New York (înălțimea sa este de 400 m) provoacă anxietate în rândul oamenilor din clădire. Este foarte dificil de prevăzut și calculat în avans efectul vântului în timpul construcției înalte. În prezent, constructorii recurg la experimente în tunelul de vânt. La fel ca producătorii de avioane! ei aruncă în aer modele ale viitoarelor clădiri și, într-o oarecare măsură, obțin o imagine reală a curenților de aer și a puterii lor.
se aplică și sarcinilor sub tensiune. O atenție deosebită trebuie acordată influenței încărcăturii de zăpadă asupra clădirilor de diferite înălțimi. La granița dintre părțile superioare și inferioare ale clădirii, apare așa-numitul „sac de zăpadă”, unde vântul adună zăpadă întregi. La temperaturi variabile, când zăpada se dezgheță și se îngheață alternativ și în același timp ajung aici și particulele suspendate din aer (praf, funingine), zăpada sau, mai exact, masele de gheață devin deosebit de grele și periculoase. Datorită vântului, stratul de zăpadă se întinde neuniform atât pe plat, cât și acoperișuri înclinate, creând o sarcină asimetrică care provoacă stres suplimentar în structuri.Include temporare (încărcare de la persoanele care se vor afla în clădire, echipamente tehnologice, materiale depozitate etc.).
De asemenea, în clădire apar stres din expunerea la căldură solară și îngheț. Acest efect se numește temperatură-climatică. Incalzire razele de soare, structurile clădirilor își măresc volumul și dimensiunea. Răcirea în timpul înghețurilor, acestea scad în volum. Odată cu o astfel de „respirație” a unei clădiri, apar stres în structurile acesteia. Dacă clădirea este mare, aceste tensiuni pot atinge valori mari care depășesc valorile admise, iar clădirea va începe să se prăbușească.
Tensiuni similare în materialul structural apar atunci când aşezarea neuniformă a clădirii, care poate apărea nu numai datorită capacităților portante diferite ale fundației, ci și datorită diferențelor mari în sarcina utilă sau greutatea proprie a părților individuale ale clădirii. De exemplu, o clădire are o parte cu mai multe etaje și una cu un singur etaj. În partea cu mai multe etaje, utilajele grele sunt amplasate pe etaje. Presiunea asupra solului de la fundațiile unei părți cu mai multe etaje va fi mult mai mare decât de la fundațiile unei părți cu un singur etaj, ceea ce poate provoca așezarea neuniformă a clădirii. Pentru a reduce stresul suplimentar din cauza sedimentării și a efectelor temperaturii, clădirea este „tăiată” în compartimente separate, folosind rosturi de dilatare.
Dacă o clădire este protejată de deformațiile de temperatură, atunci îmbinarea se numește îmbinare de temperatură. Separă structurile unei părți a clădirii de alta, cu excepția fundațiilor, deoarece fundațiile, fiind în pământ, nu suferă efecte de temperatură. Prin urmare, rost de dilatare localizează tensiunile suplimentare în interiorul unui compartiment, împiedicând transferul lor în compartimentele adiacente, prevenind astfel adăugarea și creșterea lor.
Dacă clădirea este protejată de deformațiile sedimentare, atunci cusătura se numește sedimentară. Separă complet o parte a clădirii de alta, inclusiv fundațiile, care, datorită unei astfel de cusături, sunt capabile să se miște una în raport cu alta în plan vertical. Fără cusături, fisurile ar putea apărea în locuri neașteptate și pot compromite rezistența clădirii.
Pe lângă cele permanente și temporare, există și impacturi speciale asupra clădirilor. Acestea includ:
- sarcini seismice de la un cutremur;
- efecte explozive;
- sarcinile rezultate din accidente sau defecțiuni ale echipamentelor tehnologice;
- impacturi din deformarea neuniformă a bazei la înmuierea solurilor de subsidenţă, la dezgheţarea solurilor de permafrost, în zonele miniere şi în timpul fenomenelor carstice.
În funcție de locul în care se aplică forțele, sarcinile sunt împărțite în concentrate (de exemplu, greutatea echipamentului) și uniform distribuite (greutatea proprie, zăpadă etc.).
Prin natura acțiunii, sarcinile pot fi statice, adică constante ca valoare în timp, de exemplu, aceeași greutate moartă a structurilor și dinamice (șoc), de exemplu, rafale de vânt sau impactul părților în mișcare ale echipamente (ciocane, motoare etc.).
Astfel, clădirea este supusă cel mai mult diverse sarcini după mărime, direcție, natura acțiunii și locul aplicării (Fig. 5). Poate rezulta o combinație de sarcini în care toate vor acționa în aceeași direcție, întărindu-se reciproc.
Orez. 5. Sarcini si impacturi asupra cladirii: 1 - vant; 2 - radiatia solara; 3 - precipitatii (ploaie, zapada); 4 - influențe atmosferice (temperatură, umiditate, substanțe chimice); 5 - sarcina utilă și greutatea proprie; 6 - impacturi speciale; 7 - vibrație; 8 - umiditate; 9 - presiunea solului; 10 - zgomot
Aceste combinații nefavorabile de sarcini sunt pe care structurile clădirilor sunt proiectate să le reziste. Valorile standard ale tuturor forțelor care acționează asupra clădirii sunt date în SNiP. Trebuie amintit că impactul asupra structurilor încep din momentul fabricării lor și continuă în timpul transportului, în timpul construcției clădirii și al funcționării acesteia.
Blagoveshchensky F.A., Bukina E.F. Structuri arhitecturale. - M., 1985.
