Obciążenie to podstawowy czynnik uwzględniany w procesie projektowania konstrukcji budynków i budowli, który bezpośrednio wpływa na ich bezpieczeństwo, wytrzymałość oraz trwałość. Rozróżnia się trzy główne rodzaje obciążeń, które oddziałują na obiekty budowlane: obciążenia stałe, zmienne i wyjątkowe. W tym artykule przybliżymy specyfikę tych obciążeń.
Obciążenie
Obciążenie to wielkość fizyczna taka jak siła lub moment, który oddziałuje na element konstrukcyjny. Obciążenie to może występowiać m.in. w postaci:
- siły skupionej
- obciążenia ciągłego równomiernie rozłożonego
- obciążenia ciągłego nierównomiernie rozłożonego
- momentu skupionego
Przykład
Na poniższym zdjęciu przedstawione jest nadproże okienne znajdujące się na poddaszu budynku mieszkalnego jednorodzinnego. Jako schemat statyczny takiej belki należy przyjąć schemat belki swobodnie podpartej . Jej obciążenie stanowi murowana ściana oraz żelbetowy wieniec ściany szczytowej, które wywierają ciągłe, nierównomiernie rozłożone obciążenie. Dodatkowo, na belkę działa siła skupiona pochodząca od stalowej płatwi, przenoszącej obciążenia z konstrukcji dachu na ścianę nośną budynku.
Rodzaje obciążeń
Przy projektowaniu kontrukcji w zalezności od czasu trwania i rodzaju oddziaływania , wśród obciążeń można wyróżnić mi. in.:
- obciążenia stałe
- obciążenia zmienne
- obciążenia wyjątkowe
Obciążenia stałe
Obciążenia stałe obejmują takie czynniki, których wartość obciążenia w czasie jest stała . Przykłady takich obciążeń to:
- ciężar własny konstrukcji obiektu budowlanego (np. fundamenty, ściany, stropy, konstrukcja dachu)
- instalacje techniczne (np. instalacje sanitarne, instalacje elektryczne)
- warstwy wykończeniowe (np. warstwy wykończeniowe dachu, izolacje, tynki, warstwy wykończeniowe posadzki)
- inne (np. balustrady)
Na poniższym zdjęciu przedstawiona jest konstrukcja budynku mieszkalnego jednorodzinnego. W trakcie i po zakończeniu jego budowy ciężar własny konstrukcji stanowi obciążenie stałe .
Obciążenia zmienne
Obciążenia zmienne to takie czynniki, których wartość obciązenia zmienia się w czasie lub nie działa stale. Przykłady takich obciążeń to:
- obciążenia użytkowe (np. obciążenie ludźmi, obciążenie zwięrzętami, meble, wyposażenie)
- obciążenie śniegiem
- obciążenie wiatrem
- termiczne
Na poniższym zdjęciu przedstawiona została wiata drewniana znajdująca się przy budynku mieszkalnym. Oprócz obciążenia stałego działającego na konstrukcję wiaty, oddziałowuje na nią obciążenie zmienne w postaci wiatru oraz śniegu znajdującego się na połaci dachu. Natomiast wewnątrz obiektu znajduje się drewno komikowe, którego wartość obciążenia działa na posadzkę. Jego wielkość jest zmienna w czasie i nie działa stale. W związku z tym, ten rodzaj obciążenia również kwalifikujemy jako obciążenie zmienne .
Obciążenie wyjątkowe
Obciążenia wyjątkowe to te, które występują rzadko, ale mogą wywołać znaczne zagrożenie dla konstrukcji. Są to obciążenia, które nie pojawiają się regularnie, ale w przypadku ich wystąpienia mogą prowadzić do katastrofalnych skutków. Dlatego konstrukcje muszą być projektowane tak, aby mogły wytrzymać obciążenia wyjątkowe, nawet jeśli występują one sporadycznie. Przykłady takich obciążeń to:
- pożar
- wybuch
- powódź
- uderzenie pojazdu
- trzęsienie ziemii
Kombinacje obciążeń
Obciążenia stałe, zmienne i wyjątkowe mogą oddziaływać na konstrukcję równocześnie, dlatego ważne jest uwzględnienie ich w odpowiednich kombinacjach . Na przykład dach budynku narażony jest zarówno na ciężar własny (obciążenie stałe), jak i na działanie wiatru oraz śniegu (obciążenia zmienne).
Literatura:
[1] PN-EN 1990:2004, Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji
5.0
