Détermination des charges structurelles à prendre en compte lors de l'analyse structurelle et de la conception des structures
Dans cet article, nous approfondirons les types de charges que nous devons prendre en compte dans l'analyse et la conception de structures telles que:
- Poids mort;
- Charge en direct;
- Charge de neige;
- Charge de vent;
- Charge sismique;
- Charge de glace;
- Charge de sol;
- Charge d'inondation;
- Charge de pluie;
- Charge de température; et
- Règlement différentiel.
Poids mort
Les charges permanentes correspondent au poids des matériaux de construction incorporés dans le bâtiment, mais pas limité a, structure, des murs, étages, toits, plafonds, escaliers, rampes, finitions, revêtement, et autres systèmes architecturaux et structuraux incorporés, et équipement de service fixe (ASCE 7-16). Ces charges permanentes affectent fortement le comportement de la structure, en particulier lorsque la structure subit des charges dynamiques telles que le vent et les tremblements de terre en combinaison avec la charge permanente.
Les valeurs de ces chargements sont principalement indiquées sur le code de référence utilisé en fonction de leur poids unitaire correspondant multiplié par l'épaisseur ou le volume du matériau tel que spécifié dans les dessins de construction..
Figure 1. Poids unitaire des matériaux de construction courants (NSCP 2010).
Charge en direct
Une autre charge qui doit toujours être prise en compte est la surcharge. Les surcharges sont des charges produites par l'utilisation et l'occupation du bâtiment ou d'une autre structure qui n'incluent pas les charges de construction ou environnementales, comme la charge de vent, charge de neige, charge de pluie, charge sismique, et la charge d'inondation (ASCE 7-16). Les surcharges comprennent les occupants de la structure, trafic de véhicules, meubles, équipement, cloisons mobiles, et certaines structures temporaires qui ne seront utilisées que pendant une courte période.
Charge de neige
nous interpolerons les valeurs connues de, les structures doivent être conçues pour résister aux charges de neige. Les charges de neige équilibrées ou sans dérive sont les charges générées par la accumulation de neige sans l'influence du vent. En revanche, la charge de neige déséquilibrée ou entraînée est affectée par la direction du vent et la configuration de la structure – où la neige peut s'accumuler sur les obstacles au-dessus du toit tels que les pare-feu, cheminées, et parapets par rapport à la source du vent.
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Charge de vent
Les ingénieurs doivent tenir compte des forces du vent pendant les typhons ou les ouragans dans le analyse structurelle et conception de structures. Ces pressions de vent génèrent des forces qui peuvent détruire l'ensemble de la charpente ou endommager certains composants du bâtiment tels que le revêtement, pannes, fermes, etc.
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Charge sismique
Les ingénieurs doivent également calculer avec soin les charges sismiques pour les pays situés dans des régions sismiquement actives afin d'avoir une structure sûre et solide.. Les forces horizontales et verticales simultanées agissant sur les éléments structuraux peuvent causer des dommages et, pire cas, détruire les bâtiments, qui finira par causer des pertes de vies. Exigences particulières pour la conception, détaillant, et la construction doit être satisfaite en suivant le code du bâtiment local pour contrer cet effet.
Charge de glace
Contrairement aux charges de neige, les charges de glace sont causées par la pluie verglaçante, la neige, et le givrage dans les nuages sur les structures sensibles à la glace telles que les câbles, structures en treillis, mâts, panneaux, etc. La glace gelée sur la structure, s'il n'est pas considéré correctement, peut causer des contraintes importantes sur les éléments structuraux et, en effet, entraînera des dommages ou la destruction du système.
Charge de sol
Structures telles que les sous-sols, fondations, et les murs de soutènement subissent des charges latérales générées par le sol adjacent. L'eau à la nappe phréatique et la charge supplémentaire au-dessus du sol génèrent une pression de soulèvement agissant sur ces éléments structurels souterrains.
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Charge d'inondation
Les charges d'inondation sont des charges hydrostatiques causées par une profondeur d'eau au niveau de l'élévation d'inondation de conception, au-dessus et au-dessous du niveau du sol, y compris les effets dynamiques de l'eau en mouvement.
Charge de pluie
La charge de pluie fait référence à la pression développée en raison de la formation de flaques d'eau due à un drainage obstrué, spécifiquement sur les toits-terrasses ou les balcons.
Charge de température
Les matériaux de structure tels que le béton et l'acier se dilatent ou se contractent avec les changements de température, ce qui peut entraîner des contraintes initiales qui réduiront la capacité et la durée de vie du matériau.. Par conséquent, des joints de dilatation sont ajoutés pour atténuer l'effet de la température sur le matériau.
En savoir plus sur la façon dont vous pouvez utiliser SkyCiv S3D pour analyser les charges de température à l'aide Charges de précontrainte.
Règlement différentiel
Les charges transférées à la fondation peuvent provoquer le tassement du sol en raison du compactage ou de l'expansion des matériaux du sol sous la zone de contact. Le tassement des fondations dans ces zones diffère en raison des différences de charges appliquées. Par conséquent, les différences de déplacement, connu sous le nom de règlement différentiel, peut causer des contraintes importantes sur les éléments structuraux et peut entraîner des dommages et la destruction de l'ensemble de la structure.
Dans SkyCiv S3D, vous pouvez spécifier le tassement sur votre modèle structurel via Les soutiens -> Règlements. Vérifier cette documentation S3D pour plus de détails.
Ingénieur en structure, Développement de produits
MS Génie Civil
Références
- Association des ingénieurs en structure des Philippines. (2010). Code structurel national des Philippines: Bâtiments, Tours et autres structures verticales. Association des ingénieurs en structure des Philippines.
- Société américaine des ingénieurs civils. (2017, juin). Charges minimales de conception et critères associés pour les bâtiments et autres structures. Société américaine des ingénieurs civils.
- Types de charge structurelle. (n.d.). Récupéré en mai 10, 2022, de https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Types_of_structural_load.
Plus de ressources
- Calculateur d'espacement des pannes
- Calculateur de poutres en I en acier
- Calculateur de poutre en aluminium
