Determinazione dei carichi strutturali che dobbiamo considerare quando conduciamo l'analisi strutturale e la progettazione delle strutture
In questo articolo, approfondiremo i tipi di carichi che dobbiamo considerare nell'analisi e nella progettazione di strutture come:
- Carico morto;
- Carico in tempo reale;
- Carico di neve;
- Carico del vento;
- Carico sismico;
- Carico di ghiaccio;
- Carico del suolo;
- Carico di inondazione;
- Carico di pioggia;
- Carico di temperatura; e
- Disposizione differenziale.
Carico morto
I carichi permanenti consistono nel peso del materiale da costruzione incorporato nell'edificio, ma non limitato a, struttura, pareti, piani, tetti, soffitti, scale, rampe, finiture, rivestimento, e altri sistemi architettonici e strutturali incorporati, e attrezzature fisse di servizio (ASCE 7-16). Questi carichi permanenti influiscono notevolmente sul comportamento della struttura, soprattutto quando la struttura subisce carichi dinamici come il vento e i terremoti in combinazione con il carico proprio.
I valori per questi carichi sono per lo più riportati sul codice di riferimento utilizzato in termini di peso unitario corrispondente moltiplicato per lo spessore o il volume del materiale come specificato nei disegni costruttivi.
figura 1. Peso unitario dei comuni materiali da costruzione (NSCP 2010).
Carico in tempo reale
Un altro carico che dovrebbe sempre essere considerato è il carico dinamico. I carichi in tempo reale sono carichi prodotti dall'uso e dall'occupazione dell'edificio o di un'altra struttura che non includono i carichi di costruzione o ambientali, come il carico del vento, carico di neve, carico di pioggia, carico sismico, e carico di inondazione (ASCE 7-16). I carichi in tempo reale includono gli occupanti della struttura, traffico veicolare, arredamento, attrezzature, partizioni mobili, e alcune strutture temporanee che verranno utilizzate solo per un breve periodo di tempo.
Carico di neve
Per le zone innevate, le strutture dovrebbero essere progettate per resistere all'equilibrio o alla deriva e sbilanciate o alla deriva carichi di neve. I carichi di neve bilanciati o non derivati sono i carichi che si generano a causa dell'accumulo di neve senza l'influenza del vento. D'altro canto, il carico di neve sbilanciato o derivato è influenzato dalla direzione del vento e dalla configurazione della struttura – dove la neve può accumularsi sulle ostruzioni sopra il tetto come i firewall, camini, e parapetti rispetto alla sorgente del vento.
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Carico del vento
Gli ingegneri devono considerare le forze del vento durante i tifoni o gli uragani nel analisi strutturale e progettazione delle strutture. Queste pressioni del vento generano forze che possono distruggere l'intera struttura strutturale o danneggiare alcuni componenti dell'edificio come il rivestimento, arcarecci, capriate, eccetera.
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Carico sismico
Gli ingegneri devono anche calcolare attentamente i carichi dei terremoti per i paesi situati in regioni sismicamente attive per avere una struttura sana e sicura. Le forze orizzontali e verticali simultanee che agiscono sugli elementi strutturali possono causare danni e, caso peggiore, distruggere gli edifici, che alla fine causerà la perdita di vite umane. Requisiti speciali per il design, dettagliare, e la costruzione deve essere soddisfatta seguendo il regolamento edilizio locale per contrastare questo effetto.
Carico di ghiaccio
In contrasto con i carichi di neve, i carichi di ghiaccio sono causati dalla pioggia gelata, neve, e glassa nella nuvola su strutture sensibili al ghiaccio come i cavi, strutture reticolari, pennoni, segni, eccetera. Il ghiaccio ghiacciato sulla struttura, se non considerato adeguatamente, può causare notevoli sollecitazioni sugli elementi strutturali e, in effetti, comporterà il danneggiamento o la distruzione del sistema.
Carico del suolo
Strutture come i piani interrati, fondamenta, e i muri di sostegno subiscono carichi laterali generati dal terreno adiacente. L'acqua alla falda freatica e il carico aggiuntivo sopra il suolo generano una pressione di sollevamento che agisce su questi elementi strutturali sotterranei.
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Carico di inondazione
I carichi di inondazione sono carichi idrostatici causati da una profondità dell'acqua fino al livello dell'altezza di progetto dell'inondazione, sia sopra che sotto il livello del suolo, compresi gli effetti dinamici dell'acqua in movimento.
Carico di pioggia
Il carico della pioggia si riferisce alla pressione sviluppata a causa del ristagno dell'acqua dovuto al drenaggio ostruito, in particolare su terrazze o balconi.
Carico di temperatura
I materiali strutturali come il cemento e l'acciaio si espandono o si contraggono con le variazioni di temperatura e ciò può causare sollecitazioni iniziali che diminuiranno la capacità e la durata del materiale. Pertanto vengono aggiunti giunti di dilatazione per mitigare l'effetto della temperatura sul materiale.
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Disposizione differenziale
I carichi trasferiti alla fondazione possono causare l'assestamento del terreno dovuto alla compattazione o all'espansione dei materiali del terreno al di sotto dell'area di contatto. L'insediamento delle fondazioni in queste aree differisce a causa delle differenze nei carichi applicati. Pertanto, le differenze di spostamento, noto come insediamento differenziale, può causare notevoli sollecitazioni agli elementi strutturali e può portare a danni e distruzione dell'intera struttura.
In SkyCiv S3D, è possibile specificare l'assestamento sul modello strutturale tramite Supporta -> Insediamenti. Guardare questa documentazione S3D per ulteriori dettagli.
Ingegnere strutturale, Sviluppo del prodotto
MS Ingegneria Civile
Riferimenti
- Associazione degli ingegneri strutturali delle Filippine. (2010). Codice Strutturale Nazionale delle Filippine: edifici, Torri e altre strutture verticali. Associazione degli ingegneri strutturali delle Filippine.
- American Society of Civil Engineers. (2017, giugno). Carichi minimi di progetto e criteri associati per edifici e altre strutture. American Society of Civil Engineers.
- Tipi di carico strutturale. (nd). Estratto maggio 10, 2022, da https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Types_of_structural_load.
