Кіріспе
Құрылымға немесе оның бөліктеріне қолданылатын күштер, деформациялар немесе үдеулер. Құрылымдық жүктеме немесе құрылымдық әсер – бұл құрылымдық элементтерге қолданылатын күш, деформация немесе үдеу. Жүктеме құрылымда кернеуге, деформацияға және орын ауыстыруға себеп болады. Инженерлік ғылымның бір саласы – құрылымдық талдау – жүктемелердің құрылымдар мен құрылымдық элементтерге тигізетін әсерін зерттейді. Шамадан тыс жүктеме құрылымның зақымдануына әкелуі мүмкін, сондықтан құрылымды жобалау кезінде осы фактор ескеріліп, бақыланылуы тиіс. Ұшақтар, спутниктер, зымырандар, ғарыш станциялары, кемелер және суасты кемелері сияқты нақты механикалық құрылымдар өздеріне тән құрылымдық жүктемелерге және әсерлерге ұшырайды. Инженерлер құрылымдық жүктемелерді көбінесе жарияланған ережелерге, шарттарға немесе техникалық талаптарға сәйкес бағалайды. Қабылдау сынағы мен тексеру үшін бекітілген техникалық стандарттар қолданылады.
A structural load or structural action is a force, deformation, or acceleration applied to structural elements. A load causes stress, deformation, and displacement in a structure. Structural analysis, a discipline in engineering, analyzes the effects of loads on structures and structural elements. Excess load may cause structural failure, so this should be considered and controlled during the design of a structure. Particular mechanical structures—such as aircraft, satellites, rockets, space stations, ships, and submarines—are subject to their own particular structural loads and actions. Engineers often evaluate structural loads based upon published regulations, contracts, or specifications. Accepted technical standards are used for acceptance testing and inspection.
Түрлері
Құрылыс инженерлігінде белгіленген жүктемелер – құрылыстың көтеретін күтілетін нақты жүктемелердің ең жақсы бағасы болып табылады. Бұл жүктемелер түрлі формада келеді, мысалы, адамдар, жабдықтар, көлік құралдары, жел, жаңбыр, қар, жер сілкінісі, құрылыс материалдарының өзі және т.б. Белгіленген жүктемелер көп жағдайда сипаттамалық жүктемелер деп те аталады. Ғимараттар әртүрлі көздерден келетін жүктемелерге ұшырайды. Олардың негізгілері: өмірлік жүктемелер (құрылымда әрдайым бола бермейтін жүктемелер), өлі жүктемелер (қайта жобалау немесе жөндеуден басқа тұрақты және жылжымайтын жүктемелер) және жел жүктемелері, төменде сипатталғандай. Кейбір жағдайларда құрылымдар жер сілкінісінен немесе тоқтатылған материалдың қысымынан туындайтын сияқты басқа жүктемелерге де ұшырауы мүмкін. Әрқайсысының күтілетін ең жоғары шамасы сипаттамалық жүктеме деп аталады. Өлі жүктемелер – ұзақ уақыт бойы салыстырмалы түрде тұрақты болатын статикалық күштер. Олар кернеу немесе қысылу күйінде болуы мүмкін. Бұл термин зертханалық сынақ әдісіне немесе материалдың немесе құрылымның қалыпты пайдаланылуына қатысты болуы мүмкін. Өмірлік жүктемелер әдетте өзгермелі немесе жылжымалы жүктемелер болып табылады. Олардың маңызды динамикалық компоненттері болуы мүмкін және соқтығысу, импульс, діріл, сұйықтықтардың динамикасы сияқты факторларды қамтуы мүмкін. Соқтығыс жүктемесі – материалға әсер ету уақыты сол материалдың табиғи діріл периодының үштен бірінен кем. Құрылымға циклдік жүктемелердің әсері шаршаудан зақымдануға, жинақталған зақымдануға немесе бұзылуға әкелуі мүмкін. Бұл жүктемелер құрылымға қайталама жүктемелер түрінде немесе дірілден туындауы мүмкін. Салынған жүктемелер ғимараттың пайдаланылуымен және қолданылуымен байланысты жүктемелер; олардың шамасы нақты анықталмаған және әдетте ғимараттың мақсатына байланысты болады.
Сәулет және құрылыс құрылыстарына жүктемелер
Құрылымдық жүктемелер ғимараттарды жобалауда маңызды мәселе болып табылады. Құрылыс нормалары құрылыстардың қызмет ету мерзімі ішінде кездесетін барлық ықтимал әсерлерге қауіпсіздікпен төтеп беруі және қолдануға жарамды болуы үшін жобаланып, салынуын талап етеді. Құрылыс түрлері, географиялық орналасуы, мақсаты және құрылыс материалдарына сәйкес ең төменгі жүктемелер немесе әсерлер осы құрылыс нормаларында белгіленеді. Құрылымдық жүктемелер олардың туындау себептеріне қарай санаттарға бөлінеді. Құрылымға түсетін нақты жүктемеде өлі немесе тірі жүктеме арасында ешқандай айырмашылық жоқ, бірақ қауіпсіздік есептеулері үшін немесе күрделі модельдерді талдауды жеңілдету үшін олар бөлек қарастырылады. Құрылыс нормалары конструкциялық беріктіктің ең жоғары жүктемеден артық болуын қамтамасыз ету үшін, құрылымдық жобалауда жүктемелер жүктеме коэффициенттерімен көбейтіледі деп айқындайды. Бұл жүктеме коэффициенттері шамамен теориялық конструкциялық беріктіктің күтілетін ең жоғары жүктемеге қатынасын көрсетеді. Олар жүктеменің туындау себептерін, қайталануын, таралуын және статикалық немесе динамикалық сипатын ескере отырып, құрылымның қажетті сенімділік деңгейіне жетуге көмектесу үшін жасалған, ықтималдық зерттеулерге негізделген.
Өлі жүк
Өлі жүктемеге уақыт өте келе салыстырмалы түрде тұрақты жүктемелер жатады, оның ішінде құрылыстың өзінің салмағы және қабырғалар, гипскартон немесе кілем сияқты жылжымайтын бекітілген элементтер. Шатыр да өлі жүктеме болып есептеледі. Өлі жүктемелер тұрақты немесе статикалық жүктемелер деп те аталады. Құрылыс материалдары тұрақты орналасқаннан кейін ғана өлі жүктемеге жатады. IS875 (1-бөлім) 1987 құрылыс материалдарының, бөліктерінің және құрамдас бөліктерінің бірлік салмағын көрсетеді.
Тірі жүктеме
Тірі жүктемелер немесе әсер ететін жүктемелер уақытша, қысқа мерзімді немесе жылжымалы болып табылады. Бұл динамикалық жүктемелер соқтығысу, импульс, діріл, сұйықтардың қозғалысы және материалдың тозуы сияқты мәселелерді қамтуы мүмкін. Тірі жүктемелер, кейде ықтималдық жүктемелер деп те аталады, құрылыс немесе қоршаған ортадан түсетін жүктемелерді есептемегенде, нысанның қалыпты пайдалану циклында өзгеретін барлық күштерді қамтиды. Шатыр және еденге түсетін тірі жүктемелер жөндеу жұмыстары кезінде жұмысшылар, жабдықтар мен материалдардан, ал құрылыстың қызмет ету мерзімі ішінде жылдам қозғалатын заттардан, мысалы, гүлдандылар мен адамдардан туындайды. Көпірге түсетін тірі жүктемелер көпірдің жол жапырасымен өтетін көліктерден пайда болады.
Жүктілік комбинациялары
Жүктеме комбинациясы құрылымға бірнеше түрлі жүктеме әсер еткен кезде пайда болады. Құрылыс нормалары әдетте, құрылымның әртүрлі ең жоғары күтілетін жүктеме сценарийлерінде қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін әртүрлі жүктеме комбинацияларын және әр түрлі жүктеме түрі үшін жүктеме факторларын (салмақ коэффициенттерін) көрсетеді. Мысалы, баспалдақ жобалауда, өлі жүктеме факторы құрылым салмағынан 1,2 есе, ал тірі жүктеме факторы күтілетін ең жоғары тірі жүктемеден 1,6 есе болуы мүмкін. Бұл екі "факторланған жүктеме" баспалдақтың "қажетті беріктігін" анықтау үшін біріктіріледі (қосылады). Жүктеме факторының шамасы, белгіленген жобалық жүктеменің артығы басу ықтималдығына негізделген. Өлі жүктемелерде 1,2 сияқты кіші жүктеме факторлары болады, себебі салмақ көбінесе белгілі және ескеріледі, мысалы, құрылымдық элементтер, сәулеттік элементтер мен аяқтаулар, механикалық, электр және сантехника (MEP) жабдықтарының ірі бөліктері. Ал ғимараттар үшін, әр шаршы футқа (psf) шамамен 5 фунтты құрайтын Super Imposed Dead Load (SIDL) қосу орынды, бұл бұрандалар, бекіткіштер, кабельдер, түрлі құрылғылар немесе кішкентай сәулеттік элементтер сияқты әртүрлі салмақты ескеруге мүмкіндік береді. Тірі жүктемелер жиһаз, жылжымалы жабдық немесе адамдардан болуы мүмкін, және кейбір жағдайларда қалыпты немесе күтілетін мөлшерден асып кетуі мүмкін, сондықтан 1,6 үлкен коэффициент осы қосымша өзгергіштікті бағалауға бағытталған. Қар үшін де ең жоғары 1,6 коэффициенті қолданылады, ал көлденең жүктемелер (жер сілкінісі және жел) 1,0 жүктеме коэффициентін қолдануға ыңғайлы етіп анықталады. Бірнеше жүктемені әртүрлі тәсілдермен қосуға болады, мысалы, 1,2*Өлі + 1,0*Тірі + 1,0*Жер сілкінісі + 0,2*Қар, немесе 1,2*Өлі + 1,6*(Қар, Тірі(шатыр), немесе Жаңбыр) + (1,0*Тірі немесе 0,5*Жел).
Әуе кемесінің конструкциялық жүктемелері
Әуе кемелерінде жүктеме екі негізгі категорияға бөлінеді: шекті жүктеме және соңғы жүктеме. Шекті жүктемелер – компонент немесе құрылымның қауіпсіздену шараларын сақтай отырып көтере алатын ең жоғары жүктемелер. Соңғы жүктемелер – шекті жүктемелердің 1,5 еселенген мәні немесе компонент немесе құрылымның бұзылу шегі. Басқа да маңызды жүктемелер – қысым жүктемелері (қысымдалған, жоғары биіктіктегі ұшақтар үшін) және жер жүктемелері. Жердегі жүктемелер тежеу кезіндегі немесе рульдік басқару кезіндегі қиын жағдайлардың салдарынан туындауы мүмкін. Ұшақтар үнемі циклдық жүктемеге түседі. Мұндай циклдық жүктемелер металлдың тозуына әкелуі мүмкін.