Typerne af belastninger, der virker på konstruktioner for bygninger og andre konstruktioner, kan groft sagt klassificeres som lodrette belastninger, vandrette belastninger og langsgående belastninger. De vertikale belastninger består af død belastning, levende belastning og stødbelastning.

De horisontale belastninger består af vindbelastning og jordskælvsbelastning. De langsgående belastninger, dvs. træk- og bremskræfter, tages i betragtning i særlige tilfælde ved udformning af broer, portaltre osv.

Typer af belastninger på konstruktioner og bygninger

I forbindelse med opførelse af en bygning tages der hensyn til to vigtige faktorer, nemlig sikkerhed og økonomi. Hvis belastningerne vurderes og tages højere, påvirkes økonomien. Hvis der tages hensyn til økonomien, og belastningerne tages mindre, går man på kompromis med sikkerheden.

Så vurderingen af de forskellige belastninger, der virker, skal beregnes præcist. Den indiske standardkode IS: 875-1987 og den amerikanske standardkode ASCE 7: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures specificerer forskellige konstruktionsbelastninger for bygninger og konstruktioner.

Typer af belastninger, der virker på en konstruktion, er:

1. Døde belastninger
2. Imponerede belastninger
3. Vindbelastninger
4. Snebelastninger
5. Jordskælvsbelastninger
6. Særlige belastninger

Døde belastninger (DL)

Den første lodrette belastning, der tages i betragtning, er død belastning. Døde belastninger er permanente eller stationære belastninger, som overføres til konstruktionen i hele dens levetid. Dødlast skyldes primært strukturelementers egenvægt, permanente skillevægge, faste permanente installationer og vægt af forskellige materialer. Den består hovedsageligt af vægten af tag, bjælker, vægge og søjler osv., som ellers er de permanente dele af bygningen.

Beregningen af dødlaster for hver struktur beregnes ud fra volumenet af hver sektion og multipliceres med enhedsvægten. Enhedsvægtene for nogle af de almindelige materialer er vist i nedenstående tabel.

Læs: Enhedsvægt / massefylde af forskellige byggematerialer

Imponerede belastninger eller levende belastninger (IL eller LL)

Den anden vertikale belastning, der tages i betragtning ved konstruktionen af en konstruktion, er pålagte belastninger eller levende belastninger. Levende belastninger er enten bevægelige eller bevægelige belastninger uden nogen acceleration eller påvirkning. Disse belastninger antages at blive frembragt af bygningens tilsigtede brug eller beboelse, herunder vægte af bevægelige skillevægge eller møbler osv.

Live belastninger ændrer sig fra tid til anden. Disse belastninger skal på passende vis antages af konstruktøren. Det er en af de største belastninger i konstruktionen. Minimumsværdierne for de levende belastninger, der skal antages, er angivet i IS 875 (del 2)-1987. Det afhænger af den påtænkte anvendelse af bygningen.

Kodekset angiver værdierne for de levende laster for følgende beboelsesklassificering:

• Beboelsesbygninger – boliger, hoteller, vandrerhjem, kedel- og teknikrum, garager
• Undervisningsbygninger
• Institutionsbygninger
• Møbelbygninger
• Forretnings- og kontorbygninger
• Handelsbygninger
• Industribygninger, og
• Lagerrum.

Kodeksen angiver ensartet fordelt belastning samt koncentrerede belastninger. Gulvpladerne skal konstrueres til at bære enten jævnt fordelte belastninger eller koncentrerede belastninger, alt efter hvad der giver de største spændinger i den pågældende del. Da det er usandsynligt, at alle etager ikke på et bestemt tidspunkt vil bære den maksimale belastning på samme tid, tillader kodekset en vis reduktion af de pålagte belastninger ved udformning af søjler, bærende vægge, pæle og fundamenter.

Nogle af de vigtige værdier er anført i nedenstående tabel, som er minimumsværdier, og hvor det er nødvendigt, skal der antages mere end disse værdier.

I bygninger med flere etager er det imidlertid meget sjældent, at der er sandsynlighed for, at de fulde pålagte belastninger virker samtidig på alle etager. Derfor indeholder kodeksen bestemmelser om reduktion af belastninger ved udformning af søjler, bærende vægge, deres understøtninger og fundamenter som vist i nedenstående tabel.

Antal etager (inklusive tag), der skal bæres af det pågældende element	Reduktion af de samlede pålagte belastninger i %
1	0
2	10
3	20
4	30
5-10	40
Over 10	50

Vindbelastninger

Vindbelastning er primært horisontal belastning forårsaget af luftens bevægelse i forhold til jorden. Vindbelastning skal tages i betragtning ved konstruktionsdesign, især når bygningens hede overstiger to gange dimensionerne på tværs af den udsatte vindflade.

For lavtliggende bygninger på op til fire til fem etager er vindbelastningen ikke kritisk, fordi det modstandsmoment, der leveres af gulvsystemets kontinuitet til søjleforbindelsen og væggene mellem søjlerne, er tilstrækkeligt til at modvirke virkningen af disse kræfter. I grænsetilstandsmetoden reduceres faktoren for konstruktionsbelastning til 1,2 (DL+LL+WL), når vinden tages i betragtning, i modsætning til faktoren 1,5 (DL+LL), når vinden ikke tages i betragtning.

De horisontale kræfter, der udøves af vindkomponenterne, skal tages i betragtning, mens bygningen konstrueres. Beregningen af vindbelastninger afhænger af to faktorer, nemlig vindhastighed og bygningens størrelse. Nedenfor gives fuldstændige oplysninger om beregning af vindbelastning på konstruktioner (i henhold til IS-875 (Part 3) -1987).

Med en farvekode er det grundlæggende vindtryk “Vb” vist på et kort over Indien. Konstruktøren kan vælge værdien af Vb afhængigt af bygningens lokalitet.

For at få den konstruktionsmæssige vindhastighed Vz skal følgende udtryk anvendes:

Vz = k1.k2.k3.Vb

Hvor k1 = risikokoefficient

k2 = koefficient baseret på terræn, højde og strukturstørrelse.

k3 = topografifaktor

Det konstruktionsmæssige vindtryk er givet ved

pz = 0,6 V2z

hvor pz er i N/m2 i højde Z og Vz er i m/sek. Op til en højde på 30 m anses vindtrykket for at virke ensartet. Over 30 m højde øges vindtrykket.

Sneebelastninger (SL)

Sneebelastninger udgør de lodrette belastninger i bygningen. Men disse typer af belastninger tages kun i betragtning på steder med snefald. IS 875 (del 4) – 1987 omhandler snebelastninger på bygningers tage.

Den minimale snebelastning på et tagareal eller et andet areal over jorden, der er udsat for sneophobning, fås ved udtrykket

Hvor S = designsnebelastning på tagets planareal.

= Formkoefficient, og

S0 = Snebelastning på jorden.

Jordskælvsbelastninger (EL)

Jordskælvskræfter udgør både vertikale og horisontale kræfter på bygningen. Den samlede vibration forårsaget af jordskælvet kan opløses i tre indbyrdes vinkelrette retninger, der normalt betragtes som vertikale og to horisontale retninger.

Bevægelsen i vertikal retning forårsager ikke kræfter i overbygningen i noget væsentligt omfang. Men bygningens horisontale bevægelse på tidspunktet for jordskælvet skal tages i betragtning ved konstruktionen.

Konstruktionens reaktion på jordvibrationer er en funktion af fundamentets beskaffenhed, fundamentets størrelse og konstruktionsmåde samt varigheden og intensiteten af jordbevægelsen. IS 1893- 2014 indeholder oplysninger om sådanne beregninger for konstruktioner, der står på jordbund, som ikke vil sætte sig betydeligt eller glide nævneværdigt på grund af jordskælv.

De seismiske accelerationer for konstruktionen kan beregnes ud fra den seismiske koefficient, der er defineret som forholdet mellem acceleration som følge af jordskælv og acceleration som følge af tyngdekraften. For monolitiske armerede betonkonstruktioner, der er placeret i den seismiske zone 2 og 3 uden mere end 5 etager og med en betydningsfaktor på under 1, er de seismiske kræfter ikke kritiske.

Andre belastninger og virkninger, der virker på konstruktioner

Som i henhold til paragraf 19.6 i IS 456 – 2000 skal der ud over ovennævnte belastninger tages hensyn til følgende kræfter og virkninger, hvis de kan påvirke konstruktionens sikkerhed og brugbarhed væsentligt:

(a) Fundamentbevægelse (se IS 1904)

(b) Elastisk aksialforkortning

(c) Jord- og væsketryk (se IS 875, del 5)

(d) Vibrationer

(e) Træthed

(f) Stød (se IS 875, del 5)

(g) Monteringsbelastninger (se IS 875, del 2) og

(h) Spændingskoncentrationseffekt som følge af punktbelastning og lignende.