Rakenteisiin kohdistuvien kuormien tyypit rakennusten ja muiden rakenteiden osalta voidaan karkeasti luokitella pystysuuntaisiin kuormiin, vaakasuuntaisiin kuormiin ja pitkittäisiin kuormiin. Pystykuormat koostuvat kuolleesta kuormasta, elävästä kuormasta ja iskukuormasta.

Vaakakuormat koostuvat tuulikuormasta ja maanjäristyskuormasta. Pitkittäiskuormat eli veto- ja jarruvoimat otetaan huomioon erityisesti siltojen, portaalipalkkien jne. suunnittelussa.

Rakenteisiin ja rakennuksiin kohdistuvien kuormien tyypit

Rakennuksen rakentamisessa otetaan huomioon kaksi tärkeintä huomioon otettavaa tekijää: turvallisuus ja taloudellisuus. Jos kuormat arvioidaan ja otetaan suuremmiksi, se vaikuttaa taloudellisuuteen. Jos taloudellisuus otetaan huomioon ja kuormat otetaan pienemmiksi, turvallisuus vaarantuu.

Siten eri kuormien arviointi on laskettava tarkasti. Intialainen standardikoodi IS: 875-1987 ja amerikkalainen standardikoodi ASCE 7: Rakennusten ja muiden rakenteiden vähimmäismitoituskuormat (Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures) määrittelee rakennusten ja rakenteiden erilaiset mitoituskuormat.

Rakenteeseen vaikuttavia kuormitustyyppejä ovat:

1. Kuolleet kuormat
2. Sisäiset kuormat
3. Tuulikuormat
4. Lumikuormat
5. Maailmakuormat
6. Erikoiskuormat

Kuolleet kuormat (DL)

Ensimmäinen pystysuuntainen kuorma, joka otetaan huomioon, on kuollut kuorma. Kuolleet kuormat ovat pysyviä tai paikallaan pysyviä kuormia, jotka siirtyvät rakenteeseen koko elinkaaren aikana. Kuollut kuorma johtuu pääasiassa rakenneosien, pysyvien väliseinien, kiinteiden pysyvien laitteiden ja erilaisten materiaalien omapainosta. Se koostuu pääasiassa kattojen, palkkien, seinien ja pylväiden jne. painosta, jotka muuten ovat rakennuksen pysyviä osia.

Kunkin rakenteen omakuormien laskennassa käytetään kunkin osan tilavuutta ja kerrotaan yksikköpainolla. Joidenkin yleisten materiaalien yksikköpainot on esitetty alla olevassa taulukossa.

Lue: Eri rakennusmateriaalien yksikköpaino / tiheys

Sitoutuvat kuormat tai elävät kuormat (IL tai LL)

Toinen pystysuora kuormitus, joka otetaan huomioon rakenteen suunnittelussa, on asetetut kuormat tai elävät kuormat. Elävät kuormat ovat joko liikkuvia tai liikkuvia kuormia ilman kiihtyvyyttä tai iskua. Näiden kuormien oletetaan johtuvan rakennuksen aiotusta käytöstä tai käytöstä, mukaan lukien siirrettävien väliseinien tai kalusteiden jne. painot.

Elävät kuormat muuttuvat aika ajoin. Suunnittelijan on otettava nämä kuormat asianmukaisesti huomioon. Se on yksi tärkeimmistä kuormista suunnittelussa. Oletettavien elävien kuormien vähimmäisarvot on esitetty standardissa IS 875 (osa 2) – 1987. Se riippuu rakennuksen käyttötarkoituksesta.

Säännöstössä annetaan elävien kuormien arvot seuraaville käyttöluokille:

• Asuinrakennukset – asuintalot, hotellit, hostellit, kattilahuoneet ja laitoshuoneet, autotallit
• Opetusrakennukset
• Yliopistorakennukset
• Kokoonpanorakennukset
• Liiketoiminta- ja konttorirakennukset
• Liikennemyymälä- ja liiketilarakennukset
• Tuoterakennukset
• Teollisuusrakennukset ja
• Varastotilat.

Koodi antaa tasaisesti jakautuneen kuorman sekä keskittyneet kuormat. Lattialaatat on suunniteltava siten, että ne kantavat joko tasaisesti jakautuneet kuormat tai keskittyneet kuormat, jotka aiheuttavat suurempia jännityksiä tarkasteltavassa osassa. Koska on epätodennäköistä, että kaikki lattiat eivät jollakin tietyllä hetkellä kanna samanaikaisesti maksimikuormitusta, säännöstö sallii pilarien, kantavien seinien, pilaritukien ja perustusten suunnittelussa jonkin verran vähennyksiä määrättyihin kuormiin.

Joitakin tärkeitä arvoja on esitetty alla olevassa taulukossa, jotka ovat vähimmäisarvoja, ja tarvittaessa on oletettava, että arvot ylittävät nämä arvot.

Mahdollisuudet siihen, että monikerroksisissa rakennuksissa täydet sysäyskuormat kohdistuvat samanaikaisesti kaikkiin kerroksiin, ovat kuitenkin hyvin harvinaisia. Tämän vuoksi säännöstössä säädetään kuormien vähentämisestä pilarien, kantavien seinien, niiden tukien ja perustusten suunnittelussa jäljempänä olevan taulukon mukaisesti.

.

Kerrosten lukumäärä (katto mukaan luettuna), joita tarkastelun kohteena oleva elementti kantaa	Kokonaiskuormituksen vähennys %
1	0
2	10
3	20
4	30
5-10	40
Yli 10	50

Tuulikuormat

Tuulikuorma on ensisijaisesti vaakasuuntaista kuormitusta, joka aiheutuu ilman liikkeestä maan suhteen. Tuulikuorma on otettava huomioon rakennesuunnittelussa erityisesti silloin, kun rakennuksen kantavuus ylittää kaksi kertaa mitat, jotka ovat poikittaissuunnassa tuulelle altistuvaan pintaan nähden.

Matalissa rakennuksissa, sanotaanko enintään neljästä viiteen kerrosta, tuulikuorma ei ole kriittinen, koska lattiajärjestelmän ja pilariliitoksen jatkuvuuden ja pilarien väliin jäävien seinien tarjoama vastustusmomentti riittää ottamaan vastaan näiden voimien vaikutuksen. Lisäksi raja-arvomenetelmässä suunnittelukuorman kerroin pienenee 1,2:een (DL+LL+WL), kun tuuli otetaan huomioon, kun se on 1,5 (DL+LL), kun tuulta ei oteta huomioon.

Rakennusta suunniteltaessa on pidettävä mielessä tuulen komponenttien aiheuttamat vaakavoimat. Tuulikuormien laskeminen riippuu kahdesta tekijästä, nimittäin tuulen nopeudesta ja rakennuksen koosta. Rakenteisiin kohdistuvan tuulikuorman laskennan täydelliset yksityiskohdat esitetään jäljempänä (IS-875 (osa 3) -1987).

Värikoodin avulla tuulen peruspaine ‘Vb’ on esitetty Intian kartalla. Suunnittelija voi valita Vb:n arvon rakennuksen sijainnin mukaan.

Tuulen mitoitusnopeuden Vz saamiseksi käytetään seuraavaa lauseketta:

Vz = k1.k2.k3.Vb

Missä k1 = Riskikerroin

k2 = Maastoon, korkeuteen ja rakenteen kokoon perustuva kerroin.

k3 = Topografiakerroin

Mitoitustuulenpaine saadaan kaavalla

pz = 0,6 V2z

jossa pz on yksikössä N/m2 korkeudella Z, ja Vz on yksikössä m/sek. Tuulenpaineen katsotaan vaikuttavan tasaisesti 30 metrin korkeuteen asti. Yli 30 m korkeudella tuulenpaine kasvaa.

Lumikuormat (SL)

Lumikuormat ovat rakennuksen pystysuoria kuormia. Tällaiset kuormat otetaan kuitenkin huomioon vain lumisateiden kohdalla. IS 875 (osa 4) – 1987 käsittelee rakennuksen katolle kohdistuvia lumikuormia.

Lumikuorman vähimmäismäärä kattoalueelle tai muulle maanpinnan yläpuoliselle alueelle, johon kertyy lunta, saadaan lausekkeella

Missä S = Suunnitelmallinen lumikuorma katon suunnitellulle alueelle.

= Muotoilukerroin, ja

S0 = Maanpinnan lumikuorma.

Maailmakuormat (EL)

Maailmavoimat muodostavat rakennukseen kohdistuvat pysty- ja vaakasuorat voimat. Maanjäristyksen aiheuttama kokonaisvärähtely voidaan jakaa kolmeen toisiinsa nähden kohtisuoraan olevaan suuntaan, joita yleensä pidetään pystysuuntaisena ja kahtena vaakasuuntaisena.

Pystysuuntainen liike ei aiheuta merkittäviä voimia päällysrakenteeseen. Rakennuksen vaakasuuntainen liike maanjäristyksen aikana on kuitenkin otettava huomioon suunnittelussa.

Rakenteen vaste maaperän värähtelyyn on riippuvainen perustamismaan luonteesta, rakenteen koosta ja rakennetyypistä sekä maanpinnan liikkeen kestosta ja voimakkuudesta. IS 1893- 2014 antaa yksityiskohtaiset tiedot tällaisista laskelmista rakenteille, jotka seisovat maaperällä, joka ei maanjäristyksen vaikutuksesta merkittävästi laskeudu tai liukene.

Seismiset kiihtyvyydet suunnittelua varten voidaan saada seismisestä kertoimesta, joka määritellään maanjäristyksen aiheuttaman kiihtyvyyden ja painovoiman aiheuttaman kiihtyvyyden suhteena. Seismisellä vyöhykkeellä 2 ja 3 sijaitseville monoliittisille teräsbetonirakenteille, jotka eivät ole yli 5 kerrosta korkeita ja joiden merkityskerroin on alle 1, seismiset voimat eivät ole kriittisiä.

Muut rakenteisiin vaikuttavat kuormat ja vaikutukset

Lausekkeen 19 mukaisesti.6 kohdan mukaan edellä mainittujen kuormitusten lisäksi on otettava huomioon seuraavat voimat ja vaikutukset, jos ne voivat vaikuttaa olennaisesti rakenteen turvallisuuteen ja käyttökelpoisuuteen:

(a) Perustuksen liike (ks. IS 1904)

(b) Elastinen aksiaalinen lyheneminen

(c) Maaperän ja nesteen paine (ks. IS 875, Osa 5)

(d) Tärinä

(e) Väsyminen

(f) Isku (Ks. IS 875, osa 5)

(g) Pystytyskuormat (Ks. IS 875, osa 2) ja

(h) Pistekuormituksesta johtuva jännityskeskittymävaikutus ja vastaavat.