Typerna av belastningar som verkar på konstruktioner för byggnader och andra konstruktioner kan i stort sett klassificeras som vertikala belastningar, horisontella belastningar och longitudinella belastningar. De vertikala lasterna består av död last, levande last och slaglast.

De horisontella lasterna består av vindlast och jordbävningslast. De längsgående belastningarna, dvs. drag- och bromskrafter, beaktas i särskilda fall vid utformning av broar, portaler osv.

Typer av belastningar på konstruktioner och byggnader

I en byggnadskonstruktion är två viktiga faktorer som beaktas säkerhet och ekonomi. Om lasterna bedöms och tas högre påverkas ekonomin. Om ekonomin beaktas och lasterna tas mindre, äventyras säkerheten.

Så uppskattningen av olika laster som verkar måste beräknas exakt. Indisk standardkod IS: 875-1987 och amerikansk standardkod ASCE 7: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures specificerar olika konstruktionslaster för byggnader och konstruktioner.

Typer av laster som verkar på en konstruktion är:

1. Döda laster
2. Imponerade laster
3. Vindlaster
4. Snölaster
5. Jordbävningslaster
6. Särskilda laster

Döda laster (DL)

Den första vertikala lasten som beaktas är den döda lasten. Död last är permanenta eller stationära laster som överförs till konstruktionen under hela dess livslängd. Död last beror främst på strukturelementens egenvikt, permanenta skiljeväggar, fast permanent utrustning och olika materials vikt. Den består huvudsakligen av vikten av tak, balkar, väggar och pelare etc. som annars är byggnadens permanenta delar.

Beräkningen av de döda lasterna för varje konstruktion beräknas med hjälp av volymen för varje sektion och multipliceras med enhetsvikten. Enhetsvikter för några av de vanligaste materialen presenteras i tabellen nedan.

Läs: Enhetsvikt/täthet för olika konstruktionsmaterial

Inställda laster eller levande laster (IL eller LL)

Den andra vertikala lasten som beaktas vid konstruktionen av en konstruktion är pålagda laster eller levande laster. Levande laster är antingen rörliga eller rörliga laster utan någon acceleration eller påverkan. Dessa laster antas produceras av byggnadens avsedda användning eller beläggning, inklusive vikter av rörliga skiljeväggar eller möbler etc.

De levande lasterna förändras ständigt från tid till annan. Dessa belastningar ska på lämpligt sätt antas av konstruktören. Det är en av de största belastningarna i konstruktionen. De minimivärden för de levande laster som ska antas anges i IS 875 (del 2)-1987. Det beror på byggnadens avsedda användning.

Koden anger värdena för de levande lasterna för följande klassificering av bebyggelse:

• Bostadsbyggnader – bostadshus, hotell, vandrarhem, pannrum och fabrikslokaler, garage
• Utbildningsbyggnader
• Institutionsbyggnader
• Monteringsbyggnader
• Företags- och kontorsbyggnader
• Kommersiella byggnader
• Industribyggnader och
• Lagringsrum.

Koden anger jämnt fördelade laster samt koncentrerade laster. Golvplattorna måste utformas för att bära antingen jämnt fördelade laster eller koncentrerade laster beroende på vilka som ger större spänningar i den aktuella delen. Eftersom det är osannolikt att inte alla våningar vid en viss tidpunkt kommer att bära maximal belastning samtidigt, tillåter koden en viss minskning av de påförda lasterna vid utformning av pelare, bärande väggar, pelare och fundament.

Några viktiga värden presenteras i nedanstående tabell, vilka är minimivärden, och där det är nödvändigt ska mer än dessa värden antas.

I flervåningsbyggnader är det dock mycket sällsynt att det finns en chans att de fulla pålagda lasterna verkar samtidigt på alla våningar. Därför innehåller koden bestämmelser om minskning av belastningar vid utformning av pelare, bärande väggar, deras stöd och fundament enligt nedanstående tabell.

Antal våningar (inklusive tak) som ska bäras av den aktuella balken	Reduktion av den totala distribuerade belastningen i %
1	0
2	10
3	20
4	30
5-10	40
Över 10	50

Vindlaster

Vindlaster är i första hand horisontella laster som orsakas av luftens rörelse i förhållande till jorden. Vindlast måste beaktas vid konstruktionsutformning, särskilt när byggnadens höjd överstiger två gånger dimensionerna tvärs över den exponerade vindytan.

För låga byggnader på upp till fyra till fem våningar är vindlasten inte kritisk eftersom det motståndsmoment som tillhandahålls av golvsystemets kontinuitet till kolonnförbindelsen och de väggar som finns mellan kolumnerna är tillräckliga för att ta hänsyn till effekten av dessa krafter. I gränsvärdesmetoden reduceras faktorn för konstruktionslast till 1,2 (DL+LL+WL) när vind beaktas, jämfört med faktorn 1,5 (DL+LL) när vind inte beaktas.

De horisontella krafter som utövas av vindkomponenterna måste hållas i åtanke när man konstruerar byggnaden. Beräkningen av vindlaster beror på två faktorer, nämligen vindens hastighet och byggnadens storlek. Fullständiga uppgifter om beräkning av vindlast på konstruktioner ges nedan (enligt IS-875 (Part 3) -1987).

Med hjälp av färgkod visas det grundläggande vindtrycket “Vb” på en karta över Indien. Konstruktören kan välja värdet på Vb beroende på byggnadens läge.

För att få fram den dimensionerande vindhastigheten Vz ska följande uttryck användas:

Vz = k1.k2.k3.Vb

Varvid k1 = Riskkoefficient

k2 = Koefficient baserad på terräng, höjd och strukturstorlek.

k3 = Topografifaktor

Det konstruktionsmässiga vindtrycket ges av

pz = 0,6 V2z

varvid pz är uttryckt i N/m2 på höjd Z och Vz är uttryckt i m/sek. Upp till en höjd av 30 m anses vindtrycket verka jämnt. Över 30 m höjd ökar vindtrycket.

Snölaster (SL)

Snölaster utgörs av de vertikala lasterna i byggnaden. Men dessa typer av laster beaktas endast på snöfallsplatser. IS 875 (del 4) – 1987 behandlar snölaster på byggnadens tak.

Den minsta snölasten på ett takområde eller något annat område ovanför marken som utsätts för snöackumulering erhålls genom uttrycket

Varvid S = dimensionerande snölast på takets planområde.

= Formkoefficient, och

S0 = Snölast på marken.

Snölaster från jordbävningar (EL)

Snölaster från jordbävningar utgörs av både vertikala och horisontella krafter på byggnaden. Den totala vibrationen som orsakas av jordbävningen kan upplösas i tre ömsesidigt vinkelräta riktningar, som vanligen tas som vertikala och två horisontella riktningar.

Rörelsen i vertikal riktning orsakar inte krafter i överbyggnaden i någon större utsträckning. Men byggnadens horisontella rörelse vid tidpunkten för jordbävningen måste beaktas vid konstruktionen.

Konstruktionens reaktion på markvibrationer är en funktion av grundjordens beskaffenhet, konstruktionens storlek och konstruktionssätt samt markvibrationens varaktighet och intensitet. IS 1893- 2014 ger detaljer om sådana beräkningar för konstruktioner som står på jordarter som inte kommer att sätta sig eller glida märkbart på grund av en jordbävning.

De seismiska accelerationerna för konstruktionen kan fås från den seismiska koefficienten, som definieras som förhållandet mellan acceleration på grund av jordbävningen och acceleration på grund av gravitationen. För monolitiska konstruktioner av armerad betong som är belägna i den seismiska zonen 2 och 3 utan mer än 5 våningar och med en betydelsefaktor som är mindre än 1, är de seismiska krafterna inte kritiska.

Andra belastningar och effekter som verkar på konstruktioner

Enligt klausul 19.6 i IS 456 – 2000 ska, utöver de ovan diskuterade belastningarna, hänsyn tas till följande krafter och effekter om de kan påverka konstruktionens säkerhet och funktionsduglighet på ett väsentligt sätt:

(a) Fundamentrörelse (se IS 1904)

(b) Elastisk axialförkortning

(c) Jord- och vätsketryck (se IS 875, Del 5)

(d) Vibrationer

(e) Utmattning

(f) Stötar (se IS 875, del 5)

(g) Uppförandebelastningar (se IS 875, del 2) och

(h) Spänningskoncentrationseffekt på grund av punktlast och liknande.