Sollte ich die Ladung aus einem Pool im obersten Stock eines mehrstöckigen Gebäudes als lebend oder tot modellieren?

Ich entwerfe ein Wasserzentrum im obersten Stock eines mehrstöckigen Gebäudes. Die zu konstruierenden kritischen Balken und Säulen tragen ein 25-m-Sportbecken, und ich frage mich, ob ich auf die auf die Strukturelemente wirkende Wasserlast einen Nutzlast- oder einen Totlastsicherheitsfaktor anwenden soll.

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— Belal Azhar
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Eine kleine Terminologie: Die Eigenlast ist normalerweise (nach meiner Erfahrung) das Gewicht der Strukturelemente ; Jede andere permanente Belastung wird als überlagerte Eigenlast oder SDL bezeichnet .

— AndyT

Ich kann mich nicht entscheiden, ob dies ein Duplikat oder nur sehr ähnlich ist: engineering.stackexchange.com/questions/5622/…

— hazzey

Dieser Ton ist nicht nötig. Auch sein Argument ist völlig gültig. Beide Fragen sind im Kern, ob Wasserlasten als lebende oder tote Lasten betrachtet werden sollten. Ihre Frage hat mehr Einzelheiten und die Tatsache, dass sich das Wasser im obersten Stockwerk eines Gebäudes befindet, fügt den Überlegungen einige zusätzliche Falten hinzu, aber im Grunde sind die Fragen dieselben. Davon abgesehen glaube ich, dass dies, wie @hazzey es ausdrückte, nur sehr ähnlich ist. Die von ihm aufgeworfene Frage ist jedoch zu 100% gerechtfertigt.

— Wasabi

Ich habe Ihren Titel bearbeitet, um ihn klarer von der entsprechenden Frage zu unterscheiden. Bitte lesen Sie unsere "Sei nett" -Richtlinie und verhalten Sie sich in Zukunft entsprechend.

— Air

Angesichts der Tatsache, dass der Wasserstand wahrscheinlich fast vollständig stabil bleiben wird, ist die Eigenlast der richtige Weg.

Tatsächlich stelle ich mir nur vor, dass sich der Wasserstand ändern würde, wenn der Pool zur Reinigung geleert wird. Dies ist jedoch ein ziemlich seltenes Ereignis und würde tatsächlich die aufgebrachte Last verringern , also keine Sorge. Sicher, wenn der Pool dann wieder aufgefüllt wird, würde es einige dynamische Aktionen geben, aber das Auffüllen eines Pools nimmt viel Zeit in Anspruch, so dass der "dynamische Faktor" vernachlässigbar sein sollte.

Der Grund, warum Sicherheitsfaktoren für Nutzlasten größer sind, liegt auch in ihrer inhärenten Variabilität. Sie können eine Brücke für einen 45-Tonnen-Lkw entwerfen, aber wer weiß, wie schwer Lkw in 40 Jahren sein werden? Inzwischen sind die Eigenlasten weitaus gleichmäßiger: In 40 Jahren wird die Brücke das gleiche Gewicht wie jetzt haben. Und wenn Ihr Material nicht defekt ist oder Ihre Konstruktion erstaunlich schlecht ist, liegt das Eigengewicht, das Sie in Ihrer Analyse verwenden, wahrscheinlich innerhalb einiger Prozentpunkte des tatsächlichen Gewichts. Sie können daher einen niedrigeren Sicherheitsfaktor für Eigenlasten festlegen, während Sie große verwenden, um die Unsicherheit bei Nutzlasten zu decken.

Wie @AndyT in einem Kommentar erwähnt hat, kann es Elemente geben, die vom Pool entlastet werden. Ein leerer Pool hätte in solchen Fällen diese entlastende Wirkung nicht. Das Entlasten von Eigenlasten wird normalerweise vollständig berücksichtigt (möglicherweise geringfügig reduziert). Das Entlasten von aktiven Lasten wird ignoriert und verursacht keine Entlastung. Für diese Elemente kann man sich entscheiden, auch den Fall des leeren Pools zu berücksichtigen.

Wie @ Ethan48 in einem Kommentar erwähnt hat, kann es relevant sein, die Struktur mit leerem und vollem Pool zu berechnen. Der leere Pool könnte für die Säulen relevant sein, wenn der Fall "maximales Biegemoment (z. B. durch Wind) und minimale axiale Kompression" überprüft wird.

Der vielleicht vernünftigste Ansatz ist es, die Last als Hybrid zu betrachten: mit einem Eigenlastfaktor, wenn er ungünstig ist, aber einem Nutzlastfaktor (0,0), wenn er günstig ist.

Dies gilt meist für etwas "einfache" Strukturen. Wenn Ihr Gebäude komplexere Berechnungen erfordert, kann es zu Problemen kommen.

Zum Beispiel würde ich vermuten, dass dies einen wichtigen Effekt bei seismischen Berechnungen haben könnte, da das Wasser (oder das Fehlen davon) eine große Masse (oder das Fehlen davon) ganz oben in der Struktur darstellen würde. Wie von @CarlWitthoft in einem Kommentar unten erwähnt, könnte die dynamische Bewegung des Wassers ins Spiel kommen und daher eher wie eine Nutzlast wirken, wenn das Gebäude schlank und daher anfällig für windinduzierte Dynamik ist.

— Wasabi
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Wenn der Pool nicht die gesamte oberste Etage ausfüllt, müssen Sie vermutlich Lastfälle berücksichtigen, in denen der Pool sowohl leer als auch voll ist, da in den folgenden Spalten möglicherweise ein Moment verursacht werden kann, nicht wahr?

— Ethan48

Ich hatte kürzlich eine ähnliche Frage im Büro und wir diskutierten, ob man Wellenbewegungen oder Spannungsspitzen in Betracht ziehen sollte, wenn Leute auf organisierte Weise in den Pool springen, um große Wellen zu erzeugen. In unserem Fall haben wir es abgewiesen, da dies in unserem Szenario sehr unwahrscheinlich war. Irgendwelche Meinungen?

— NamSandStorm

@NamSandStorm Ich würde es wahrscheinlich auch entlassen. Ich glaube auch (mit nichts, was mich stützen könnte), dass die Lastumverteilung von Wasser in einem solchen Fall im Vergleich zu den Eigengewichtslasten zum Beispiel wahrscheinlich vernachlässigbar ist. Menschen, die in einen Pool springen, erzeugen große Wellen, aber es ist nicht so, als würden sie den Pool auf ihrer Seite leeren und die Wassertiefe auf der anderen Seite verdoppeln (oder + 50%).

— Wasabi

Ich würde mir keine Sorgen um "durch Menschen verursachte Wellen" machen, aber relativ hohe Gebäude sind einer anständigen, durch Wind verursachten Torsion ausgesetzt. Wenn das Gebäude keine Torsionsschutzsysteme hat, kann das Wasser zu einer Nutzlast werden. Das Gleiche gilt für Erdbeben und Systeme, um deren Auswirkungen zu verringern.

— Carl Witthoft

Außerdem haben wir hier, wo ich wohne (Namibia), kreisförmige offene Stauseen mit einer Höhe von bis zu 3 m aus Wellblech, die mit Dichtungen als Dichtungen zusammengeschraubt sind. Normalerweise werden sie direkt neben windgetriebenen Pumpen (Windmühlen) gebaut. Die Leute lieben es, auf die Türme der Windmühle zu klettern und in die Stauseen zu springen. Die Landwirte sind sehr verärgert, weil die Stauseen aufgrund der Belastung der Struktur an den Fugen undicht werden.

— NamSandStorm

Sie müssen sich bei Ihren örtlichen Bauvorschriften erkundigen. Kalifornien hat spezielle Codes für die Behandlung von Hochwassertanks sowie Pools und Behältern. Sie werden nicht nur mit dem dynamischen Lastfaktor behandelt, sondern es gelten auch andere Überlegungen bei der Montage, Detaillierung und Nutzung der Anlage.

Intuitiv im Falle eines Erdbebens, nachdem ein Teil des Poolwassers verschüttet wurde, beginnt der Rest nach einigen Sekunden hin und her zu schwingen und kollidiert mit den Wänden des Pools und bricht bei einem explosiven Aufprall auf sie, ähnlich wie am Ufer Stützmauern und Pfeiler.

Sie müssen also die lokalen seismischen Spektren berücksichtigen und Resonanzen vermeiden. Wenn keine dynamische laterale Analyse vorliegt, müssen Sie das von Ihrer örtlichen Bauabteilung empfohlene Schema befolgen.

— Kamran
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