Calcolo del carico della struttura in acciaio è il fondamento di una progettazione edilizia sicura, durevole ed economica. Che si progetti un magazzino, una fabbrica o una struttura prefabbricata in PEB, saper calcolare e combinare i carichi garantisce stabilità strutturale e conformità agli standard globali.
Questa guida spiega tutti gli aspetti chiave della progettazione del carico, inclusi tipi di carichi (morti, vivi, vento, neve, gru e sismici), principi di combinazione del carico, E analisi pratica del design metodi che utilizzano strumenti moderni come STAADPRO e Tekla. Copre anche sfide comuni nella stima del carico e nella precisione del software, insieme a soluzioni concrete applicati da produttori certificati.
Come professionista struttura in acciaio e produttore di PEBSteelPRO PEB integra progettazione ingegneristica, fabbricazione e controllo qualità per realizzare strutture sicure e ottimizzate. Continua a leggere per scoprire come un'analisi dei carichi adeguata trasforma dati ingegneristici complessi in soluzioni edilizie affidabili e pronte per la produzione in fabbrica.
Tipi di carichi nelle strutture in acciaio
Nella progettazione di strutture in acciaio, il calcolo del carico è il passaggio chiave che determina la sicurezza, l'efficienza e l'economicità di un edificio. Diversi tipi di carichi hanno effetti diversi sulla struttura, quindi comprenderne il comportamento è fondamentale per una progettazione accurata del PEB.
A SteelPRO PEB, i nostri ingegneri applicano questi principi di carico nella progettazione di magazzini industriali, fabbriche ed edifici modulari in più di 30 paesi.
Di seguito è riportata una panoramica dei tipi di carico più comuni utilizzati nella progettazione delle strutture in acciaio, con parametri di progettazione tipici e riferimenti normativi globali (GB50009, ASCE 7, Eurocodice 3) per aiutare a guidare calcoli sicuri ed efficienti.
| Tipo di carico | Intervallo di valori tipici (KN/m²) | Applicazione comune |
| Carico morto | 0,10–0,20 | Tetto + peso proprio strutturale |
| Carico vivo | 0,30–0,50 | Superficie del tetto o del pavimento |
| Carico del vento | ≥0,30 | PEB industriali e grattacieli |
| Carico di neve | 0,20–1,00 | Regioni fredde o montuose |
| Carico della gru | Variabile | Officine industriali pesanti |
1. Carico morto
Il carico statico comprende il peso statico del telaio rigido, nonché il peso di componenti come il pannello del tetto, i travetti, il cotone isolante e altri. Di seguito sono riportati alcuni valori tipici del carico statico:
- Travetto + pannello del tetto (spessore 0,5 mm): 0,10 KN/m²
- Travetto + pannello del tetto (spessore 0,5 mm) + pannello di rivestimento del tetto (spessore 0,5 mm): 0,15 KN/m²
- Travetto + pannello sandwich: 0,15 KN/m²
Il calcolo preciso del carico morto deve essere adattato alle circostanze specifiche. Nei casi in cui sul tetto siano installati numerosi dispositivi di sospensione, il peso delle travi utilizzate per collegarli e sostenerli non può essere trascurato e deve essere incluso nella valutazione del carico morto del tetto.
2. Carico vivo e carico sospeso sul tetto
Carico accidentale sul tetto: Quando si utilizza un tetto leggero in lamiera d'acciaio ondulata, il valore standard del carico vivo verticale del tetto dovrebbe essere 0,5 KN/m2 (Nota: quando il telaio rigido o il travetto hanno una sola variabile e l'area portante supera i 60 m2, il carico vivo per il telaio in acciaio può essere 0,3 KN/m2).
Carico sospeso sul tetto: Inclusi gli irrigatori, i tubi, le lampade, ecc., il carico sospeso sul tetto può essere incluso nel carico mobile del tetto.
I valori di carico delle sospensioni del tetto comunemente utilizzati possono essere indicati come segue:
- Soffitto in gesso 0,15 KN/m2
- Condotto aria condizionata 0,05 KN/m2
- Illuminazione 0,05 KN/m2
- Irrigatore 0,15 KN/m2
Va sottolineato che, poiché il sistema di copertura con struttura in acciaio leggero è molto leggero, quando si utilizza un software di progettazione come STS (il software non consente agli utenti di aggiungere condizioni di carico di sospensione), è più appropriato integrare il carico del nucleo di sospensione del tetto con il carico accidentale. Se il carico di sospensione del tetto viene considerato nel carico permanente, la progettazione non è sicura quando si combinano la combinazione carico permanente + carico del vento.
3. Carico di neve
Quando si considera il carico di neve, tenere presente quanto segue:
- È necessario considerare μr—coefficiente di distribuzione della neve sul tetto secondo il Codice 50009-2001. La pressione di base della neve moltiplicata per il coefficiente di accumulo della neve è il valore standard del carico di neve;
- Nella progettazione degli elementi portanti della struttura dell'edificio e del tetto, la distribuzione dell'accumulo di neve può essere adottata secondo le seguenti disposizioni:
- I pannelli del tetto e i travetti vengono adottati in base alla situazione più sfavorevole di distribuzione irregolare della neve;
- Le capriate del tetto e gli archi possono essere adottati in base alla distribuzione uniforme dell'accumulo di neve nell'intera campata, alla distribuzione non uniforme dell'accumulo di neve e alla distribuzione uniforme dell'accumulo di neve in mezza campata rispettivamente;
- Telai e colonne possono essere adottati in base alla distribuzione uniforme dell'accumulo di neve nell'intera campata.
4. Carico del vento
Il coefficiente di forma del carico del vento del telaio a portale può essere determinato in base al "Building Structure Load Code" (GB50009-2001) o al "Technical Code for Lightweight Steel Structure of Portal Frame" (CECS102:2002). Si prega di notare quanto segue:
- La pressione del vento di base deve essere adottata in base alla pressione del vento di 50 anni indicata nell'Appendice D.4 del codice di carico, ma non deve essere inferiore a 0,3 kN/m2.
- Non tutti i telai a portale possono essere utilizzati secondo il CECS. Il codice del portale è applicabile solo a: pendenza del tetto α≤10, altezza media del tetto ≤18 m, rapporto altezza-larghezza della casa ≤1 e altezza della gronda ≤alla dimensione orizzontale minima della casa;
- Quando il piede della colonna è incernierato e l/h del telaio è inferiore a 2,3 e il piede della colonna è collegato rigidamente e l/h è inferiore a 3,0, è più sicuro utilizzare il coefficiente di forma del corpo del carico del vento specificato in GB50009 per la progettazione del telaio, mentre l'utilizzo del valore di GB50009 in altri casi porterà a una progettazione non sicura;
- In ogni caso, la somma algebrica dei coefficienti di forma della parete su entrambi i lati del telaio orizzontale non deve essere inferiore a 1,2.
5. Carico della gru
Il carico verticale della gru a ponte (a trave) o della gru sospesa deve essere preso in considerazione in base alla posizione sfavorevole della gru; il carico orizzontale può essere ignorato per la gru manuale e il paranco elettrico.
6. Carico sismico
Quando l'intensità sismica della fortificazione è elevata e la campata dell'edificio è ampia, l'altezza è elevata o sono presenti numerose colonne oscillanti in direzione della larghezza, l'effetto del terremoto orizzontale può essere verificato secondo il "Building Seismic Design Code" nella combinazione di telaio rigido sinistro e destro. Nel calcolo, il coefficiente di smorzamento può essere assunto pari a 0,05.
4. Altri carichi
7. Altri carichi
Oltre ai carichi comuni sopra menzionati, le strutture in acciaio possono essere soggette anche ad alcuni carichi speciali.
Carichi termici: La dilatazione e la contrazione dei materiali causate dalle variazioni di temperatura possono causare sollecitazioni nella struttura. Gli effetti dei carichi termici possono essere mitigati installando giunti di dilatazione o utilizzando connettori flessibili.
Carico di esplosione: La forza d'impatto generata dall'esplosione, solitamente utilizzata nella progettazione di edifici ad alta sicurezza.
Carico di costruzione: Carichi temporanei generati durante il processo di costruzione, come attrezzature edili, accatastamento di materiali, ecc.
Carico di vibrazione: Carico causato da apparecchiature meccaniche, traffico o altre fonti di vibrazioni esterne.
Carico di corrosione: Degrado delle prestazioni dei materiali dovuto alla corrosione ambientale, che aumenta indirettamente il carico strutturale.
Nella progettazione di strutture in acciaio, l'analisi dei carichi è un passaggio fondamentale per garantire la sicurezza e la stabilità dell'edificio. Che si tratti di carichi permanenti, carichi accidentali, carichi ambientali o altri carichi speciali, vi forniremo soluzioni complete di analisi e progettazione. Per qualsiasi domanda riguardante l'analisi dei carichi o la progettazione, non esitate a contattarci: ci impegniamo a servirvi con tutto il cuore!
Combinazione di carico della struttura in acciaio
Perché abbiamo bisogno di una combinazione di carico?
Nella costruzione in acciaio del mondo reale, gli edifici sono spesso soggetti a effetti di carico multipli che agiscono simultaneamenteLa progettazione in condizioni di carico singolo non può riflettere il comportamento reale durante il funzionamento.
A SteelPRO PEB, il nostro team di ingegneria esegue simulazioni di combinazioni di carico utilizzando STAADPRO e Tekla, modellando accuratamente l'interazione di carichi morti, vivi, del vento e sismici per ottimizzare entrambi sicurezza ed efficienza dei materiali.
Questo approccio pratico garantisce che ogni Progettazione della struttura PEB non solo incontra GB50009, ASCE 7 ed Eurocodice 3 standard ma raggiunge anche l'efficienza dei costi attraverso rapporti di combinazione raffinati e fattori di sicurezza.
Combinazioni di carico comuni
- Carico morto + carico vivo: questa è la combinazione di carico più comune, utilizzata per considerare il carico statico e il carico dinamico della struttura in normali condizioni di utilizzo.
- Carico del vento + carico della neve: comunemente utilizzato in edifici alti o strutture all'aperto, considerando la sovrapposizione del peso del vento e della neve.
- Carico sismico + carico morto: nelle aree soggette a terremoti, considerare la stabilità della struttura sotto l'azione del terremoto e l'effetto combinato del carico costante.
Attraverso l'analisi integrata, il sistema SteelPRO PEB valuta automaticamente più casi di carico per prevedere le prestazioni strutturali e identificare le configurazione più economica e sicura — un fattore cruciale nei magazzini di grandi dimensioni e nei progetti PEB industriali.
La progettazione delle combinazioni di carico deve rispettare i codici edilizi locali (come ASCE, codici europei, ecc.). Questi codici hanno formulato requisiti specifici per le combinazioni di carico in base alle caratteristiche regionali, per garantire che la progettazione sia sicura ed economica. Il rispetto dei codici non solo può migliorare la sicurezza della struttura, ma anche evitare sovradimensionamenti e ridurre i costi.
Hai bisogno di aiuto professionale per la combinazione di carichi o la progettazione strutturale?
Contatta i nostri ingegneri certificati per una consulenza gratuita o richiedi un campione Rapporto di combinazione del carico PEB in base ai parametri del tuo progetto.
Analisi dei carichi e progettazione delle strutture in acciaio
Analisi degli elementi finiti (FEA)
L'analisi degli elementi finiti (FEA) è un strumento principale nel flusso di lavoro di progettazione di SteelPRO PEB, consentendo ai nostri ingegneri di simulare e visualizzare la distribuzione dello stress nel mondo reale sotto carichi combinati, tra cui forze morte, attive, del vento e sismiche. Utilizzando STAADPRO, Tekla ed ETABS, generiamo modelli precisi che identificano precocemente i punti di stress, contribuendo a ridurre gli sprechi di materiale e a migliorare la rapporto sicurezza-costo di ogni progetto di struttura in acciaio.
Progettazione di travi e colonne
Travi e colonne formano il spina dorsale strutturale di ogni edificio in acciaio. In SteelPRO PEB, questi componenti sono progettati con tenendo a mente la precisione della produzione. I nostri modelli strutturali vengono convertiti direttamente in disegni pronti per la fabbricazione per il taglio CNC e la saldatura robotizzata nel nostro stabilimento certificato ISO. Ciò garantisce che ogni elemento portante funzioni esattamente come calcolato, riducendo al minimo gli errori tra la progettazione e la costruzione in cantiere.
Il carico viene trasferito dalle travi alle colonne:
- La funzione delle travi è quella di sostenere i carichi (come il peso del solaio, delle persone o dei mobili) e poi trasferirli alle colonne. Le colonne trasmettono successivamente i carichi alle fondamenta. In fase di progettazione, è importante assicurarsi che il carico possa essere trasferito senza intoppi per evitare squilibri strutturali.
Selezione delle dimensioni della trave e della colonna:
- Le dimensioni di travi e pilastri devono essere determinate in base all'entità del carico. Se le dimensioni sono troppo piccole, potrebbero non fornire un supporto adeguato, mentre se sono troppo grandi, si verificherà uno spreco di materiale. Gli ingegneri devono scegliere la dimensione corretta in base al carico e alle normative.
Ad esempio, una trave di fabbrica dovrà sostenere attrezzature più pesanti, quindi dovrà essere più grande o realizzata in acciaio più resistente, mentre una trave residenziale può essere più piccola.
Progettazione delle fondamenta
La fondazione deve trasferire e bilanciare i carichi in modo efficiente con capacità portante del terreno. Il team di ingegneri di SteelPRO PEB esegue valutazioni dell'interazione tra terreno e struttura per garantire cedimenti uniformi e durabilità. Per condizioni del terreno complesse, integriamo fondazioni su pali o zattere all'interno del modello di progettazione, garantendo il sistema completo, da telaio in acciaio alla fondazione — funziona come un'unità coesa.
Trasferimento del carico a terra:
- Le fondamenta devono essere in grado di distribuire uniformemente il carico sul terreno. In fase di progettazione, è importante considerare la capacità portante del terreno e assicurarsi che le fondamenta possano sostenere il peso dell'intera struttura.
Prevenire gli assestamenti irregolari:
- Se diverse parti delle fondamenta cedono a velocità diverse, la casa può inclinarsi o addirittura crollare. Per mitigare questo fenomeno, gli ingegneri progettano le fondamenta tenendo conto delle condizioni del terreno e della distribuzione del carico. Ad esempio, in aree con terreno soffice, si possono utilizzare fondazioni su pali per trasferire il carico a strati di terreno più profondi e stabili.
Attraverso l'analisi degli elementi finiti, una progettazione adeguata di travi e colonne e una solida progettazione delle fondamenta, gli ingegneri possono garantire che le strutture in acciaio siano sicure e affidabili in una varietà di situazioni.
Ogni progetto consegnato da SteelPRO PEB viene sottoposto a un ciclo completo di revisione interna, da Simulazione FEA A verifica della fabbricazione, garantendo che ogni percorso di carico sia sicuro, realizzabile e ottimizzato per gli standard edilizi globali. Certificati ISO e CE, i ponti SteelPRO PEB progettazione ingegneristica e produzione industriale, consegnando strutture in acciaio efficienti, durevoli e garantite in fabbrica in tutto il mondo.
Sfide del calcolo del carico per le strutture in acciaio
Incertezza della stima del carico
Carichi vivi e ambientali come vento, neve ed effetti sismici variano notevolmente nei progetti reali, rendendo difficile una previsione accurata.
Per affrontare questo problema, Gli ingegneri di SteelPRO PEB applicano la simulazione del carico variabile e i fattori di sicurezza probabilistici, garantendo che ogni struttura rimanga affidabile anche nelle condizioni più imprevedibili.
La nostra metodologia di progettazione è allineata con GB50009, ASCE 7 ed Eurocodice 3, fornendo uno standard unificato per i progetti globali.
Complessità delle combinazioni di carico
Nei progetti complessi, combinazioni di carico multiple — morti, vivi, vento, neve e persino sismici — possono sovrapporsi e amplificarsi a vicenda.
La piattaforma di progettazione integrata di SteelPRO PEB utilizza Matrici di combinazione del carico STAADPRO per testare centinaia di possibili casi di interazione, identificando automaticamente il scenario peggiore per una progettazione sicura ed economica.
Limitazioni del software
Sebbene il software aiuti la precisione, la competenza umana e l'accuratezza dei dati restano decisiveIl flusso di lavoro di ingegneria di SteelPRO PEB include convalida in tre fasi — controllo degli input di progettazione, confronto delle simulazioni e verifica della fabbricazione — per eliminare gli errori di calcolo e garantire l'integrità dei dati durante l'intero ciclo di vita del progetto.
Come abbiamo superato queste difficoltà?
In qualità di fornitori professionali di strutture in acciaio, siamo ben consapevoli delle sfide nei calcoli dei carichi.
A SteelPRO PEB, combiniamo software di simulazione avanzato, decenni di esperienza nella progettazione e fabbricazione certificata ISO per fornire calcoli di carico accurati e realizzabili.
Con oltre Oltre 1.000 progetti completati in tutto il mondo e 24 linee di produzione producendo fino a 120.000 tonnellate all'anno, il nostro approccio integrato garantisce che ogni calcolo influenzi direttamente le prestazioni reali.
Ogni struttura viene sottoposta a revisione multi-round, dalla simulazione del modello alla verifica in loco, garantendo massima sicurezza, minimo spreco e affidabilità verificabile.
Inoltre, il team esaminerà i dati più volte per garantire che ogni passaggio sia accurato e, in ultima analisi, fornire ai clienti soluzioni di strutture in acciaio sicure ed economiche.
Qual è la differenza tra carico morto e carico vivo?
Il carico permanente si riferisce al peso permanente della struttura stessa, comprese travi, pilastri e solai, che rimane costante. Il carico variabile, invece, rappresenta il peso variabile che può variare durante l'uso, come il peso di persone, mobili e attrezzature. In termini più semplici, il carico permanente è il "peso fisso", mentre il carico variabile è il "peso variabile".
In che modo il carico del vento influisce sugli edifici alti con struttura in acciaio?
L'impatto del carico del vento sugli edifici alti si riflette principalmente nelle forze orizzontali. I venti forti producono pressione o aspirazione sulla superficie dell'edificio, che può causare oscillazioni o persino deformazioni della struttura. Pertanto, i carichi del vento devono essere attentamente considerati nella progettazione di strutture in acciaio per grattacieli, per garantire la stabilità e il comfort dell'edificio in presenza di venti forti.
Come calcolare i carichi sismici sulle strutture in acciaio?
Il calcolo dei carichi sismici deve tenere conto dell'area sismica, del peso dell'edificio e della progettazione strutturale. La formula solitamente utilizzata è: carico sismico = peso dell'edificio × accelerazione sismica × coefficiente strutturale. Il calcolo specifico deve seguire le specifiche di progettazione sismica locali per garantire la sicurezza della struttura in caso di terremoto.
