Caractéristiques des charges mortes, calcul, exemples

Le charges mortes Dans une structure, ils représentent le poids de tous les éléments qui participent à sa construction, et ceux qui sont ajoutés plus tard et qui y sont fixés.

Ce sont les éléments permanents, y compris les charges des murs, le toit, le verre, les fenêtres, les colonnes, la plomberie, les réservoirs, le système électrique, les climatiseurs et autres.

Figure 1. La détermination des charges mortes est cruciale pour la stabilité d'une construction

Notez que les personnes, les meubles ou les véhicules qui transit ne sont pas inclus, car ce sont des charges qui sont maintenues en mouvement et analysent séparément. Ces derniers sont connus comme Charges vivantes. Cependant, les deux types de charges, à la fois permanentes et transitoires, sont considérées Charges structurelles.

Les ingénieurs civils accordent une attention particulière à toutes les charges que les structures doivent supporter, car elles doivent être construites pour être stables et rester au fil du temps. Par conséquent, dans la conception, vous devez commencer par vous assurer que la structure résiste à son propre poids.

Alors vous devez résister au poids qui est estimé est celui de l'utilisation finale de la structure. De plus, comme la construction doit être sûre pour les utilisateurs à tout moment, il est cherché à résister aux éléments qui apparaîtront au fil du temps, c'est-à-dire le Charges accidentelles, comme ceux qui proviennent des tremblements de terre, du vent, de la neige et de l'eau.

Les charges mortes font partie des charges gravitationnelles, qui sont liées au poids. Toute structure est soumise à ces charges, étant toujours au milieu du champ gravitationnel terrestre.

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Caractéristiques des charges mortes

-La charge morte principale d'une structure est son propre poids.

-Ce sont des forces verticales, car elles dérivent du poids, qui est dirigé verticalement.

-Ce sont des charges permanentes, car ils agissent tout le temps que la construction est maintenue.

-Il est considéré que l'ampleur des charges mortes est constante.

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-Sa valeur peut être déterminée en sachant avec précision les dimensions de la structure et les propriétés des matériaux tels que le poids spécifique ou leur densité. Ces valeurs sont tabulées pour chaque matériau.

Comment déterminer la valeur des charges mortes?

Connaissant les dimensions et le poids spécifique du matériau avec lequel la structure est réalisée, il est très facile d'évaluer la valeur de la charge morte. Cependant, les dimensions exactes ne sont pas connues précisément au début du projet.

C'est la raison pour laquelle le concepteur doit faire une estimation précédente, selon son expérience. Après cela, des avis et des ajustements peuvent être effectués si nécessaire.

Il convient également de noter qu'il existe des réglementations dans chaque pays, avec les exigences concernant les matériaux et les dimensions des structures.

En tant que guide pour que le lecteur ait une idée de charges mortes dans divers types de construction, les quantités suivantes sont, selon le matériau prédominant:

-Bois: 1.9 - 2.4 kN / m² (40-50 lb / pied²)

-Acier: 2.9 - 3.6 kN / m² (60-75 lb / pied²)

-Béton armé: 5.3 - 6.2 kN / m² (110-130 lb / pied²)

L'acier, le bois et le béton sont les matériaux les plus utilisés dans les constructions modernes.

Notez que les unités de charge sont de force par unité de surface. Dans le système international, si la force est donnée à Newton (N), tandis que dans le système britannique, il se produit en Balance (LB) ou Balance-Force. 1KN est égal à 1000 N.

Pour trouver la charge morte totale, en principe les poids individuels de chaque élément sont ajoutés.

En utilisant une densité ou un tableau de poids spécifiques (voir des exemples plus tard), la charge morte d'une structure donnée peut être calculée, selon ses dimensions.

Si la structure est une poutre, par exemple, la charge morte est calculée en multipliant le poids spécifique du matériau par la section transversale.

Dans le cas d'une dalle solide, son épaisseur est multipliée par le poids spécifique du béton armé.

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Exemples de charges mortes

Ci-dessous, nous citions les principales charges mortes d'une construction:

-Trottoirs

-Dalles

-Des murs

-Frisos

-Garnitures

-Des murs

-Partitions

-Climatiseurs et radiateur.

-Installations de santé et de gaz et de gaz.

-Eaux statiques et poussée terrestre.

Poids spécifiques de certains matériaux de construction

Et voici les poids spécifiques de certains matériaux fréquents dans la construction. Avec eux, nous pouvons calculer la charge morte de chaque structure:

-Acier: 77.3 kN / m³ (492 lb / pied³)

-Béton armé: 17.4 kN / m³ (111 lb / pied³)

-Béton (pierre renforcée): 23.6 kN / m³ (150 lb / pied³)

-Plywood: 5.7 kN / m³ (36 lb / pied³)

-Masonie de poids normal: 21.2 kN / m³ (13.5 lb / pied³)

-Argile sèche: 9.9 kN / m³ (63 lb / pied³)

Exemple de calcul: charge morte d'un faisceau

Le faisceau en t, dont les dimensions sont représentées sur la figure suivante, fait partie d'un bâtiment et est en béton avec de la pierre renforcée.

Figure 2. Une poutre en T exerce une charge morte. Source: F. Hibbeler Zapata modifié, R. Analyse structurelle.

Pour calculer la charge morte, la valeur de poids spécifique de ce type de béton est utilisée et multipliée par la section transversale, comme indiqué ci-dessus.

Dans le cas du faisceau, la charge est donnée en force par unité de longueur. Notez qu'il est nécessaire de conversion précédemment dans les pieds. Le facteur de conversion nécessaire est:

1 pied = 12 pouces

Le faisceau se compose de deux parties, un horizontal et une verticale, dont les contributions sont ajoutées pour trouver la charge totale, que nous dénoterons comme W.

Ces contributions sont calculées en multipliant le poids spécifique par la section transversale, comme indiqué ci-dessous:

W = 150 lb / pied³ (40 x 8 pouces² + 18 x 10 pouces²) (1 pied / 12 pouces)² = 520.83 lb / pied

Notez que la transformation des unités (1 pied / 12 pouces)² apparaît en même temps avec le calcul de la charge.

Importance des frais de sécurité morts

Les ingénieurs et les constructeurs effectue des protocoles pour garantir la sécurité des bâtiments. Cependant, les accidents se produisent lorsque les charges ne sont pas correctement distribuées.

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Versailles Hall à Jérusalem                         

En 2001, une salle de célébrations à Jérusalem, Israël, s'est effondrée parce que le bâtiment avait subi d'importantes modifications structurelles. À l'origine, une partie avait été conçue pour n'avoir que deux étages, et un troisième a été ajouté plus tard.

Peu de temps avant l'accident, certains murs avaient été retirés sur l'un des étages inférieurs, ce qui a provoqué des fissures qui ont présumé l'effondrement du bâtiment, qui s'est finalement produit lorsqu'un mariage a été célébré. En conséquence, 23 personnes sont mortes et il y a eu de nombreux blessés gravement.

Magasins Sampoong à Séoul, Corée du Sud

Un autre cas d'effondrement d'une structure due à des changements de charge morte s'est produit quelques années avant l'effondrement à Jérusalem.

C'était un centre commercial à Séoul, en Corée du Sud, dans laquelle environ 500 personnes sont mortes et plus de mille ont été blessées, lorsque le bâtiment s'est effondré en 1995, l'une des plus grandes catastrophes de Corée de Peace Times.

Le bâtiment a subi des modifications importantes, car elle a été initialement conçue pour un usage résidentiel: plusieurs colonnes de support ont été rétrécies pour donner de l'espace aux escaliers mécaniques.

Après un certain temps, les propriétaires ont décidé d'ajouter un étage de plus, destiné aux restaurants, de sorte que l'installation de chauffage a été gravement modifiée, par des conduites d'eau chaude qui fonctionnaient sous le sol du restaurant, ainsi que celle de l'énorme air climatisé installé sur le toit.

Ces installations font partie de la charge morte d'un bâtiment, mais la conception d'origine n'a pas envisagé cette augmentation de 300% dans la charge, donc le bâtiment, déjà affaibli, a fini par s'effondrer.

Cela indique l'importance des charges correctement dans la conception d'un bâtiment et les conséquences de l'apport de modifications structurelles sévères.

Les références

1. Hibbeler, R. 2012. Analyse structurelle. 8e. Édition. Pearson.
2. Norme vénézuélienne. Critères et actions minimales pour le projet Buildings. Récupéré de: fau.UCV.aller.
3. Standard vénézuélien 17-53-2006. Projet et construction d'œuvres en béton structurel. Récupéré de: Saavedraonline.Des dossiers.Wordpress.com.
4. Wikipédia. Catastrophe de la salle de Versailles. Récupéré de: est.Wikipédia.org.
5. Wikipédia. Drapple du bâtiment du magasin Sampoong. Récupéré de: est.Wikipédia.org.