Ce încărcătură poate susține balustrada cu cablu?

Reglementări IRC și IBC privind balustradele cu cablu

Secțiunea §R312.1.3 din Codul Internațional pentru Clădiri Rezidențiale (IRC) prevede ca toate balustradele de protecție să reziste unei încărcături concentrate de 200 de lire sterline. Această cerință este concepută pentru a simula încărcătura exercitată de un adult care cade. Codul Internațional pentru Clădiri (IBC) §1607.7.1 oferă două opțiuni pentru proiectarea balustradelor de protecție în aplicații comerciale: aceasta poate fi aceeași încărcătură concentrată de 200 de lire sterline, conform IRC §R312.1.3, sau o încărcătură liniară de 50 de lire sterline distribuită pe toată lungimea balustradei superioare. Diferența dintre cele două teste constă în faptul că încărcătura concentrată evaluează capacitatea locală de rezistență la încărcătură a sistemului, în timp ce încărcătura liniară este concepută pentru a simula o încărcătură continuă datorată presiunii mulțimii în zonele cu trafic intens. Pentru clădirile cu mai multe familii/rezidențiale, utilizarea mixtă sau codurile biculturale, balustradele cu cablu trebuie să respecte atât prevederile privind încărcătura liniară, cât și cele privind încărcătura concentrată. Totuși, pentru clădirile rezidențiale, standardul este o încărcătură concentrată de 200 de lire sterline.

Înțelegerea limitării încărcăturii concentrate de 50 de lire pentru rezistența cablului

Una dintre cele mai frecvente prevederi înțelese greșit din IBC §1607.7.1.1 este încărcarea concentrată de 50 de lire pentru umplutură. Aceasta se aplică materialelor solide sau semi-rigide, sau panourilor sub formă de sticlă temperată, metal sau lamele compozite. Pentru sistemele de umplutură cu cablu, standardul de deformare (săgeată) reprezintă standardul aplicabil. Conform codului, sistemele cu cablu trebuie proiectate să reziste unei încărcări orizontale de 50 de lire aplicate pe o suprafață de un picior pătrat (1 ft²), iar deformarea (săgeata) se măsoară în raport cu standardul conform căruia sfera nu trebuie să depășească 4 inch (10,16 cm). Atunci când un sistem cu cablu este realizat conform tensiunii cerute de cod, adică între 200 și 300 de lire, sistemele cu cablu sunt proiectate să aibă o deformare (săgeată) în limitele celor 4 inch, iar deformarea (săgeata) nu depășește 4 inch, și nu depășește 4 inch, și nu depășește 4 inch. Aceasta nu reprezintă o funcționalitate negativă a sistemului. Sistemul funcționează ca un sistem complet integrat și complet angrenat, format din componente fixate, întinse și blocate în montanți. Deformarea (săgeata) nu constituie criteriul de proiectare aplicabil pentru sistemele cu cablu, în timp ce sistemele cu cablu respectă criteriile de rezistență izolată pentru siguranță.

Tensiunea cablurilor, devierea și performanța

Standardele în vigoare privind devierea

Nivelurile de tensiune cuprinse între 200 și 300 de lire sterline sunt necesare pentru a minimiza devierea laterală. Cablurile care sânt în stare de „sag” (în arc) la tensiuni sub 200 de lire sterline depășesc limita de 4 inch (10,16 cm) pentru sferă. Testele arată că modificarea tensiunii cablurilor, de la 150 până la 300 de lire sterline, determină o reducere cu 42 % a devierii, conferind cablurilor capacitatea de a se deforma și de a distribui încărcările. Tensionarea cablurilor până la pragul respectiv integrează mai eficient cablurile în structură.

Devierea sub încărcarea liniară de 200 de lire sterline

Tensionarea post-tracțiunii cablurilor în intervalul 200–300 de lire sterline satisface direct cerința de încărcare de 200 de lire sterline pe picior liniar prevăzută în IRC și IBC. Sistemele cu cabluri bine tensionate la 200 de lire sterline au o deviere maximă de doar 3 inch (7,62 cm) în orice segment de grindă, asigurând o funcționalitate superioară limitei de 4 inch (10,16 cm). Pragul crescut de deviere permite stâlpilor și cadrelor în formă de X să absoarbă și să reorienteze eficient încărcările la cadrele de umplutură.

Componente structurale: stâlpi, ancoraje și rigiditate a cadrului organizatoric

Datorită înțelegerii cadrului structural al clădirii, rolul și funcția cablurilor ca elemente structurale principale sunt înțelese conform proiectului. Ca suporturi ale cadrului, stâlpii verticali și echipamentele de ancorare, precum și conexiunile rigide dintre acestea, preiau toate încărcările utile și cele de impact. Stâlpii acționează ca elemente verticale de transfer al încărcărilor în cadrul structurii, preluând încărcări verticale și orizontale prin ancoraje către structura clădirii. Conexiunile dintre grinzile și stâlpi formează cadre rezistente la moment care opun mișcărilor de rotație și laterale. Pentru deschideri cuprinse între 4 și 6 piciori, practica structurală impune utilizarea oțelului de calibru 14 sau a aluminiului de calitate structurală, deoarece elementele de dimensiuni mai mici conduc la concentrări de tensiune și, ulterior, la cedare. Pentru ca ancorajele să îndeplinească cerințele proiectării structurale, acestea trebuie legate de cadrul structural principal, nu de cadrul fin de placaj, lucru realizat prin utilizarea unor plăci străpunsă cu buloane sau sudate, respectiv a sistemelor cu manșoane. Prin includerea contravântuirii în colțuri, a rigidizărilor diagonale și a căilor continue de transmitere a încărcărilor, cadrul obține rigiditatea dorită și va funcționa ca o singură asamblare structurală integrată.

Dincolo de codurile modelelor: Ajustări locale și parametri de încărcare orientați spre siguranță pentru balustradele cu cablu

Zone cu vânt puternic, zone seismice sau zone destinate utilizării publice: Când normele locale stabilesc noi standarde

Deși IRC și IBC stabilesc niveluri fundamentale de siguranță, multe zone stabilesc standarde mai riguroase, în funcție de riscurile locale. Multe zone de coastă, în special cele expuse pericolului sezonului de uragane, au balustrade cu cabluri testate pentru a rezista încărcărilor concentrate de 300–400 de lire sterline. Zonele seismice pot cere, cel puțin, tensiuni ale cablurilor de 350 de lire sterline, pentru a evita amplificarea rezonanței. Zonele destinate utilizării publice (stadioane, centre de transport sau campusuri universitare) cer, de obicei, ca balustradele cu cabluri să reziste la cel puțin 500–1.500 de lire sterline, pentru a ține cont de încărcările considerabile generate de masa mare de pietoni în caz de urgență din aceste zone. Printre exemple se numără comitatul Miami-Dade, după Uraganul Andrew: multe zone au revizuit codurile după Uraganul Andrew, iar rezistența balustradelor a fost crescută cu peste 40 %, în urma eșuării unor mari suprafețe de balustrade pasive, umpleri și ancoraje, identificate în cadrul unei analize. Deoarece 78 % dintre jurisdicțiile din SUA au adoptat coduri care prevăd amendamente, în special cele care subliniază siguranța infrastructurii vitale și importante, proiectanții trebuie să se asigure că codurile și cerințele specifice fiecărei jurisdicții variază; codurile-model sunt utile, dar nu oferă, în mod concret, toate informațiile pe care proiectanții trebuie să le cunoască. Prin urmare, aplicarea codurilor jurisdicționale trebuie să însoțească, în mod obligatoriu, și aplicarea codurilor-model.

Întrebări frecvente

Care este principala prevedere de siguranță privind balustradele cu cabluri în normele pentru locuințe?

În ceea ce privește modificările pentru locuințe, cerința principală de siguranță este problema de 200 lb. conform IRC §R312.1.3.

Sistemele de umplutură cu cabluri se confruntă cu constrângeri de încărcare diferite față de panourile solide?

Da. Sistemele cu cabluri sunt supuse unui standard de deflexiune, iar sistemele de umplutură suportă o încărcare orizontală de 50 lb; acest lucru nu este valabil pentru panourile solide sau pentru cele masive.

Care este tensiunea corectă a cablurilor?

Fiecare cablu trebuie întins la o tensiune de 200–300 lb. Acest interval echilibrează controlul deflexiunii și cerințele de încărcare. Întinderea corectă asigură siguranța și eficiența sistemelor de balustrade cu cabluri.

Care sunt efectele normelor locale asupra sistemelor de balustrade cu cabluri?

Normele locale sunt, de obicei, mai riguroase în zonele cu risc ridicat, în zonele de coastă sau în cele seismice. Prin urmare, se stabilesc capacități de încărcare și cerințe superioare celor prevăzute în standardele tradiționale IRC și IBC.