Τι είναι το Συγκεντρωμένο Φορτίο;

Ένα συγκεντρωμένο φορτίο είναι μια δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα μόνο σημείο σε μια δοκό ή μια κατασκευή. Οι δοκοί χρησιμοποιούνται συνήθως για δομική στήριξη σε σπίτια, εμπορικά κτίρια και γέφυρες. Μια δοκός πρέπει να είναι σχεδιασμένη ώστε να αντέχει σε δυνάμεις και καταπονήσεις, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα το βάρος, τις απαιτήσεις χώρου και το κόστος υλικού. Εσφαλμένα σχεδιασμένα δοκάρια μπορεί να αστοχήσουν πρόωρα και να έχουν καταστροφικά αποτελέσματα.

Ένα φορτίο ή δύναμη μπορεί είτε να συγκεντρωθεί είτε να κατανεμηθεί. Ένα κατανεμημένο φορτίο απλώνεται σε μια μεγάλη περιοχή. Μπορεί να κατανεμηθεί ομοιόμορφα, όπου η ποσότητα της δύναμης είναι η ίδια σε όλη την περιοχή στην οποία εφαρμόζεται. ή ανομοιόμορφο, που σημαίνει ότι δεν είναι ομοιόμορφα απλωμένο. Ένα κατανεμημένο φορτίο θα επηρεάσει τη σχεδίαση μιας δοκού διαφορετικά από ένα συγκεντρωμένο φορτίο. Ένα συμπυκνωμένο μπορεί να εφαρμοστεί σε περισσότερες από μία θέσεις σε μια δοκό και μπορεί να υπάρχουν πολλαπλά σημεία φόρτωσης σε μία μόνο δοκό.

Στην πραγματικότητα, όλα τα φορτία εφαρμόζονται σε κάποια πεπερασμένη περιοχή, σε σχέση με ένα μόνο σημείο. Όταν η περιοχή είναι μικρή, κανονικά θεωρείται ότι είναι ένα συγκεντρωμένο φορτίο, για να απλοποιηθούν οι υπολογισμοί του μηχανικού σχεδιασμού. Για παράδειγμα, το βάρος ενός ατόμου στο άκρο μιας σανίδας κατάδυσης θα θεωρηθεί ως συγκεντρωμένος τύπος φορτίου, παρόλο που το βάρος του ατόμου κατανέμεται πραγματικά μόνο στην περιοχή που καλύπτεται από το κάτω μέρος των ποδιών του.

Τα δύο πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός συγκεντρωμένου φορτίου στο σχεδιασμό της δοκού είναι το μέγεθος της δύναμης και η θέση όπου εφαρμόζεται. Το πώς στηρίζεται μια δοκός ή μια κατασκευή παίζει σημαντικό ρόλο στην ικανότητά της να υποστηρίζει αυτό το είδος φορτίου. Ένα συγκεντρωμένο φορτίο που εφαρμόζεται στο κέντρο μιας μακριάς δοκού, η οποία στηρίζεται και στα δύο άκρα, θα συμπεριφέρεται πολύ διαφορετικά από το ίδιο φορτίο που εφαρμόζεται στο άκρο μιας πρόβολης δοκού.

Ένα συγκεντρωμένο φορτίο μπορεί να προκαλέσει εκτροπή ή κάμψη μιας δοκού όταν ασκείται η δύναμη. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή μιας δοκού θα επηρεάσει την ικανότητά της να αντιστέκεται στην κάμψη όταν εκτίθεται σε τέτοιο βάρος. Η απόκλιση μιας δοκού είναι συνάρτηση της διατομής της, του τρόπου στήριξης της, του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένη και του πού ασκούνται οι δυνάμεις. Οι δοκοί χάλυβα χρησιμοποιούνται συχνότερα σε εμπορικά κτίρια λόγω της αντοχής και της αντοχής τους στην κάμψη, αλλά οι δοκοί κατασκευάζονται επίσης με άλλα υλικά, όπως ξύλο και αλουμίνιο.

Τα συγκεντρωμένα φορτία αποτελούν σημαντικό παράγοντα στη μηχανολογία και το σχεδιασμό. Οι δοκοί και οι κατασκευές σχεδιάζονται συνήθως με έναν παράγοντα ασφάλειας που τους επιτρέπει να αντέχουν φορτία ή άλλες δυνάμεις που δεν μπορούν να προβλεφθούν στο σχεδιασμό. Το λογισμικό μηχανικής είναι άμεσα διαθέσιμο για την ανάλυση δοκών και άλλων κατασκευών με βάση τη φόρτισή τους και άλλα κριτήρια σχεδιασμού, ώστε να διασφαλίζεται ότι πληρούν τις απαιτήσεις απόδοσης.