Ce este o sarcină structurală?

Sarcina structurală este greutatea totală a unei clădiri, pod sau alt obiect. Această valoare include greutatea obiectului, orice echipament instalat în el și efectele potențiale ale vremii și ale oamenilor. Încărcările create de greutatea structurii sunt denumite în mod normal sarcini statice, iar sarcinile de la ocupanți sau efectele meteorologice sunt numite sarcini sub tensiune. Arhitecții și inginerii trebuie să includă toate sarcinile posibile și factorii de siguranță adecvați în proiectarea structurii pentru a preveni defecțiunile de sarcină.

Folosind o clădire ca exemplu, sarcina statică a clădirii poate include oțel, podele și pereți interiori. Orice echipament instalat pentru a sprijini operațiunile clădirii, cum ar fi echipamentele de încălzire și aer condiționat, iluminatul și instalațiile sanitare trebuie adăugate la calculele de sarcină statică. Acești factori echivalează doar cu sarcina structurală a unei clădiri goale și sunt mult mai mici decât cerințele minime de proiectare sigure.

Încărcături suplimentare apar din mobilierul, echipamentele portabile de birou și efectele personale aduse în clădire. Oamenii care lucrează în clădire și orice vizitator reprezintă o sarcină în continuă schimbare care trebuie să fie susținută structural de clădire. Vânturile, zăpada sau ploile abundente pot adăuga o greutate semnificativă structurii clădirii și trebuie incluse în calculele sarcinii structurale.

Multe guverne emit cerințe minime de încărcare pentru diferite tipuri de operațiuni ale clădirii. O clădire de birouri poate avea cerințe de încărcare diferite față de o operațiune de producție cu echipamente mari poziționate pe podele. O altă considerație pentru clădirile industriale este efectul vibrațiilor asupra clădirii, iar calculele de sarcină structurală prin vibrații trebuie efectuate cu o întărire suplimentară a clădirii și a fundațiilor.

Echipamentul în mișcare are, de asemenea, considerații de sarcină structurală din cauza efectelor vibrațiilor și șocurilor. Aeronavele au sarcini mari create de efectele aerului asupra aripilor și suprafeței exterioare. Pasagerii și bagajele adaugă încărcături suplimentare care trebuie susținute de fuselaj sau de caroseria aeronavei și de aripile care ridică întreaga structură. Turbulențele, decolările și aterizările sunt sarcini de șoc care pot adăuga solicitări semnificative pe perioade scurte și trebuie luate în considerare în proiectarea aeronavei. O sarcină de șoc similară apare pe camioane și mașini atunci când circulă pe drumuri accidentate, iar cadrul și suspensia vehiculului trebuie să absoarbă aceste solicitări.

Podurile au diferite considerații de sarcină structurală, deoarece acestea sunt adesea susținute doar la fiecare capăt sau cu piloni sau stâlpi de sprijin obișnuiți. Traficul în mișcare creează tensiuni de încovoiere în secțiunile de drum care nu sunt susținute și poate duce la tensiuni de vibrație numite armonici care pot deteriora structura. Podurile care necesită secțiuni mai lungi nesusținute folosesc adesea cabluri sau alte suporturi pentru a transfera sarcinile către stâlpii de fundație sau coloanele de susținere a podului principal. Suporturile de cablu permit structurii podului să fie mai mică în greutate, deoarece structura în sine nu trebuie să susțină întregul pod și toate sarcinile sub tensiune.

Vremea poate crea sarcini semnificative asupra structurilor și poate fi o considerație importantă de proiectare în părți ale lumii în care vânturile sunt puternice sau zăpada sunt puternice. Viteza vântului crește odată cu înălțimea deasupra solului, ceea ce în zonele predispuse la uragane poate crea o încărcare semnificativă față de exteriorul unei clădiri și structura interioară. Ploile abundente care apar adesea în timpul furtunilor tropicale pot adăuga și mai multă sarcină care trebuie absorbită de clădire. De la începutul secolului al XX-lea, multe guverne au cerințe de proiectare a sarcinilor structurale pentru zonele de uragan și sunt revizuite din când în când, deoarece testarea și investigarea daunelor provocate de furtună au ca rezultat o mai bună înțelegere a stresului vântului.