Cos'è un carico strutturale?

Il carico strutturale è il peso totale di un edificio, un ponte o un altro oggetto.Questo valore include il peso dell'oggetto, qualsiasi apparecchiatura installata in esso e i potenziali effetti del tempo e delle persone.I carichi creati dal peso della struttura sono normalmente chiamati carichi statici e i carichi di occupanti o gli effetti meteorologici sono chiamati carichi vivi.Gli architetti e gli ingegneri devono includere tutti i possibili carichi e adeguati fattori di sicurezza nella progettazione strutturale per prevenire i guasti del carico.

Usando un edificio come esempio, il carico statico dell'edificio può includere le stelle, i pavimenti e le pareti interne.Qualsiasi apparecchiatura installata per supportare le operazioni dell'edificio, come le apparecchiature di riscaldamento e condizionamento dell'aria, l'illuminazione e l'impianto idraulico devono essere aggiunte ai calcoli del carico statico.Questi fattori equivalgono solo al carico strutturale di un edificio vuoto e sono molto inferiori ai requisiti minimi di progettazione sicuri.

Si verificano carichi aggiuntivi da mobili, attrezzature per uffici portatili e effetti personali portati all'edificio.Le persone che lavorano nell'edificio e tutti i visitatori sono un carico dal vivo in costante cambiamento che deve essere strutturalmente supportato dall'edificio.Venti, neve o forti piogge possono aggiungere un peso significativo alla struttura dell'edificio e devono essere inclusi nei calcoli del carico strutturale.

Molti governi emettono requisiti di carico minimo per diversi tipi di operazioni di costruzione.Un edificio per uffici può avere requisiti di carico diversi rispetto a un'operazione di produzione con ampie attrezzature posizionate sui pavimenti.Un'altra considerazione per gli edifici industriali è l'effetto delle vibrazioni sull'edificio e i calcoli del carico strutturale delle vibrazioni devono essere eseguiti con un ulteriore rafforzamento dell'edificio e delle fondazioni.

Le apparecchiature in movimento hanno anche considerazioni di carico strutturale a causa di vibrazioni ed effetti di shock.Gli aeromobili hanno grandi carichi creati dagli effetti dell'aria sulle ali e sulla superficie esterna.I passeggeri e il bagaglio aggiungono ulteriori carichi che devono essere supportati dalla fusoliera o dal corpo dell'aeromobile e dalle ali che sollevano l'intera struttura.Turbulenza, decollo e atterraggi sono carichi di shock in diretta che possono aggiungere sollecitazioni significative per brevi periodi e devono essere considerati nella progettazione di aeromobili.Un carico di shock simile si verifica su camion e automobili quando viaggiano su strade ruvide e il telaio del veicolo e le sospensioni devono assorbire queste sollecitazioni.

I ponti hanno considerazioni di carico strutturale diverse, perché sono spesso supportati solo ad ogni estremità o con moli di supporto regolario colonne.Lo spostamento del traffico crea sollecitazioni di piegatura nelle sezioni della carreggiata non supportate e può causare stress di vibrazione chiamati armoniche che possono danneggiare la struttura.I ponti che richiedono sezioni non supportate più lunghe utilizzano spesso cavi o altri supporti per trasferire carichi su moli di base o colonne di supporto al ponte principale.I supporti dei cavi consentono alla struttura del ponte di avere un peso inferiore, poiché la struttura stessa non deve supportare l'intero ponte e tutti i carichi vivi.

Il tempo può creare carichi significativi sulle strutture e può essere una grande considerazione di progettazione in alcune parti delIl mondo in cui i venti sono forti o le nevicate sono pesanti.Le velocità del vento aumentano con altezza fuori terra, che nelle aree a rischio di uragani possono creare un carico significativo contro gli edifici esterni e la struttura interna.Le forti piogge che si verificano spesso durante le tempeste tropicali possono aggiungere ancora più carico che deve essere assorbita dall'edificio.Dall'inizio del XX secolo, molti governi hanno requisiti di progettazione del carico strutturale per le aree degli uragani e vengono rivisti di volta in volta quando i test e le indagini sul danno della tempesta comportano una migliore comprensione dello stress eolico.