Hvad er en koncentreret belastning?

En koncentreret belastning er en kraft, der påføres på et enkelt punkt på en bjælke eller struktur. Bjælker bruges ofte til strukturel støtte i hjem, erhvervsbygninger og broer. En bjælke skal være designet til at modstå kræfter og spænding, samtidig med at vægten, pladsbehovet og materialepriserne minimeres. Forkert designet bjælker kan svigte for tidligt og have katastrofale virkninger.

En belastning eller kraft kan enten koncentreres eller fordeles. En fordelt belastning er spredt ud over et stort område. Det kan være jævnt fordelt, hvor mængden af ​​kraft er den samme i hele det område, som det påføres; eller ikke-ensartet, hvilket betyder, at den ikke er jævnt spredt. En distribueret belastning vil påvirke konstruktionen af ​​en bjælke anderledes end en koncentreret belastning. En koncentreret belastning kan påføres mere end et sted på en bjælke, og der kan findes flere belastningspunkter på en enkelt bjælke.

I virkeligheden anvendes alle belastninger over et begrænset område mod et enkelt punkt. Når området er lille, antages det normalt at være en koncentreret belastning for at forenkle konstruktionsberegninger. For eksempel vil vægten af ​​en person i slutningen af ​​et dykkebræt betragtes som en koncentreret belastning, selvom personens vægt virkelig er fordelt over kun det område, der er dækket af bunden af ​​hans fødder.

De to vigtigste egenskaber ved en koncentreret belastning i bjælkeudformning er størrelsen af ​​kraften og det sted, hvor det påføres. Hvordan en bjælke eller struktur understøttes spiller en vigtig rolle i dens evne til at understøtte denne type belastning. En koncentreret belastning, der påføres i midten af ​​en lang bjælke, som understøttes i begge ender, vil opføre sig meget forskelligt end den samme belastning, der påføres enden af ​​en udkraget bjælke.

En koncentreret belastning kan få en bjælke til at bøje eller bøjes, når kraften udøves. Design og konstruktion af en bjælke vil påvirke dens evne til at modstå bøjning, når den udsættes for en sådan vægt. Afbøjningen af ​​en bjælke er en funktion af dens tværsnit, hvordan den understøttes, det materiale, den er lavet af, og hvor kræfterne udøves. Stålbjælker bruges oftest i erhvervsbygninger på grund af deres styrke og modstand mod bøjning, men bjælker fremstilles også ved hjælp af andre materialer, såsom træ og aluminium.

Koncentrerede belastninger er en vigtig overvejelse inden for maskinteknik og design. Bjælker og strukturer er typisk designet med en sikkerhedsfaktor, der gør det muligt for dem at modstå belastninger eller andre kræfter, der ikke kan forudsiges i designet. Ingeniørssoftware er let tilgængeligt til at analysere bjælker og andre strukturer baseret på deres belastning og andre designkriterier for at sikre, at de opfylder ydelseskravene.