Hvad er en strukturel belastning?

Strukturel belastning er den samlede vægt af en bygning, bro eller anden genstand. Denne værdi inkluderer objektets vægt, alt udstyr, der er installeret i det, og de potentielle virkninger af vejr og mennesker. Belastninger, der er skabt af strukturens vægt, kaldes normalt statiske belastninger, og belastninger fra beboere eller vejrvirkninger kaldes levende belastninger. Arkitekter og ingeniører skal omfatte alle mulige belastninger og passende sikkerhedsfaktorer i konstruktionsdesign for at forhindre belastningsfejl.

Brug af en bygning som eksempel kan bygningens statiske belastning omfatte stålarbejde, gulve og indvendige vægge. Alt udstyr, der er installeret til understøttelse af bygningsarbejdet, såsom varme- og klimaanlæg, belysning og VVS, skal tilføjes til statisk belastningsberegning. Disse faktorer svarer kun til den strukturelle belastning af en tom bygning og er langt mindre end de minimale sikre designkrav.

Ekstra belastning forekommer fra møblerne, bærbart kontorudstyr og personlige effekter, der bringes til bygningen. Menneskerne, der arbejder i bygningen og alle besøgende, er en konstant skiftende belastning, der skal strukturelt understøttes af bygningen. Vind, sne eller kraftigt regn kan tilføje bygningens struktur væsentlig vægt og skal medtages i beregningerne af strukturel belastning.

Mange regeringer udsteder minimumskrav til forskellige typer bygningsoperationer. En kontorbygning kan have andre belastningskrav end en fremstillingsproces med stort udstyr placeret på gulve. En anden overvejelse for industribygninger er effekten af ​​vibrationer på bygningen, og vibrationsstrukturbelastningsberegninger skal udføres med yderligere styrkelse af bygningen og fundamenterne.

Flytningsudstyr har også strukturelle belastningshensyn på grund af vibrations- og stødeffekter. Fly har store belastninger skabt af virkningerne af luft på vingerne og yderfladen. Passagerer og bagage tilføjer yderligere belastninger, der skal understøttes af flykroppen eller flykroppen, og vingerne, der løfter hele strukturen. Turbulens, start og landinger er levende chokbelastninger, der kan tilføje betydelige spændinger over korte perioder, og som skal overvejes i flydesign. Tilsvarende chokbelastning forekommer på lastbiler og biler, når de kører over uslebne veje, og køretøjets ramme og affjedring skal absorbere disse spændinger.

Broer har forskellige strukturelle belastningshensyn, fordi de ofte kun understøttes i hver ende eller med regelmæssige understøtningsbroer eller søjler. Bevægende trafik skaber bøjningsspændinger i kørselsafsnittene, der ikke understøttes, og kan resultere i vibrationsspændinger kaldet harmoniske, der kan beskadige strukturen. Broer, der kræver længere ikke-understøttede sektioner, bruger ofte kabler eller andre understøtninger til at overføre belastninger til fundamentbrygger eller hovedbrostøttesøjler. Kabelstøtter tillader, at brostrukturen er lavere i vægt, da selve strukturen ikke behøver at understøtte hele broen og al levende belastning.

Vejret kan skabe betydelige belastninger på strukturer og kan være et vigtigt designhensyn i dele af verden, hvor vinden er stærk, eller snefald er tunge. Vindhastigheder øges med højden over jorden, hvilket i orkanutsatte områder kan skabe betydelig belastning mod en bygnings udvendige og indvendige struktur. Kraftigt regn, der ofte forekommer under tropiske storme, kan tilføje endnu mere belastning, der skal optages af bygningen. Siden begyndelsen af ​​det 20. århundrede har mange regeringer krav til konstruktionsbelastning for orkanområder, og de revideres fra tid til anden, da test og undersøgelse af stormskader resulterer i en bedre forståelse af vindstress.