Was ist eine konzentrierte Ladung?
Eine konzentrierte Last ist eine Kraft, die an einem einzelnen Punkt auf einen Balken oder eine Struktur ausgeübt wird. Balken werden üblicherweise zur strukturellen Unterstützung in Häusern, Gewerbegebäuden und Brücken verwendet. Ein Balken muss so konstruiert sein, dass er Kräften und Belastungen standhält und gleichzeitig Gewicht, Platzbedarf und Materialkosten minimiert. Falsch ausgelegte Träger können vorzeitig ausfallen und katastrophale Folgen haben.
Eine Last oder Kraft kann entweder konzentriert oder verteilt sein. Eine verteilte Last ist großflächig verteilt. Es kann gleichmäßig verteilt werden, wobei die Kraftmenge über den Bereich, auf den es angewendet wird, gleich ist; oder ungleichmäßig, was bedeutet, dass es nicht gleichmäßig verteilt ist. Eine verteilte Last beeinflusst die Konstruktion eines Trägers anders als eine konzentrierte Last. Eine konzentrierte Last kann an mehr als einer Stelle auf einen Balken aufgebracht werden, und auf einem einzelnen Balken können mehrere Ladepunkte vorhanden sein.
In der Realität werden alle Lasten über eine endliche Fläche im Vergleich zu einem einzelnen Punkt angelegt. Wenn die Fläche klein ist, wird normalerweise davon ausgegangen, dass es sich um eine konzentrierte Last handelt, um die Konstruktionsberechnungen zu vereinfachen. Zum Beispiel würde das Gewicht einer Person am Ende eines Sprungbretts als konzentrierte Last betrachtet, obwohl das Gewicht der Person tatsächlich nur auf den Bereich verteilt ist, der von der Unterseite ihrer Füße abgedeckt wird.
Die beiden wichtigsten Merkmale einer konzentrierten Last bei der Balkenkonstruktion sind die Größe der Kraft und der Ort, an dem sie aufgebracht wird. Die Art und Weise, wie ein Träger oder eine Struktur getragen wird, spielt eine wichtige Rolle für die Fähigkeit, diese Art von Last zu tragen. Eine konzentrierte Last, die in der Mitte eines langen Trägers aufgebracht wird, der an beiden Enden abgestützt ist, verhält sich ganz anders als die gleiche Last, die auf das Ende eines freitragenden Trägers aufgebracht wird.
Eine konzentrierte Last kann dazu führen, dass sich ein Balken durchbiegt oder verbiegt, wenn die Kraft angewendet wird. Die Konstruktion und der Aufbau eines Trägers beeinflussen dessen Fähigkeit, sich bei Belastung durch ein solches Gewicht nicht zu verbiegen. Die Durchbiegung eines Trägers ist eine Funktion seines Querschnitts, seiner Abstützung, des Materials und der Krafteinwirkung. Stahlträger werden aufgrund ihrer Festigkeit und Biegefestigkeit am häufigsten in Gewerbegebäuden verwendet. Sie werden jedoch auch aus anderen Materialien wie Holz und Aluminium hergestellt.
Konzentrierte Lasten spielen im Maschinenbau und in der Konstruktion eine wichtige Rolle. Träger und Strukturen werden normalerweise mit einem Sicherheitsfaktor konstruiert, der es ihnen ermöglicht, Lasten oder anderen Kräften standzuhalten, die in der Konstruktion nicht vorhergesagt werden können. Engineering-Software ist leicht verfügbar, um Träger und andere Strukturen auf der Grundlage ihrer Belastung und anderer Konstruktionskriterien zu analysieren, um sicherzustellen, dass sie die Leistungsanforderungen erfüllen.