¿Qué es una carga estructural?
La carga estructural es el peso total de un edificio, puente u otro objeto. Este valor incluye el peso del objeto, cualquier equipo instalado en él y los posibles efectos del clima y las personas. Las cargas creadas por el peso de la estructura normalmente se denominan cargas estáticas, y las cargas de los ocupantes o los efectos meteorológicos se denominan cargas vivas. Los arquitectos e ingenieros deben incluir todas las cargas posibles y factores de seguridad adecuados en el diseño estructural para evitar fallas de carga.
Usando un edificio como ejemplo, la carga estática del edificio puede incluir el trabajo de acero, los pisos y las paredes interiores. Cualquier equipo instalado para soportar las operaciones de construcción, como equipo de calefacción y aire acondicionado, iluminación y fontanería, se debe agregar a los cálculos de carga estática. Estos factores solo equivalen a la carga estructural de un edificio vacío y son mucho menores que los requisitos mínimos de diseño seguro.
Se producen cargas adicionales de los muebles, equipos de oficina portátiles y EF personalFectos traídos al edificio. Las personas que trabajan en el edificio y cualquier visitante son una carga viva constantemente cambiante que debe ser estructuralmente respaldada por el edificio. Los vientos, la nieve o las lluvias pesadas pueden agregar un peso significativo a la estructura del edificio, y deben incluirse en los cálculos de carga estructural.
Muchos gobiernos emiten requisitos de carga mínima para diferentes tipos de operaciones de construcción. Un edificio de oficinas puede tener diferentes requisitos de carga que una operación de fabricación con grandes equipos colocados en los pisos. Otra consideración para los edificios industriales es el efecto de la vibración en el edificio, y los cálculos de carga estructural de vibración deben realizarse con un fortalecimiento adicional del edificio y los cimientos.
El equipo en movimiento también tiene consideraciones de carga estructurales debido a la vibración y los efectos de choque. Los aviones tienen grandes cargas creadas por los efectos de la IAr en las alas y la superficie externa. Los pasajeros y el equipaje agregan cargas adicionales que deben ser apoyadas por el fuselaje o el cuerpo de la aeronave, y las alas que elevan toda la estructura. La turbulencia, los despegues y los aterrizajes son cargas de choque vivos que pueden agregar tensiones significativas durante períodos cortos, y deben considerarse en el diseño de la aeronave. Se producen una carga de choque similar en camiones y automóviles cuando viajan por carreteras difíciles, y el marco y la suspensión del vehículo deben absorber estas tensiones.
Los puentes tienen diferentes consideraciones de carga estructural, ya que a menudo son compatibles solo en cada extremo o con muelles o columnas de soporte regular. El tráfico en movimiento crea tensiones de flexión en las secciones de la carretera que no están respaldadas, y pueden provocar tensiones de vibración llamadas armónicas que pueden dañar la estructura. Los puentes que requieren secciones más largas sin apoyo a menudo usan cables u otros soportes para transferir cargas a muelles de base o columnas de soporte de puentes principales. Los soportes de cable permiten la estructura del puenteTener un peso más bajo, ya que la estructura en sí no tiene que soportar todo el puente y todas las cargas vivas.
El clima puede crear cargas significativas en las estructuras, y puede ser una consideración de diseño importante en partes del mundo donde los vientos son fuertes o las nevadas son pesadas. Las velocidades del viento aumentan con la altura sobre el suelo, que en las áreas propensas a huracanes puede crear una carga significativa contra el exterior de un edificio y la estructura interior. Las fuertes lluvias que a menudo ocurren durante las tormentas tropicales pueden agregar aún más carga que debe ser absorbida por el edificio. Desde principios del siglo XX, muchos gobiernos tienen requisitos de diseño de carga estructural para las áreas de huracanes, y se revisan de vez en cuando, ya que la prueba y la investigación del daño por tormentas resultan en una mejor comprensión del estrés por el viento.