Che 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 al suo interno e i potenziali effetti del tempo e delle persone. I carichi creati dal peso della struttura sono normalmente chiamati carichi statici, mentre i carichi degli occupanti o gli effetti meteorologici sono chiamati carichi attivi. Architetti e ingegneri devono includere tutti i possibili carichi e adeguati fattori di sicurezza nella progettazione strutturale per prevenire guasti ai carichi.
Utilizzando un edificio come esempio, il carico statico dell'edificio può includere strutture in acciaio, pavimenti e pareti interne. Qualsiasi attrezzatura installata a supporto delle operazioni di costruzione, come apparecchiature di riscaldamento e condizionamento dell'aria, illuminazione e impianti idraulici deve essere aggiunta 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 sicura.
Ulteriori carichi si verificano dai mobili, dalle apparecchiature portatili per ufficio e dagli effetti personali introdotti nell'edificio. Le persone che lavorano nell'edificio e tutti i visitatori sono un carico in continuo cambiamento che deve essere strutturato strutturalmente 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 apparecchiature di grandi dimensioni posizionate sui piani. Un'altra considerazione per gli edifici industriali è l'effetto della vibrazione sull'edificio e i calcoli del carico strutturale delle vibrazioni devono essere eseguiti con un rafforzamento aggiuntivo dell'edificio e delle fondamenta.
Le attrezzature in movimento hanno anche considerazioni di carico strutturale dovute a vibrazioni e effetti di scossa. I velivoli hanno grandi carichi creati dagli effetti dell'aria sulle ali e sulla superficie esterna. Passeggeri e bagagli aggiungono ulteriori carichi che devono essere supportati dalla fusoliera o dal corpo dell'aeromobile e dalle ali che sollevano l'intera struttura. Turbolenze, decolli e atterraggi sono carichi d'urto vivi che possono aggiungere stress significativi in brevi periodi e devono essere considerati nella progettazione degli aeromobili. Carichi d'urto simili si verificano su camion e automobili quando viaggiano su strade sconnesse e il telaio e le sospensioni del veicolo devono assorbire queste sollecitazioni.
I bridge hanno diverse considerazioni sul carico strutturale, poiché sono spesso supportati solo a ciascuna estremità o con pilastri o colonne di supporto regolari. Lo spostamento del traffico crea sollecitazioni di flessione nelle sezioni della carreggiata non supportate e può provocare sollecitazioni alle vibrazioni chiamate armoniche che possono danneggiare la struttura. I ponti che richiedono sezioni più lunghe non supportate spesso utilizzano cavi o altri supporti per trasferire i carichi ai pilastri della fondazione o alle colonne di supporto del ponte principale. I supporti per cavi consentono di ridurre il peso della struttura del ponte, poiché la struttura stessa non deve supportare l'intero ponte e tutti i carichi in tensione.
Il tempo può creare carichi significativi sulle strutture e può essere una delle principali considerazioni di progettazione in alcune parti del mondo in cui i venti sono forti o le nevicate sono pesanti. La velocità del vento aumenta con l'altezza dal suolo, che nelle aree soggette a uragani può creare un carico significativo contro l'esterno di un edificio e la struttura interna. Le forti piogge che si verificano spesso durante le tempeste tropicali possono aggiungere ancora più carico che deve essere assorbito dall'edificio. Dall'inizio del 20 ° secolo, molti governi hanno requisiti di progettazione del carico strutturale per le aree degli uragani e vengono periodicamente rivisti poiché i test e le indagini sui danni causati dalla tempesta portano a una migliore comprensione dello stress del vento.