Wat is een geconcentreerde belasting?
Een geconcentreerde belasting is een kracht die op een enkel punt op een balk of structuur wordt uitgeoefend. Balken worden vaak gebruikt voor structurele ondersteuning in huizen, commerciële gebouwen en bruggen. Een balk moet ontworpen zijn om krachten en stress te weerstaan, terwijl gewicht, ruimtevereisten en materiaalkosten worden geminimaliseerd. Onjuist ontworpen balken kunnen voortijdig falen en catastrofale effecten hebben.
Een belasting of kracht kan geconcentreerd of verdeeld zijn. Een verdeelde lading is verspreid over een groot gebied. Het kan uniform worden verdeeld, waarbij de hoeveelheid kracht hetzelfde is over het gebied waarop het wordt uitgeoefend; of niet-uniform, wat betekent dat het niet gelijkmatig is verspreid. Een verdeelde belasting zal het ontwerp van een balk anders beïnvloeden dan een geconcentreerde belasting. Een geconcentreerde belasting kan op meer dan één locatie op een balk worden toegepast en er kunnen meerdere laadpunten op een enkele balk bestaan.
In werkelijkheid worden alle belastingen over een eindig gebied uitgeoefend, versus op een enkel punt. Wanneer het gebied klein is, wordt het normaal gesproken verondersteld een geconcentreerde belasting te zijn, om technische ontwerpberekeningen te vereenvoudigen. Het gewicht van een persoon aan het uiteinde van een duikplank zou bijvoorbeeld worden beschouwd als een geconcentreerde belasting, hoewel het gewicht van de persoon echt wordt verdeeld over het gebied dat alleen door de onderkant van zijn voeten wordt bedekt.
De twee belangrijkste kenmerken van een geconcentreerde belasting in het balkontwerp zijn de grootte van de kracht en de locatie waar deze wordt uitgeoefend. Hoe een balk of structuur wordt ondersteund, speelt een belangrijke rol bij het ondersteunen van dit type belasting. Een geconcentreerde belasting uitgeoefend op het midden van een lange balk, die aan beide uiteinden wordt ondersteund, zal zich heel anders gedragen dan dezelfde belasting die wordt uitgeoefend op het uiteinde van een vrijdragende balk.
Een geconcentreerde belasting kan ervoor zorgen dat een balk buigt of buigt wanneer de kracht wordt uitgeoefend. Het ontwerp en de constructie van een balk hebben invloed op het vermogen om buigen te weerstaan bij blootstelling aan een dergelijk gewicht. De afbuiging van een balk is een functie van zijn dwarsdoorsnede, hoe deze wordt ondersteund, het materiaal waarvan hij is gemaakt en waar de krachten worden uitgeoefend. Stalen balken worden meestal gebruikt in commerciële gebouwen vanwege hun sterkte en weerstand tegen buigen, maar balken worden ook vervaardigd met behulp van andere materialen, zoals hout en aluminium.
Geconcentreerde belastingen zijn een belangrijke overweging in de machinebouw en het ontwerp. Balken en structuren zijn meestal ontworpen met een veiligheidsfactor waarmee ze belastingen of andere krachten kunnen weerstaan die niet in het ontwerp kunnen worden voorspeld. Technische software is direct beschikbaar om balken en andere structuren te analyseren op basis van hun laad- en andere ontwerpcriteria, om ervoor te zorgen dat ze aan de prestatie-eisen voldoen.