Hva er en strukturell belastning?

Strukturell belastning er totalvekten til en bygning, bro eller annen gjenstand. Denne verdien inkluderer vekten av objektet, alt utstyr som er installert i det, og de potensielle effektene av vær og mennesker. Last som er skapt av vektens struktur kalles vanligvis statiske belastninger, og belastninger fra beboere eller væreffekter kalles levende belastninger. Arkitekter og ingeniører må ta med alle mulige laster og tilstrekkelige sikkerhetsfaktorer i konstruksjonsdesign for å forhindre belastningsfeil.

Ved å bruke en bygning som eksempel, kan statisk belastning på bygningen inkludere stålarbeid, gulv og innervegger. Alt utstyr som er installert for å støtte bygningsdriften, for eksempel varme- og klimaanlegg, belysning og rørleggerarbeid, må legges til statisk belastningsberegning. Disse faktorene tilsvarer bare strukturell belastning på et tomt bygg, og er langt mindre enn kravene til minimums sikker design.

Ekstra belastning oppstår fra møbler, bærbart kontorutstyr og personlige effekter som er brakt til bygningen. Menneskene som jobber i bygningen og alle besøkende er en kontinuerlig endring av levende belastning som må støttes strukturelt av bygningen. Vind, snø eller kraftig regn kan legge betydelig vekt til bygningsstrukturen, og må inkluderes i beregninger av strukturell belastning.

Mange myndigheter stiller krav til minimumsbelastning for forskjellige bygningsoperasjoner. Et kontorbygg kan ha andre belastningskrav enn en produksjonsoperasjon med stort utstyr plassert på gulvene. En annen vurdering av industribygg er effekten av vibrasjoner på bygningen, og vibrasjonsstrukturbelastningsberegninger må utføres med ytterligere styrking av bygningen og fundamentene.

Flytting av utstyr har også strukturelle belastningshensyn på grunn av vibrasjoner og sjokkeffekter. Fly har store belastninger skapt av effekten av luft på vingene og ytre overflate. Passasjerer og bagasje legger til ekstra belastninger som må støttes av flykroppen eller flykroppen, og vingene som løfter hele strukturen. Turbulens, avgang og landinger er levende sjokkbelastninger som kan tilføre betydelige påkjenninger over korte perioder, og må vurderes i flydesign. Tilsvarende sjokkbelastning oppstår på lastebiler og biler når de ferdes over tøffe veier, og kjøretøyets ramme og fjæring må absorbere disse påkjenningene.

Broer har forskjellige strukturelle belastningshensyn, fordi de ofte støttes bare i hver ende eller med vanlige støttebrygger eller søyler. Bevegelse av trafikk skaper bøyespenninger i veistrekningene som ikke støttes, og kan resultere i vibrasjonsspenninger kalt harmonikk som kan skade strukturen. Broer som krever lengre seksjoner som ikke støttes, bruker ofte kabler eller andre støtter for å overføre belastninger til fundamentbrygger eller hovedbrostøttesøyler. Kabelstøtter gjør at brokonstruksjonen kan være lavere i vekt, siden selve strukturen ikke trenger å støtte hele broen og all levende belastning.

Været kan skape betydelige belastninger på strukturer, og kan være en viktig designhensyn i deler av verden der vindene er sterke eller snøfallet er tungt. Vindhastigheter øker med høyden over bakken, noe som i orkanen utsatte områder kan skape betydelig belastning mot bygningens ytre og den indre strukturen. Kraftig regn som ofte forekommer under tropiske stormer, kan legge til enda mer belastning som må tas opp av bygningen. Siden begynnelsen av 1900-tallet har mange regjeringer krav til konstruksjonsbelastningsdesign for orkanområder, og blir revidert fra tid til annen da testing og undersøkelse av stormskader resulterer i en bedre forståelse av vindstress.