O que é uma carga estrutural?
Carga estrutural é o peso total de um edifício, ponte ou outro objeto. Esse valor inclui o peso do objeto, qualquer equipamento instalado nele e os possíveis efeitos do clima e das pessoas. Cargas criadas pelo peso da estrutura são normalmente chamadas cargas estáticas, e cargas de ocupantes ou efeitos climáticos são chamadas cargas vivas. Arquitetos e engenheiros devem incluir todas as cargas possíveis e fatores de segurança adequados no projeto estrutural para evitar falhas de carga.
Usando um edifício como exemplo, a carga estática do edifício pode incluir estruturas de aço, pisos e paredes interiores. Qualquer equipamento instalado para apoiar as operações do edifício, como equipamentos de aquecimento e ar condicionado, iluminação e encanamento deve ser adicionado aos cálculos de carga estática. Esses fatores são iguais à carga estrutural de um edifício vazio e são muito inferiores aos requisitos mínimos de projeto seguro.
Cargas adicionais ocorrem nos móveis, equipamentos de escritório portáteis e objetos pessoais trazidos para o edifício. As pessoas que trabalham no edifício e qualquer visitante são uma carga ativa em constante mudança que deve ser estruturalmente suportada pelo edifício. Ventos, neve ou chuvas fortes podem adicionar peso significativo à estrutura do edifício e devem ser incluídos nos cálculos de carga estrutural.
Muitos governos emitem requisitos de carga mínima para diferentes tipos de operações de construção. Um prédio de escritórios pode ter requisitos de carga diferentes dos de uma operação de fabricação com grandes equipamentos posicionados no chão. Outra consideração para edifícios industriais é o efeito da vibração no edifício, e os cálculos de carga estrutural da vibração devem ser realizados com reforço adicional do edifício e das fundações.
O equipamento móvel também possui considerações de carga estrutural devido aos efeitos de vibração e choque. As aeronaves têm grandes cargas criadas pelos efeitos do ar nas asas e na superfície externa. Passageiros e bagagem adicionam cargas adicionais que devem ser suportadas pela fuselagem ou corpo da aeronave e as asas que levantam toda a estrutura. Turbulência, decolagens e aterrissagens são cargas de choque vivas que podem adicionar tensões significativas em curtos períodos e devem ser consideradas no projeto da aeronave. Cargas de choque semelhantes ocorrem em caminhões e carros quando eles viajam por estradas irregulares, e a estrutura e a suspensão do veículo precisam absorver essas tensões.
As pontes têm diferentes considerações de carga estrutural, porque geralmente são suportadas apenas em cada extremidade ou com pilares ou colunas de suporte regulares. O tráfego em movimento cria tensões de flexão nas seções da estrada que não são suportadas e pode resultar em tensões de vibração chamadas harmônicas que podem danificar a estrutura. Pontes que exigem seções mais longas sem suporte geralmente usam cabos ou outros suportes para transferir cargas para pilares de fundação ou colunas de suporte de ponte principal. Os suportes de cabo permitem que a estrutura da ponte seja menor em peso, uma vez que a estrutura em si não precisa suportar toda a ponte e todas as cargas vivas.
O clima pode criar cargas significativas nas estruturas e pode ser uma consideração importante do projeto em partes do mundo em que os ventos são fortes ou as nevascas são fortes. As velocidades do vento aumentam com a altura acima do solo, o que em áreas propensas a furacões pode criar uma carga significativa no exterior de um edifício e na estrutura interna. Chuvas fortes que ocorrem frequentemente durante tempestades tropicais podem adicionar ainda mais carga que deve ser absorvida pelo edifício. Desde o início do século 20, muitos governos têm requisitos de projeto de carga estrutural para áreas de furacões e são revisados de tempos em tempos à medida que testes e investigações de danos causados por tempestades resultam em uma melhor compreensão do estresse do vento.