Što je strukturno opterećenje?

Konstrukcijsko opterećenje je ukupna težina zgrade, mosta ili drugog objekta. Ova vrijednost uključuje težinu objekta, svu opremu instaliranu u njemu i potencijalne utjecaje vremena i ljudi. Opterećenja nastala težinom konstrukcije obično se nazivaju statička opterećenja, a opterećenja od putnika ili vremenskih utjecaja nazivaju se živim opterećenjem. Arhitekti i inženjeri moraju uključiti sva moguća opterećenja i odgovarajuće sigurnosne čimbenike u projektiranje konstrukcije kako bi spriječili kvarove opterećenja.

Koristeći zgradu kao primjer, statičko opterećenje zgrade može uključivati ​​čelične konstrukcije, podove i unutarnje zidove. Sva oprema instalirana za podršku operacijama zgrade, kao što su oprema za grijanje i klimatizaciju, rasvjeta i vodovod, mora se dodati izračunima statičkog opterećenja. Ovi faktori jednaki su samo strukturnom opterećenju prazne zgrade i daleko su manji od minimalnih zahtjeva za sigurno projektiranje.

Dodatno opterećenje dolazi od namještaja, prijenosne uredske opreme i osobnih stvari koje se donose u zgradu. Ljudi koji rade u zgradi i svi posjetitelji su stalno promjenjivo živo opterećenje koje zgrada mora strukturno poduprijeti. Vjetar, snijeg ili jaka kiša mogu dodati značajnu težinu građevinskoj konstrukciji i moraju biti uključeni u proračune konstrukcijskog opterećenja.

Mnoge vlade izdaju zahtjeve za minimalno opterećenje za različite vrste građevinskih operacija. Poslovna zgrada može imati različite zahtjeve za opterećenje od proizvodnih operacija s velikom opremom postavljenom na podovima. Za industrijske zgrade treba uzeti u obzir i utjecaj vibracija na zgradu, a proračuni vibracijskog opterećenja konstrukcije moraju se izvesti uz dodatno ojačanje zgrade i temelja.

Oprema koja se kreće također uzima u obzir strukturno opterećenje zbog učinaka vibracija i udara. Zrakoplovi imaju velika opterećenja nastala djelovanjem zraka na krila i vanjsku površinu. Putnici i prtljaga dodaju dodatna opterećenja koja moraju poduprijeti trup ili tijelo zrakoplova, te krila koja podižu cijelu konstrukciju. Turbulencija, polijetanja i slijetanja su živa udarna opterećenja koja mogu dodati značajna naprezanja tijekom kratkih razdoblja i moraju se uzeti u obzir pri dizajnu zrakoplova. Slično udarno opterećenje javlja se na kamionima i automobilima kada putuju po neravnim cestama, a okvir vozila i ovjes moraju apsorbirati ta naprezanja.

Mostovi imaju različita razmatranja konstrukcijskog opterećenja, jer su često poduprti samo na svakom kraju ili s redovitim potpornim stupovima ili stupovima. Promet koji se kreće stvara naprezanja savijanja u dijelovima kolnika koji nisu poduprti, a može rezultirati naprezanjima vibracija zvanim harmonici koji mogu oštetiti strukturu. Mostovi koji zahtijevaju duže nepodržane dijelove često koriste kabele ili druge nosače za prijenos opterećenja na temeljne stupove ili glavne potporne stupove mosta. Nosači kabela omogućuju manju težinu konstrukcije mosta, budući da sama konstrukcija ne mora nositi cijeli most i sva živa opterećenja.

Vrijeme može stvoriti značajna opterećenja na konstrukcijama i može biti glavna stvar u dizajnu u dijelovima svijeta gdje su vjetrovi jaki ili snježne padaline jake. Brzine vjetra rastu s visinom iznad tla, što u područjima sklonim uraganima može stvoriti značajno opterećenje na vanjsku i unutarnju strukturu zgrade. Jaka kiša koja se često javlja tijekom tropskih oluja može dodati još više opterećenja koje zgrada mora apsorbirati. Od ranog 20. stoljeća, mnoge vlade imaju zahtjeve za projektiranje konstrukcijskog opterećenja za područja uragana, te se s vremena na vrijeme revidiraju jer testiranje i ispitivanje štete od oluje rezultiraju boljim razumijevanjem stresa vjetra.