Δομικό φορτίο

Τα δομικά φορτία ή δράσεις είναι δυνάμεις, παραμορφώσεις ή επιταχύνσεις που ασκούνται σε μια κατασκευή ή στα στοιχεία της. Φορτίο είναι η ποσότητα βάρους που πρέπει να μεταφέρει μια δομή. Τα φορτία προκαλούν τάσεις, παραμορφώσεις και μετατοπίσεις στις κατασκευές. Η δομική ανάλυση είναι ο υπολογισμός των επιπτώσεων των φορτίων στις φυσικές κατασκευές. Το υπερβολικό φορτίο ή η υπερφόρτωση μπορεί να προκαλέσει δομική αστοχία. Αυτό αποτελεί στοιχείο που λαμβάνεται υπόψη κατά τον σχεδιασμό και την κατασκευή μιας κατασκευής.

Οι μηχανικές κατασκευές, όπως τα αεροσκάφη, οι δορυφόροι, οι πύραυλοι, οι διαστημικοί σταθμοί, τα πλοία και τα υποβρύχια, έχουν τα δικά τους ιδιαίτερα δομικά φορτία και δράσεις. Σε ένα όχημα, ιδίως στα φορτηγά, το πλαίσιο έχει σχεδιαστεί για να φέρει το δομικό φορτίο. Σε πολλά αυτοκίνητα χρησιμοποιείται η κατασκευή unibody όπου το μεταλλικό δέρμα (ή άλλα υλικά) έχει σχεδιαστεί για να φέρει το φορτίο.

Η βαρύτητα στη Γη είναι μια ελκτική δύναμη που επηρεάζει όλα τα αντικείμενα. Ένα βαρυτικό φορτίο είναι ένα φορτίο που επηρεάζεται από την καθοδική δύναμη της βαρύτητας.

Το δομικό φορτίο είναι το βάρος που πρέπει να φέρει μια κατασκευή, εδώ ένα κτίριο.

Δομικά φορτία

Τα ακόλουθα είναι τυπικά φορτία που ασκούνται στις περισσότερες κατασκευές:

Το νεκρό φορτίο είναι το φορτίο που δρα μόνιμα στην κατασκευή. Περιλαμβάνει την ίδια τη δομή. Το νεκρό φορτίο είναι φορτίο βαρύτητας.
Ζωντανό φορτίο είναι οτιδήποτε έχει σχεδιαστεί να φέρει η κατασκευή. Τα ζώντα φορτία μπορεί να μετακινούνται εντός της κατασκευής ασκώντας διαφορετικά φορτία σε διαφορετικά μέρη της κατασκευής σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Δεν είναι μόνιμα. Ζωντανό φορτίο μπορεί να είναι τα έπιπλα και οι άνθρωποι σε ένα κτίριο. Μπορεί να είναι επιβάτες και αποσκευές σε ένα όχημα.
Το φορτίο ανέμου είναι η δύναμη του ανέμου που ασκείται στην επιφάνεια μιας κατασκευής. Τα φορτία ανέμου είναι οριζόντιες πλευρικές δυνάμεις. Το φορτίο ανέμου είναι πολύ σημαντικό για το σχεδιασμό ψηλότερων κτιρίων. Η διάτμηση από τον άνεμο είναι μια δύναμη που μπορεί να επηρεάσει τις κατασκευές κάθετα ή οριζόντια. Η ανύψωση είναι μια αρνητική δύναμη που προκαλείται από τον άνεμο. Μπορεί να προκαλέσει την ανύψωση μιας στέγης προς τα πάνω.
Το φορτίο χιονιού είναι το φορτίο που προκαλείται από το χιόνι. Παρόμοιο με το ενεργό φορτίο είναι ότι δεν είναι μόνιμο και μπορεί να μετακινηθεί λόγω του ανέμου που προκαλεί παρασύρσεις του χιονιού σε μια στέγη.

Άλλα περιβαλλοντικά φορτία

Σεισμικά φορτία
Οι μεταβολές της θερμοκρασίας που οδηγούν σε θερμική διαστολή προκαλούν θερμικά φορτία
Φορτία λίμνης
Παγετός που ανεβοκατεβαίνει
Πλευρική πίεση του εδάφους, των υπόγειων υδάτων ή των χύδην υλικών
Φορτία από υγρά ή πλημμύρες
Λιώσιμο του μόνιμου πάγου

Δομικά φορτία αεροσκαφών

Για τα αεροσκάφη, η φόρτιση χωρίζεται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τα οριακά φορτία και τα ακραία φορτία. Τα οριακά φορτία είναι τα μέγιστα φορτία που μπορεί να φέρει με ασφάλεια ένα εξάρτημα ή μια κατασκευή. Τα ακραία φορτία είναι τα οριακά φορτία επί ένα συντελεστή 1,5 ή το σημείο πέρα από το οποίο το εξάρτημα ή η δομή θα αστοχήσει. Τα φορτία αντοχής προσδιορίζονται στατιστικά και παρέχονται από έναν οργανισμό όπως η Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας. Τα φορτία πρόσκρουσης περιορίζονται χαλαρά από την ικανότητα των κατασκευών να επιβιώνουν από την επιβράδυνση μιας μεγάλης πρόσκρουσης στο έδαφος. Άλλα φορτία που μπορεί να είναι κρίσιμα είναι τα φορτία πίεσης (για αεροσκάφη υπό πίεση και σε μεγάλο υψόμετρο) και τα φορτία εδάφους. Τα φορτία στο έδαφος μπορεί να προέρχονται από δυσμενή πέδηση ή ελιγμούς κατά την τροχοδρόμηση. Τα αεροσκάφη υπόκεινται συνεχώς σε κυκλική φόρτιση. Αυτά τα κυκλικά φορτία μπορούν να προκαλέσουν κόπωση των μετάλλων.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ε: Τι είναι το δομικό φορτίο;

A: Ένα δομικό φορτίο είναι μια δύναμη, παραμόρφωση ή επιτάχυνση που εφαρμόζεται σε μια κατασκευή ή στα στοιχεία της. Είναι το ποσό του βάρους που πρέπει να μεταφέρει μια δομή.

Ερ: Πώς επηρεάζουν τα φορτία τις δομές;

Α: Τα φορτία προκαλούν τάσεις, παραμορφώσεις και μετατοπίσεις στις κατασκευές.

Ε: Τι είναι η δομική ανάλυση;

Α: Η δομική ανάλυση είναι ο υπολογισμός των επιπτώσεων των φορτίων στις φυσικές κατασκευές.

Ερ: Τι συμβαίνει όταν υπάρχει υπερβολικό φορτίο ή υπερφόρτωση;

Α: Όταν υπάρχει υπερβολικό φορτίο ή υπερφόρτωση μπορεί να προκαλέσει δομική αστοχία, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τον σχεδιασμό και την κατασκευή μιας κατασκευής.

Ερ: Υπάρχουν ειδικά φορτία και δράσεις για μηχανικές κατασκευές όπως αεροσκάφη και πλοία;

Α: Ναι, οι μηχανικές κατασκευές όπως τα αεροσκάφη, οι δορυφόροι, οι πύραυλοι, οι διαστημικοί σταθμοί, τα πλοία και τα υποβρύχια έχουν τα δικά τους ιδιαίτερα δομικά φορτία και δράσεις.

Ερ: Πώς σχεδιάζονται τα οχήματα για να φέρουν το δομικό φορτίο;

Α: Σε οχήματα όπως τα φορτηγά το πλαίσιο είναι σχεδιασμένο για να φέρει το δομικό φορτίο, ενώ πολλά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν κατασκευή unibody όπου το μεταλλικό κέλυφος (ή άλλα υλικά) φέρει το φορτίο.

Ερ: Ποιος τύπος δύναμης επηρεάζει όλα τα αντικείμενα στη Γη;

Α: Η βαρύτητα στη Γη επηρεάζει όλα τα αντικείμενα καθώς είναι μια ελκτική δύναμη. Ένα βαρυτικό φορτίο αναφέρεται σε αυτή την καθοδική δύναμη της βαρύτητας που επηρεάζει κάτι.