Sarcina structurală
Sarcinile sau acțiunile structurale sunt forțe, deformații sau accelerații aplicate unei structuri sau componentelor sale. O sarcină reprezintă cantitatea de greutate pe care o structură trebuie să o suporte. Sarcinile provoacă tensiuni, deformații și deplasări în structuri. Analiza structurală este calcularea efectelor sarcinilor asupra structurilor fizice. O sarcină excesivă sau o supraîncărcare poate provoca defecțiuni structurale. Acesta este un aspect de luat în considerare în proiectarea și construcția unei structuri.
Structurile mecanice, cum ar fi aeronavele, sateliții, rachetele, stațiile spațiale, navele și submarinele, au propriile sarcini și acțiuni structurale specifice. La un vehicul, în special la camioane, șasiul este proiectat pentru a suporta sarcina structurală. În multe mașini se utilizează o construcție unibody, în care pielea metalică (sau alte materiale) este proiectată să suporte sarcina.
Gravitația pe Pământ este o forță de atracție care afectează toate obiectele. O încărcătură gravitațională este o încărcătură pe care forța gravitațională descendentă o afectează.
Sarcina structurală este greutatea pe care trebuie să o suporte o structură, aici o clădire.
Sarcini structurale
Următoarele sunt sarcini tipice exercitate asupra majorității structurilor:
- Sarcina moartă este sarcina care acționează permanent asupra structurii. Aceasta include structura însăși. O sarcină moartă este o sarcină gravitațională.
- Sarcina vie este orice sarcină pe care structura este proiectată să o suporte. Sarcinile vii se pot deplasa în cadrul structurii, exercitând sarcini diferite în diferite părți ale structurii în momente diferite. Acestea nu sunt permanente. O sarcină vie poate fi reprezentată de mobilă și de persoane într-o clădire. Poate fi vorba de pasageri și bagaje într-un vehicul.
- Sarcina datorată vântului este forța vântului împotriva suprafeței unei structuri. Sarcinile de vânt sunt forțe laterale orizontale. Sarcina vântului este foarte importantă în proiectarea clădirilor înalte. Forța de forfecare a vântului este o forță care poate afecta structurile pe verticală sau pe orizontală. Ridicarea este o forță negativă cauzată de vânt. Aceasta poate provoca ridicarea unui acoperiș în sus.
- Sarcina datorată zăpezii este sarcina cauzată de zăpadă. Asemănătoare unei sarcini vii, dar nu este permanentă și se poate deplasa din cauza vântului, ceea ce face ca zăpada să plutească în derivă pe un acoperiș.
Alte sarcini de mediu
- Sarcini seismice
- Modificările de temperatură care duc la dilatare termică provoacă sarcini termice
- Încărcături în baltă
- Îngheț de îngheț
- Presiunea laterală a solului, a apelor subterane sau a materialelor în vrac
- Încărcături din cauza fluidelor sau inundațiilor
- Topirea permafrostului
Sarcini structurale ale aeronavelor
În cazul aeronavelor, încărcarea este împărțită în două categorii majore: sarcini limită și sarcini ultime. Sarcinile limită sunt sarcinile maxime pe care o componentă sau o structură le poate suporta în condiții de siguranță. Sarcinile finale sunt sarcinile limită înmulțite cu un factor de 1,5 sau punctul dincolo de care componenta sau structura va ceda. Sarcinile limită sunt determinate statistic și sunt furnizate de o agenție, cum ar fi Administrația Federală a Aviației. Sarcinile de coliziune sunt delimitate vag de capacitatea structurilor de a supraviețui decelerației unui impact major la sol. Alte sarcini care pot fi critice sunt sarcinile de presiune (pentru aeronavele presurizate, de mare altitudine) și sarcinile la sol. Sarcinile la sol pot fi cauzate de frânarea sau manevrele adverse în timpul rulării. Aeronavele sunt supuse în mod constant la sarcini ciclice. Aceste sarcini ciclice pot provoca oboseala metalului.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este o sarcină structurală?
R: O sarcină structurală este o forță, o deformare sau o accelerație aplicată unei structuri sau componentelor sale. Este cantitatea de greutate pe care o structură trebuie să o suporte.
Î: Cum afectează sarcinile structurile?
R: Sarcinile cauzează tensiuni, deformații și deplasări în structuri.
Î: Ce este analiza structurală?
R: Analiza structurală este calcularea efectelor sarcinilor asupra structurilor fizice.
Î: Ce se întâmplă atunci când există o sarcină excesivă sau o supraîncărcare?
R: Atunci când există o sarcină excesivă sau o supraîncărcare, aceasta poate provoca o defecțiune structurală care trebuie luată în considerare în timpul proiectării și construcției unei structuri.
Î: Există sarcini și acțiuni speciale pentru structurile mecanice, cum ar fi aeronavele și navele?
R: Da, structurile mecanice, cum ar fi aeronavele, sateliții, rachetele, stațiile spațiale, navele și submarinele, au propriile sarcini și acțiuni structurale specifice.
Î: Cum sunt proiectate vehiculele pentru a suporta sarcina structurală?
R: La vehicule precum camioanele, șasiul este proiectat pentru a suporta sarcina structurală, în timp ce multe mașini folosesc o construcție unibody, în care pielea metalică (sau alte materiale) suportă sarcina.
Î: Ce tip de forță afectează toate obiectele de pe Pământ?
R: Gravitația pe Pământ afectează toate obiectele, deoarece este o forță de atracție. O sarcină gravitațională se referă la această forță descendentă a gravitației care afectează ceva.
