Vad är en koncentrerad belastning?

En koncentrerad last är en kraft som appliceras på en enda punkt på en balk eller struktur. Balkar används vanligtvis för strukturellt stöd i bostäder, kommersiella byggnader och broar. En balk måste utformas för att motstå krafter och påkänningar, samtidigt som vikt, utrymmesbehov och materialkostnad minimeras. Felaktigt utformade balkar kan gå sönder i förtid och få katastrofala effekter.

En belastning eller kraft kan antingen vara koncentrerad eller fördelad. En fördelad last sprids ut över ett stort område. Den kan vara jämnt fördelad, varvid mängden kraft är densamma i hela området på vilken den appliceras; eller ojämn, vilket betyder att den inte är jämnt utspridd. En fördelad last kommer att påverka utformningen av en balk annorlunda än en koncentrerad last. En koncentrerad kan appliceras på mer än en plats på en balk, och flera belastningspunkter kan finnas på en enda balk.

I verkligheten appliceras alla belastningar över ett ändligt område, jämfört med en enda punkt. När ytan är liten antas det normalt vara en koncentrerad belastning, för att förenkla konstruktionsberäkningar. Till exempel skulle vikten av en person på änden av en hoppbräda betraktas som en koncentrerad typ av belastning, även om personens vikt verkligen är fördelad över endast det område som täcks av fotbotten.

De två viktigaste egenskaperna hos en koncentrerad last i balkkonstruktionen är kraftens storlek och platsen där den appliceras. Hur en balk eller struktur stöds spelar en viktig roll för dess förmåga att bära denna typ av last. En koncentrerad belastning som appliceras i mitten av en lång balk, som stöds i båda ändarna, kommer att bete sig mycket annorlunda än samma belastning som läggs på änden av en fribärande balk.

En koncentrerad belastning kan få en balk att avböjas eller böjas när kraften appliceras. Utformningen och konstruktionen av en balk kommer att påverka dess förmåga att motstå böjning när den utsätts för sådan vikt. En balks avböjning är en funktion av dess tvärsnitt, hur den stöds, vilket material den är gjord av och var krafterna appliceras. Stålbalkar används oftast i kommersiella byggnader på grund av sin styrka och motståndskraft mot böjning, men balkar tillverkas även av andra material, såsom trä och aluminium.

Koncentrerade laster är ett viktigt övervägande inom maskinteknik och design. Balkar och konstruktioner är typiskt utformade med en säkerhetsfaktor som gör att de kan motstå belastningar eller andra krafter som inte kan förutses i konstruktionen. Teknisk programvara är lätt tillgänglig för att analysera balkar och andra strukturer baserat på deras belastning och andra designkriterier, för att säkerställa att de uppfyller prestandakraven.