Vad är en strukturell belastning?

Strukturell belastning är den totala vikten av en byggnad, bro eller annat föremål. Detta värde inkluderar objektets vikt, all utrustning som är installerad i den och de potentiella effekterna av väder och människor. Laster som skapas av konstruktionens vikt kallas normalt statiska laster, och laster från passagerare eller väderpåverkan kallas levande laster. Arkitekter och ingenjörer måste inkludera alla möjliga belastningar och adekvata säkerhetsfaktorer i konstruktionen för att förhindra belastningsbrott.

Med en byggnad som exempel kan byggnadens statiska belastning inkludera stålverk, golv och innerväggar. All utrustning som installeras för att stödja byggnadsverksamheten, såsom värme- och luftkonditioneringsutrustning, belysning och VVS, måste läggas till statiska lastberäkningar. Dessa faktorer motsvarar bara den strukturella belastningen av en tom byggnad och är mycket mindre än de minsta säkerhetskraven.

Ytterligare belastningar uppstår från möbler, bärbar kontorsutrustning och personliga tillhörigheter som förs till byggnaden. Människorna som arbetar i byggnaden och eventuella besökare är en ständigt föränderlig levande last som måste bäras upp strukturellt av byggnaden. Vindar, snö eller kraftiga regn kan tillföra en betydande tyngd till byggnadskonstruktionen och måste inkluderas i konstruktionsbelastningsberäkningar.

Många regeringar utfärdar minimibelastningskrav för olika typer av byggnadsverksamhet. En kontorsbyggnad kan ha andra belastningskrav än en tillverkningsverksamhet med stor utrustning placerad på golven. En annan hänsyn till industribyggnader är vibrationspåverkan på byggnaden, och vibrationskonstruktionsbelastningsberäkningar måste utföras med ytterligare förstärkning av byggnad och fundament.

Rörlig utrustning har också strukturella belastningshänsyn på grund av vibrations- och stöteffekter. Flygplan har stora belastningar som skapas av luftens effekter på vingarna och den yttre ytan. Passagerare och bagage lägger till ytterligare laster som måste stödjas av flygkroppen eller flygplanskroppen, och vingarna som lyfter hela strukturen. Turbulens, starter och landningar är levande stötbelastningar som kan lägga till betydande påfrestningar under korta perioder och måste beaktas vid flygplansdesign. Liknande stötbelastning uppstår på lastbilar och bilar när de färdas på ojämna vägar, och fordonets ram och fjädring måste absorbera dessa påfrestningar.

Broar har olika hänsyn till strukturella belastningar, eftersom de ofta bara stöds i varje ände eller med vanliga stödpelare eller pelare. Rörlig trafik skapar böjpåkänningar i vägavsnitten som inte stöds, och kan resultera i vibrationspåkänningar som kallas övertoner som kan skada strukturen. Broar som kräver längre ostödda sektioner använder ofta kablar eller andra stöd för att överföra laster till fundamentpelare eller huvudbrostödpelare. Kabelstöd gör att brokonstruktionen är lägre i vikt, eftersom själva strukturen inte behöver bära hela bron och alla spänningsförande laster.

Vädret kan skapa betydande belastningar på strukturer och kan vara en viktig konstruktionsfaktor i delar av världen där det blåser kraftigt eller snöfallen är kraftiga. Vindhastigheterna ökar med höjden över marken, vilket i orkanutsatta områden kan skapa betydande belastningar mot en byggnads exteriör och inre struktur. Kraftiga regn som ofta förekommer under tropiska stormar kan lägga till ännu mer belastning som måste absorberas av byggnaden. Sedan början av 20-talet har många regeringar krav på strukturella belastningskonstruktioner för orkanområden, och de revideras då och då eftersom testning och utredning av stormskador resulterar i en bättre förståelse av vindstress.