Tải trọng kết cấu là gì?

Tải trọng kết cấu là tổng trọng lượng của một tòa nhà, cầu hoặc vật thể khác.Giá trị này bao gồm trọng lượng của đối tượng, bất kỳ thiết bị nào được cài đặt trong đó và các tác động tiềm năng của thời tiết và con người.Tải trọng được tạo ra bởi trọng lượng của cấu trúc thường được gọi là tải tĩnh và tải từ người cư ngụ hoặc hiệu ứng thời tiết được gọi là tải trực tiếp.Các kiến trúc sư và kỹ sư phải bao gồm tất cả các tải trọng có thể và các yếu tố an toàn đầy đủ trong thiết kế cấu trúc để ngăn chặn sự cố tải trọng. Sử dụng một tòa nhà làm ví dụ, tải trọng tĩnh của tòa nhà có thể bao gồm các công trình thép, sàn và tường bên trong.Bất kỳ thiết bị nào được lắp đặt để hỗ trợ các hoạt động của tòa nhà, chẳng hạn như thiết bị sưởi ấm và điều hòa không khí, ánh sáng và hệ thống ống nước phải được thêm vào các tính toán tải tĩnh.Các yếu tố này chỉ bằng tải cấu trúc của một tòa nhà trống và ít hơn nhiều so với các yêu cầu thiết kế an toàn tối thiểu. Tải thêm xảy ra từ đồ nội thất, thiết bị văn phòng di động và các hiệu ứng cá nhân mang đến tòa nhà.Những người làm việc trong tòa nhà và bất kỳ du khách nào là một tải trọng trực tiếp thay đổi liên tục phải được hỗ trợ về mặt cấu trúc bởi tòa nhà.Gió, tuyết hoặc mưa lớn có thể tăng thêm trọng lượng đáng kể cho cấu trúc tòa nhà và phải được đưa vào các tính toán tải cấu trúc.

Nhiều chính phủ đưa ra các yêu cầu tải tối thiểu cho các loại hoạt động xây dựng khác nhau.Một tòa nhà văn phòng có thể có các yêu cầu tải khác nhau so với hoạt động sản xuất với thiết bị lớn được đặt trên sàn nhà.Một cân nhắc khác cho các tòa nhà công nghiệp là ảnh hưởng của rung động đối với tòa nhà, và các tính toán tải cấu trúc rung động phải được thực hiện với việc tăng cường thêm của tòa nhà và nền tảng. Thiết bị di chuyển cũng có các cân nhắc về tải trọng cấu trúc do các hiệu ứng rung và sốc.Máy bay có tải trọng lớn được tạo ra bởi các tác động của không khí lên cánh và bề mặt bên ngoài.Hành khách và hành lý thêm tải thêm phải được hỗ trợ bởi thân máy bay hoặc thân máy bay, và đôi cánh nâng toàn bộ cấu trúc.Sự hỗn loạn, cất cánh và hạ cánh là tải sốc sống có thể làm tăng thêm những căng thẳng đáng kể trong thời gian ngắn và phải được xem xét trong thiết kế máy bay.Tải trọng sốc tương tự xảy ra trên xe tải và xe hơi khi chúng đi qua những con đường gồ ghề, và khung xe và hệ thống treo cần phải hấp thụ những ứng suất này.

Cầu có các cân nhắc về tải trọng cấu trúc khác nhau, bởi vì chúng thường chỉ được hỗ trợ ở mỗi đầu hoặc với các trụ hỗ trợ thường xuyênhoặc cột.Giao thông di chuyển tạo ra các ứng suất uốn trong các phần đường không được hỗ trợ và có thể dẫn đến các ứng suất rung được gọi là sóng hài có thể làm hỏng cấu trúc.Những cây cầu yêu cầu các phần không được hỗ trợ dài hơn thường sử dụng cáp hoặc các hỗ trợ khác để chuyển tải sang các trụ cầu nền hoặc các cột hỗ trợ cầu chính.Hỗ trợ cáp cho phép cấu trúc cầu có trọng lượng thấp hơn, vì bản thân cấu trúc không phải hỗ trợ toàn bộ cây cầu và tất cả các tải trực tiếp. Thời tiết có thể tạo ra tải trọng đáng kể trên các cấu trúc và có thể là một xem xét thiết kế chính trong các phần củaThế giới nơi gió mạnh hoặc tuyết rơi rất nặng.Tốc độ gió tăng theo chiều cao trên mặt đất, trong các khu vực dễ bị bão có thể tạo ra tải trọng đáng kể đối với bên ngoài các tòa nhà và cấu trúc bên trong.Mưa lớn thường xảy ra trong các cơn bão nhiệt đới có thể thêm tải nhiều hơn phải được tòa nhà hấp thụ.Từ đầu thế kỷ 20, nhiều chính phủ có các yêu cầu thiết kế tải trọng kết cấu đối với các khu vực bão và được sửa đổi theo thời gian khi thử nghiệm và điều tra thiệt hại do bão dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về căng thẳng gió.