Rakenteellinen kuormitus
Rakenteelliset kuormat tai vaikutukset ovat rakenteeseen tai sen osiin kohdistuvia voimia, muodonmuutoksia tai kiihtyvyyksiä. Kuormitus on painon määrä, joka rakenteen on kannettava. Kuormat aiheuttavat rakenteisiin jännityksiä, muodonmuutoksia ja siirtymiä. Rakenneanalyysi on kuormien fyysisiin rakenteisiin kohdistuvien vaikutusten laskemista. Liiallinen kuormitus tai ylikuormitus voi aiheuttaa rakenteen pettämisen. Tämä on otettava huomioon rakenteen suunnittelussa ja rakentamisessa.
Mekaanisilla rakenteilla, kuten lentokoneilla, satelliiteilla, raketeilla, avaruusasemilla, laivoilla ja sukellusveneillä, on omat erityiset rakenteelliset kuormituksensa ja vaikutuksensa. Ajoneuvoissa, erityisesti kuorma-autoissa, alusta on suunniteltu kantamaan rakenteellinen kuormitus. Monissa autoissa käytetään unibody-rakenteita, joissa metallikalvo (tai muut materiaalit) on suunniteltu kantamaan kuormitus.
Maapallolla painovoima on vetovoima, joka vaikuttaa kaikkiin esineisiin. Painovoimakuorma on sellainen, johon painovoiman alaspäin suuntautuva voima vaikuttaa.
Rakennekuorma on paino, joka rakenteen, tässä tapauksessa rakennuksen, on kannettava.
Rakenteelliset kuormat
Seuraavat ovat tyypillisiä kuormituksia, jotka kohdistuvat useimpiin rakenteisiin:
- Kuollut kuorma on rakenteeseen pysyvästi vaikuttava kuorma. Siihen sisältyy itse rakenne. Kuollut kuorma on painovoimakuorma.
- Elävä kuorma on kaikki, mitä rakenne on suunniteltu kantamaan. Elävät kuormat voivat liikkua rakenteen sisällä ja aiheuttaa erilaisia kuormituksia rakenteen eri osissa eri aikoina. Ne eivät ole pysyviä. Elävä kuorma voi olla huonekaluja ja ihmisiä rakennuksessa. Se voi olla matkustajia ja matkatavaroita ajoneuvossa.
- Tuulikuorma on tuulen voima rakenteen pintaa vasten. Tuulikuormat ovat vaakasuoria sivuttaisvoimia. Tuulikuormalla on suuri merkitys korkeampien rakennusten suunnittelussa. Tuulileikkaus on voima, joka voi vaikuttaa rakenteisiin pysty- tai vaakasuunnassa. Ylösnousu on tuulen aiheuttama negatiivinen voima. Se voi aiheuttaa katon kohoamisen ylöspäin.
- Lumikuorma on lumen aiheuttama kuormitus. Se on samanlainen kuin elävä kuorma, mutta se ei ole pysyvä ja voi liikkua tuulen vaikutuksesta, joka aiheuttaa lumen ajelehtimista katolla.
Muut ympäristökuormitukset
- Seismiset kuormat
- Lämpölaajenemiseen johtavat lämpötilamuutokset aiheuttavat lämpökuormitusta.
- Lammikkokuormat
- Pakkasen nosto
- Maaperän, pohjaveden tai irtotavaran sivuttaispaine.
- Nesteiden tai tulvien aiheuttamat kuormat
- Permafrostin sulaminen
Ilma-aluksen rakenteelliset kuormat
Lentokoneiden kuormitus jaetaan kahteen pääluokkaan: raja- ja murtokuormat. Rajakuormat ovat suurimmat kuormat, jotka komponentti tai rakenne voi kantaa turvallisesti. Murtokuormat ovat rajakuormat kertaa kerroin 1,5 tai piste, jonka ylittyessä komponentti tai rakenne pettää. Runkokuormat määritetään tilastollisesti, ja ne antaa jokin virasto, kuten ilmailuhallinto (Federal Aviation Administration). Törmäyskuormat määritellään löyhästi rakenteiden kyvyllä selviytyä suuren maahantörmäyksen aiheuttamasta hidastumisesta. Muita kriittisiä kuormia voivat olla painekuormat (paineistetuissa, korkealla lentokoneissa) ja maakuormat. Maahan kohdistuvat kuormat voivat johtua epäsuotuisasta jarrutuksesta tai rullauksen aikana tapahtuvasta manööveroinnista. Ilma-aluksiin kohdistuu jatkuvasti syklistä kuormitusta. Nämä sykliset kuormitukset voivat aiheuttaa metallien väsymistä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on rakenteellinen kuormitus?
A: Rakennekuorma on rakenteeseen tai sen osiin kohdistuva voima, muodonmuutos tai kiihtyvyys. Se on painon määrä, joka rakenteen on kannettava.
K: Miten kuormat vaikuttavat rakenteisiin?
V: Kuormat aiheuttavat rakenteisiin jännityksiä, muodonmuutoksia ja siirtymiä.
K: Mitä on rakenneanalyysi?
V: Rakenneanalyysi on kuormien fyysisiin rakenteisiin kohdistuvien vaikutusten laskemista.
K: Mitä tapahtuu, kun kuormitus on liian suuri tai ylikuormitus?
V: Ylikuormitus tai ylikuormitus voi aiheuttaa rakenteellisia vikoja, jotka on otettava huomioon rakennetta suunniteltaessa ja rakennettaessa.
K: Onko mekaanisille rakenteille, kuten lentokoneille ja laivoille, olemassa erityisiä kuormituksia ja toimia?
V: Kyllä, mekaanisilla rakenteilla, kuten lentokoneilla, satelliiteilla, raketeilla, avaruusasemilla, laivoilla ja sukellusveneillä, on omat erityiset rakenteelliset kuormituksensa ja vaikutuksensa.
K: Miten ajoneuvot suunnitellaan kantamaan rakenteellinen kuormitus?
V: Ajoneuvoissa, kuten kuorma-autoissa, alusta on suunniteltu kantamaan rakenteellinen kuorma, kun taas monissa autoissa käytetään yksirunkoista rakennetta, jossa metallikalvo (tai muut materiaalit) kantaa kuorman.
K: Minkälainen voima vaikuttaa kaikkiin esineisiin maapallolla?
V: Painovoima vaikuttaa maapallolla kaikkiin esineisiin, koska se on vetovoima. Painovoimakuormalla tarkoitetaan tätä alaspäin suuntautuvaa painovoimaa, joka vaikuttaa johonkin.
