Mis on struktuurne koormus?

Konstruktsioonikoormus on ehitise, silla või muu objekti kogumass. See väärtus sisaldab objekti kaalu, sellesse paigaldatud seadmeid ning ilmastiku ja inimeste võimalikke mõjusid. Konstruktsiooni raskusest tekkivaid koormusi nimetatakse tavaliselt staatiliseks koormusteks ja sõitjatelt või ilmastikumõjudest tulenevaid koormusi pingekoormusteks. Arhitektid ja insenerid peavad konstruktsiooni kavandamisel kaasama kõik võimalikud koormused ja piisavad ohutustegurid, et vältida koormustõrkeid.

Ehitise näitel võib hoone staatiline koormus hõlmata teraskonstruktsioone, põrandaid ja siseseinu. Staatilise koormuse arvutustele tuleb lisada kõik hoone toimimist toetavad seadmed, nagu kütte- ja kliimaseadmed, valgustus ja torustik. Need tegurid on võrdsed ainult tühja hoone konstruktsioonikoormusega ja on palju väiksemad kui minimaalsed ohutud projekteerimisnõuded.

Lisakoormused tekivad hoonesse toodud mööblist, kaasaskantavast kontoritehnikast ja isiklikest asjadest. Hoones töötavad inimesed ja kõik külastajad on pidevalt muutuv pingekoormus, mida peab hoone konstruktsiooniliselt toetama. Tuul, lumi või tugev vihmasadu võivad hoone konstruktsioonile märkimisväärselt lisada ja need tuleb konstruktsiooni koormuse arvutustes arvesse võtta.

Paljud valitsused kehtestavad erinevat tüüpi ehitustööde jaoks minimaalse koormuse nõuded. Büroohoone koormusnõuded võivad olla teistsugused kui tootmisoperatsioonil, mille põrandatele on paigutatud suured seadmed. Tööstushoonete puhul on arvesse võetud ka vibratsiooni mõju hoonele ning vibratsioonikonstruktsioonikoormuse arvutused tuleb teha koos hoone ja vundamentide täiendava tugevdamisega.

Seadmete teisaldamisel on vibratsiooni- ja põrutusmõjude tõttu arvesse võetud ka struktuurset koormust. Lennukitel on suured koormused, mis tekivad õhu mõjul tiibadele ja välispinnale. Reisijad ja pagas lisavad lisakoormusi, mida peab kandma kere või lennuki kere ning kogu konstruktsiooni tõstvad tiivad. Turbulents, õhkutõusmine ja maandumine on pingelised löökkoormused, mis võivad lühikese aja jooksul lisada märkimisväärseid pingeid ja mida tuleb lennuki projekteerimisel arvesse võtta. Sarnane põrutuskoormus esineb veoautodel ja sõiduautodel, kui need liiguvad ebatasasel teel ning sõiduki raam ja vedrustus peavad need pinged neelama.

Sildadel on erinevad konstruktsioonikoormuse kaalutlused, sest sageli on need toestatud ainult mõlemast otsast või tavaliste tugisammaste või sammastega. Liikuv liiklus tekitab toestamata teelõikudes paindepingeid ja võib põhjustada vibratsioonipingeid, mida nimetatakse harmoonilisteks ja mis võivad konstruktsiooni kahjustada. Pikemaid toetamata sektsioone vajavad sillad kasutavad sageli kaableid või muid tugesid koormuse ülekandmiseks vundamendisambadele või peamistele silla tugisammastele. Kaablitoed võimaldavad sillakonstruktsiooni kaalult väiksemaks muuta, kuna konstruktsioon ise ei pea kandma kogu silda ja kõiki pingelisi koormusi.

Ilm võib tekitada konstruktsioonidele märkimisväärset koormust ja võib olla oluline projekteerimisel nendes maailma osades, kus on tugev tuul või tugev lumesadu. Tuule kiirus suureneb koos kõrgusega maapinnast, mis võib orkaaniohtlikes piirkondades tekitada märkimisväärse koormuse hoone välis- ja sisekonstruktsioonile. Troopiliste tormide ajal sageli esinev tugev vihm võib lisada veelgi rohkem koormust, mille hoone peab neelama. Alates 20. sajandi algusest on paljudel valitsustel orkaanipiirkondadele kehtestatud struktuurse koormuse projekteerimise nõuded ja neid vaadatakse aeg-ajalt üle, kuna tormikahjustuste testimine ja uurimine aitavad paremini mõista tuule stressi.