Càrrega estructural
Una càrrega estructural o acció estructural és una força, deformació o acceleració aplicats sobre un element estructural.[1][2] Una càrrega pot provocar tensions, deformacions i desplaçaments en una estructura. l'anàlisis estructural, una disciplina que forma part de l'ingenieria, estudia els efectes de les càrregues sobre les estructures i sobre els seus elements estructurals. L'excés de càrrega pot causar fallos estructurals, per lo que esta circumstància deu considerar-se i controlar-se durant el disseny d'una estructura. Estructures mecàniques particulars, com aeronaus, satèlits artificials, eixidas, estacions espacials, barcos i submarís, estan subjectes a les seues pròpies càrregues i accions estructurals particulars. Els ingeniers[3] a sovint evaluen les càrregues estructurals en funció dels reglaments, contractes o especificacions publicats. Les normes acceptades s'utilisen per a realisar proves de validació i d'inspecció.
Tipos
[editar | editar còdic]- Les càrregues mortes són forces estàtiques que són relativament constants durant un temps prolongat. Poden estar en disposició de generar tracció o compressió. El terme pot referir-se a un método de prova de laboratori o a l'us normal d'un material o estructura.
- Les càrregues vives solen ser variables o càrregues mòvils. Poden tindre una component dinàmica significativa i involucrar consideracions com impacte, cantitat de moviment, vibració, o dinàmica de decorreguts.
- Una càrrega d'impacte és aquella el temps de la qual d'aplicació sobre un material és menor d'un terç del periodo natural de vibració d'eixe material.
- Les càrregues cíclicas en una estructura poden provocar danys per fatiga, danys acumulatius o fallos. Estos efectes poden ser provocats per càrregues repetides en una estructura o poden deure's a vibracions.
Càrregues en estructures arquitectòniques i d'ingenieria civil
[editar | editar còdic]Les càrregues estructurals són una consideració important en el disseny d'edificis. Els còdics d'edificació requerixen que les estructures es dissenyen i construïxquen per a resistir de manera segura totes les accions que puguen rebre durant la seua vida útil, mentres permaneixen aptes per al seu us.[4] Les càrregues o accions mínimes s'especifiquen en estos còdics de construcció per a distints tipos d'estructures, ubicacions geogràfiques, us i materials de construcció.[5] Les càrregues estructurals es dividixen en categories segons les causes del seu orige. En térmens de la càrrega real en una estructura, no hi ha diferència entre càrrega morta o viva, pero la divisió es produïx per al seu us en càlculs de seguritat o per a facilitar l'anàlisis en models complexos.
Per a complir en el requisit de que la resistència de disseny siga major que les càrregues màximes, els còdics de construcció prescriuen que, per al disseny estructural, les càrregues s'incrementen per factors de càrrega (coeficients de seguritat). Estos coeficients de càrrega són, aproximadament, una relació entre la resistència de disseny teòric i la càrrega màxima esperada en servici. Estan desenrollats per a ajudar a conseguir el nivell desijat de fiabilitat d'una estructura[6] basats en estudis provabilístics que prenen en conte la causa, recurrencia, distribució i naturalea estàtica o dinàmica de la càrrega.[7]
Càrrega morta
[editar | editar còdic]
La càrrega morta inclou càrregues que són relativament constants en el temps, inclós el pes de l'estructura en sí mateixa (denominat "'pes propi"), i accessoris inamovibles com les parets, els tabics o els paviments. El sostre o teulada també és una càrrega morta. També es coneixen com a càrregues permanents o estàtiques. Els materials de construcció no es consideren càrregues mortes fins que s'utilisen en una construcció i queden fixats en una posició permanent.[8][9][10] En la norma IS875 (partix 1)-1987 figuren els pesos unitaris dels distints materials, peces i components de construcció.
Càrrega viva
[editar | editar còdic]Les càrregues vives, o càrregues impostes, són temporals, de curta duració o càrregues mòvils. Estes càrregues dinàmicas poden involucrar consideracions com impacte, cantitat de moviment, vibració, dinàmica de decorreguts i fatiga de materials.
Les càrregues vives, a voltes també denominades càrregues provabilístiques, inclouen totes les forces que són variables dins del cicle d'operació normal de l'objecte, sense incloure les càrregues de construcció o ambientals.
Les càrregues vives del sostre i el sol són generades durant el manteniment per part dels treballadors, l'equip i els materials, i durant la vida útil de l'estructura pels objectes mòvils, com a jardineres i persones.
Les càrregues vives d'un pont són produïdes pels peatons i pels vehículs que circulen pel seu tauler.
Càrregues ambientals
[editar | editar còdic]Les càrregues ambientals són càrregues estructurals causades per forces naturals com el vent, la pluja, la neu, els terremots o les temperatures extremes.
- Càrregues de vent
- Càrregues de neu, pluja i gèl
- Càrregues sísmiques
- Càrregues hidrostàticas
- Els canvis de temperatura que generen dilatació tèrmica provoquen càrrega tèrmica
- Càrregues d'encharcamiento, causades per un mal drenage
- Heladicidad
- Càrregues d'espente del sol, aigua subterrànea o materials solts
- Càrregues de decorreguts o inundacions
- Fusió del permafrost
- Càrregues de pols o cendra
Atres càrregues
[editar | editar còdic]Els ingeniers també deuen estar al tant d'atres accions que poden afectar una estructura, com:
- Assents o desplaçaments de les fonamentacions
- Incendi
- Corrosió
- Explosió
- Fluencia o contracció
- Impacte de vehículs o vibració de maquinària.
- Càrregues durant la construcció
Combinacions de càrrega i coeficients de seguritat
[editar | editar còdic]Es produïx una combinació de càrrega quan es considera que actuen simultàneament més d'un tipo de càrregues sobre una estructura. Els còdics d'edificació generalment especifiquen diverses combinacions de càrrega junt en coeficients de càrrega (ponderació) per a cada tipo de càrrega en la finalitat de garantisar la seguritat de l'estructura baix diferents escenaris de càrrega màxima esperada. Per eixemple, en dissenyar una escala, un factor de càrrega morta pot ser 1.2 voltes el pes de l'estructura, i un factor de càrrega viva pot ser 1.6 voltes la càrrega viva màxima esperada. Estes dos "càrregues factorizadas" es combinen (agreguen) per a determinar la "resistència requerida" de l'escala.
La raó de la disparitat entre els factors de càrrega morta i de càrrega viva, és dir, la raó per la que les càrregues es classifiquen inicialment com a mortes o vives, es deu a que si ben no és desgavellat esperar que una gran cantitat de persones pugen l'escala al mateix temps, és menys provable que l'estructura experimente molts canvis en la seua càrrega permanent.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ (2006) ASCE/SEI 7-05 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, American Society of Civil Engineers, pp. 1. ISBN 0-7844-0809-2.
- ↑ (2002) «1.5.3.1», Eurocode 0: Basis of structural design EN 1990, Bruxelles: European Committee for Standardization.
- ↑ Avallone, E.A. (ed.). Mark's Standard Handbook for Mechanical Engineers, 10th edició, McGraw-Hill, pp. 11–42. ISBN 0-07-004997-1.
- ↑ (2002) «2.2.1(1)», Eurocode 0: Basis of structural design EN 1990, Bruxelles: European Committee for Standardization.
- ↑ (2000) «1604.2», International Building Code, USA: International Code Council, p. 295. ISBN 1-892395-26-6.
- ↑ (2002) «2.2.5(b)», Eurocode 0: Basis of structural design EN 1990, Bruxelles: European Committee for Standardization.
- ↑ Rao, Singiresu S. (1992). Reliability Based Design, USA: McGraw-Hill, pp. 214–227. ISBN 0-07-051192-6.
- ↑ 2006 International Building Code Section 1602.1.
- ↑ EN 1990 Euro code – Basis of structural design section 4.1.1
- ↑ EN 1991-1-1 Euro code 1: Actions on Structures – Part 1-1: General actions – densities, self-weight, imposed loads for buildings section 3.2
- Este artícul conté una traducció derivada de «Carga estructural» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.