Carga estructural
Las cargas o acciones estructurales son fuerzas, deformaciones o aceleraciones aplicadas a una estructura o a sus componentes. Una carga es la cantidad de peso que debe soportar una estructura. Las cargas provocan tensiones, deformaciones y desplazamientos en las estructuras. El análisis estructural es el cálculo de los efectos de las cargas en las estructuras físicas. Un exceso de carga o una sobrecarga pueden provocar un fallo estructural. Esto es una consideración en el diseño y la construcción de una estructura.
Las estructuras mecánicas, como los aviones, los satélites, los cohetes, las estaciones espaciales, los barcos y los submarinos, tienen sus propias cargas y acciones estructurales. En un vehículo, especialmente en los camiones, el chasis está diseñado para soportar la carga estructural. En muchos coches se utiliza la construcción unibody, en la que la piel metálica (u otros materiales) está diseñada para soportar la carga.
La gravedad en la Tierra es una fuerza de atracción que afecta a todos los objetos. Una carga gravitatoria es aquella a la que afecta la fuerza de gravedad hacia abajo.
La carga estructural es el peso que debe soportar una estructura, en este caso un edificio
Cargas estructurales
Las siguientes son las cargas típicas que se ejercen sobre la mayoría de las estructuras:
- La carga muerta es la que actúa permanentemente sobre la estructura. Incluye la propia estructura. Una carga muerta es una carga de gravedad.
- La carga viva es cualquier cosa que la estructura esté diseñada para soportar. Las cargas vivas pueden moverse dentro de la estructura ejerciendo diferentes cargas en diferentes partes de la estructura en diferentes momentos. No son permanentes. Una carga viva puede ser el mobiliario y las personas de un edificio. También pueden ser los pasajeros y el equipaje de un vehículo.
- La carga de viento es la fuerza del viento contra la superficie de una estructura. Las cargas de viento son fuerzas laterales horizontales. La carga de viento es muy importante en el diseño de edificios altos. El cizallamiento por viento es una fuerza que puede afectar a las estructuras en sentido vertical u horizontal. El levantamiento es una fuerza negativa causada por el viento. Puede hacer que un tejado se levante hacia arriba.
- La carga de nieve es la carga causada por la nieve. Es similar a la carga viva, pero no es permanente y puede moverse debido a que el viento hace que la nieve se desplace por el tejado.
Otras cargas ambientales
- Cargas sísmicas
- Los cambios de temperatura que conducen a la expansión térmica provocan cargas térmicas
- Cargas de estanqueidad
- El escarceo de la escarcha
- Presión lateral del suelo, aguas subterráneas o materiales a granel
- Cargas de fluidos o inundaciones
- Derretimiento del permafrost
Cargas estructurales de la aeronave
En el caso de las aeronaves, las cargas se dividen en dos grandes categorías: cargas límite y cargas últimas. Las cargas límite son las cargas máximas que un componente o estructura puede soportar con seguridad. Las cargas finales son las cargas límite multiplicadas por un factor de 1,5 o el punto a partir del cual el componente o la estructura fallará. Las cargas límite se determinan estadísticamente y las proporciona un organismo como la Administración Federal de Aviación. Las cargas de choque están limitadas por la capacidad de las estructuras para sobrevivir a la desaceleración de un impacto importante contra el suelo. Otras cargas que pueden ser críticas son las cargas de presión (para aeronaves presurizadas y de gran altitud) y las cargas en el suelo. Las cargas en el suelo pueden provenir de un frenado adverso o de las maniobras durante el rodaje. Las aeronaves están constantemente sometidas a cargas cíclicas. Estas cargas cíclicas pueden provocar la fatiga del metal.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una carga estructural?
R: Una carga estructural es una fuerza, deformación o aceleración aplicada a una estructura o a sus componentes. Es la cantidad de peso que una estructura tiene que soportar.
P: ¿Cómo afectan las cargas a las estructuras?
R: Las cargas provocan tensiones, deformaciones y desplazamientos en las estructuras.
P: ¿Qué es el análisis estructural?
R: El análisis estructural es el cálculo de los efectos de las cargas sobre las estructuras físicas.
P: ¿Qué ocurre cuando hay un exceso de carga o sobrecarga?
R: Cuando hay un exceso de carga o sobrecarga puede provocar un fallo estructural que debe tenerse en cuenta durante el diseño y la construcción de una estructura.
P: ¿Existen cargas y acciones particulares para estructuras mecánicas como aviones y barcos?
R: Sí, las estructuras mecánicas como aviones, satélites, cohetes, estaciones espaciales, barcos y submarinos tienen sus propias cargas y acciones estructurales particulares.
P: ¿Cómo se diseñan los vehículos para soportar la carga estructural?
R: En vehículos como los camiones, el chasis está diseñado para soportar la carga estructural, mientras que muchos coches utilizan una construcción unibody en la que la piel metálica (u otros materiales) soporta la carga.
P: ¿Qué tipo de fuerza afecta a todos los objetos de la Tierra?
R: La gravedad en la Tierra afecta a todos los objetos ya que es una fuerza de atracción. Una carga gravitatoria se refiere a esta fuerza descendente de la gravedad que afecta a algo.
