Mikä on keskitetty kuorma?

Keskitetty kuorma on voima, joka kohdistetaan yhteen palkkiin tai rakenteeseen. Palkkeja käytetään yleisesti rakennusten tukena kodeissa, liikerakennuksissa ja siltoissa. Palkki on suunniteltava kestämään voimat ja jännitys minimoiden paino, tilantarve ja materiaalikustannukset. Väärin suunnitellut palkit voivat epäonnistua ennenaikaisesti ja aiheuttaa katastrofaalisia vaikutuksia.

Kuorma tai voima voidaan joko keskittyä tai jakaa. Jaettu kuorma jakautuu suurelle alueelle. Se voidaan jakaa tasaisesti, jolloin voiman määrä on sama koko alueella, johon sitä kohdistetaan; tai epätasainen, eli se ei ole tasaisesti jakautunut. Jaettu kuorma vaikuttaa palkin suunnitteluun eri tavalla kuin keskitetty kuorma. Tiivistettyä voidaan käyttää useammassa kuin yhdessä paikassa palkin kohdalla, ja yhdellä palkilla voi olla useita kuormituspisteitä.

Todellisuudessa kaikki kuormitukset kohdistuvat johonkin rajalliseen alueeseen verrattuna yhteen pisteeseen. Kun pinta -ala on pieni, sen oletetaan yleensä olevan keskitetty kuorma, mikä helpottaa suunnittelulaskelmia. Esimerkiksi sukelluslaudan päässä olevan henkilön painoa pidettäisiin keskittyneenä kuormana, vaikka henkilön paino on todella jakautunut vain jalkojen pohjan peittämälle alueelle.

Keskitetyn kuorman kaksi tärkeintä ominaisuutta palkkisuunnittelussa ovat voiman suuruus ja paikka, jossa sitä kohdistetaan. Palkin tai rakenteen tukemisella on tärkeä rooli sen kyvyssä kestää tämäntyyppinen kuorma. Keskitetty kuorma, joka kohdistetaan pitkän palkin keskelle ja jota tuetaan molemmista päistä, käyttäytyy hyvin eri tavalla kuin sama kuormitus, joka kohdistuu ulokepalkin päähän.

Keskitetty kuorma voi aiheuttaa säteen taipumisen tai taipumisen, kun voimaa kohdistetaan. Palkin suunnittelu ja rakenne vaikuttavat sen kykyyn vastustaa taipumista, kun se altistuu tällaiselle painolle. Palkin taipuma riippuu sen poikkileikkauksesta, siitä, miten se on tuettu, materiaalista, josta se on tehty ja missä voimat kohdistetaan. Teräspalkkeja käytetään yleisimmin liikerakennuksissa niiden lujuuden ja taivutuskestävyyden vuoksi, mutta palkit valmistetaan myös käyttämällä muita materiaaleja, kuten puuta ja alumiinia.

Keskitetyt kuormat ovat tärkeä tekijä koneenrakennuksessa ja suunnittelussa. Palkit ja rakenteet on tyypillisesti suunniteltu turvatekijällä, joka sallii niiden kestää kuormia tai muita voimia, joita ei voida ennakoida suunnittelussa. Suunnitteluohjelmisto on helposti saatavilla palkkien ja muiden rakenteiden analysoimiseksi niiden kuormituksen ja muiden suunnitteluperusteiden perusteella sen varmistamiseksi, että ne täyttävät suorituskykyvaatimukset.