Charge structurelle
Les charges ou actions structurelles sont des forces, des déformations ou des accélérations appliquées à une structure ou à ses composants. Une charge est la quantité de poids qu'une structure doit supporter. Les charges provoquent des contraintes, des déformations et des déplacements dans les structures. L'analyse structurelle est le calcul des effets des charges sur les structures physiques. Une charge excessive ou une surcharge peut provoquer une défaillance structurelle. Il s'agit d'une considération dans la conception et la construction d'une structure.
Les structures mécaniques, telles que les avions, les satellites, les fusées, les stations spatiales, les navires et les sous-marins, ont leurs propres charges et actions structurelles particulières. Dans un véhicule, en particulier un camion, le châssis est conçu pour supporter la charge structurelle. Dans de nombreuses voitures, la construction monocoque est utilisée lorsque la peau métallique (ou d'autres matériaux) est conçue pour supporter la charge.
La gravité sur Terre est une force d'attraction qui affecte tous les objets. Une charge gravitationnelle est une charge que la force de gravité vers le bas affecte.
La charge structurelle est le poids qu'une structure doit porter, ici un bâtiment
Charges structurelles
Voici les charges typiques exercées sur la plupart des structures :
- La charge morte est la charge qui agit en permanence sur la structure. Elle comprend la structure elle-même. Une charge morte est une charge de gravité.
- La charge utile est tout ce que la structure est conçue pour porter. Les charges dynamiques peuvent se déplacer à l'intérieur de la structure en exerçant des charges différentes dans différentes parties de la structure à différents moments. Elles ne sont pas permanentes. Une charge utile peut être constituée de meubles et de personnes dans un bâtiment. Il peut s'agir de passagers et de bagages dans un véhicule.
- La charge du vent est la force du vent contre la surface d'une structure. Les charges de vent sont des forces latérales horizontales. La charge du vent est très importante dans la conception de bâtiments plus hauts. Le cisaillement du vent est une force qui peut affecter les structures verticalement ou horizontalement. Le soulèvement est une force négative causée par le vent. Elle peut provoquer le soulèvement d'un toit.
- La charge de neige est la charge causée par la neige. Tout comme une charge vivante, elle n'est pas permanente et peut se déplacer sous l'effet du vent, ce qui fait que la neige dérive sur un toit.
Autres charges environnementales
- Charges sismiques
- Les changements de température entraînant une dilatation thermique provoquent des charges thermiques
- Les charges de mise en bassin
- Le soulèvement du gel
- Pression latérale du sol, des eaux souterraines ou des matériaux en vrac
- Charges dues à des fluides ou à des inondations
- La fonte du permafrost
Charges structurelles des aéronefs
Pour les avions, le chargement est divisé en deux grandes catégories : les charges limites et les charges ultimes. Les charges limites sont les charges maximales qu'un composant ou une structure peut supporter en toute sécurité. Les charges ultimes sont les charges limites multipliées par un facteur de 1,5 ou le point au-delà duquel l'élément ou la structure se brisera. Les charges de rafale sont déterminées statistiquement et sont fournies par une agence telle que l'Administration fédérale de l'aviation. Les charges d'impact sont limitées par la capacité des structures à survivre à la décélération d'un impact majeur au sol. D'autres charges qui peuvent être critiques sont les charges de pression (pour les avions pressurisés à haute altitude) et les charges au sol. Les charges au sol peuvent provenir d'un mauvais freinage ou de manœuvres pendant le roulage au sol. Les avions sont constamment soumis à des charges cycliques. Ces charges cycliques peuvent provoquer une fatigue du métal.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'une charge structurelle ?
R : Une charge structurelle est une force, une déformation ou une accélération appliquée à une structure ou à ses composants. C'est le poids qu'une structure doit supporter.
Q : Comment les charges affectent-elles les structures ?
R : Les charges provoquent des contraintes, des déformations et des déplacements dans les structures.
Q : Qu'est-ce que l'analyse structurelle ?
R : L'analyse structurelle consiste à calculer les effets des charges sur les structures physiques.
Q : Que se passe-t-il en cas de charge excessive ou de surcharge ?
R : Une charge excessive ou une surcharge peut entraîner une défaillance structurelle qui doit être prise en compte lors de la conception et de la construction d'une structure.
Q : Existe-t-il des charges et des actions particulières pour les structures mécaniques telles que les avions et les navires ?
R : Oui, les structures mécaniques telles que les avions, les satellites, les fusées, les stations spatiales, les navires et les sous-marins ont leurs propres charges et actions structurelles.
Q : Comment les véhicules sont-ils conçus pour supporter les charges structurelles ?
R : Dans les véhicules tels que les camions, le châssis est conçu pour supporter la charge structurelle, tandis que de nombreuses voitures utilisent une construction monocoque où la peau métallique (ou d'autres matériaux) supporte la charge.
Q : Quel type de force affecte tous les objets sur Terre ?
R : Sur Terre, la gravité affecte tous les objets car il s'agit d'une force d'attraction. Une charge gravitationnelle fait référence à cette force descendante de la gravité qui affecte quelque chose.
