Un carico concentrato è una forza applicata in un singolo punto su una trave o una struttura. Le travi sono comunemente utilizzate per il supporto strutturale in case, edifici commerciali e ponti. Una trave deve essere progettata per resistere a forze e sollecitazioni, riducendo al minimo il peso, i requisiti di spazio e il costo del materiale. Le travi progettate in modo errato possono cedere prematuramente e avere effetti catastrofici.
Un carico o una forza possono essere concentrati o distribuiti. Un carico distribuito è distribuito su una vasta area. Può essere distribuito uniformemente, in cui la quantità di forza è la stessa in tutta l’area a cui viene applicata; o non uniforme, nel senso che non è distribuito uniformemente. Un carico distribuito influenzerà la progettazione di una trave in modo diverso rispetto a un carico concentrato. Uno concentrato può essere applicato in più di una posizione su una trave e possono esistere più punti di carico su una singola trave.
In realtà, tutti i carichi sono applicati su un’area finita, rispetto a un singolo punto. Quando l’area è piccola, si presume normalmente che sia un carico concentrato, per semplificare i calcoli di progettazione ingegneristica. Ad esempio, il peso di una persona sull’estremità di un trampolino sarebbe considerato un tipo di carico concentrato, anche se il peso della persona è realmente distribuito solo sull’area coperta dalla pianta dei piedi.
Le due caratteristiche più importanti di un carico concentrato nella progettazione di travi sono l’entità della forza e la posizione in cui viene applicata. Il modo in cui una trave o una struttura è supportata gioca un ruolo importante nella sua capacità di supportare questo tipo di carico. Un carico concentrato applicato al centro di una trave lunga, che è supportata ad entrambe le estremità, si comporterà in modo molto diverso rispetto allo stesso carico applicato all’estremità di una trave a sbalzo.
Un carico concentrato può far deviare o piegare una trave quando viene applicata la forza. La progettazione e la costruzione di una trave influenzeranno la sua capacità di resistere alla flessione quando esposta a tale peso. La deflessione di una trave è funzione della sua sezione trasversale, di come è supportata, del materiale di cui è composta e di dove vengono applicate le forze. Le travi in acciaio sono più comunemente utilizzate negli edifici commerciali grazie alla loro robustezza e resistenza alla flessione, ma le travi sono prodotte anche con altri materiali, come legno e alluminio.
I carichi concentrati sono una considerazione importante nell’ingegneria meccanica e nella progettazione. Le travi e le strutture sono generalmente progettate con un fattore di sicurezza che consente loro di resistere a carichi o altre forze che non possono essere previste nel progetto. Il software di ingegneria è prontamente disponibile per analizzare travi e altre strutture in base al loro carico e ad altri criteri di progettazione, per garantire che soddisfino i requisiti di prestazione.