Il carico strutturale è il peso totale di un edificio, ponte o altro oggetto. Questo valore include il peso dell’oggetto, eventuali apparecchiature installate al suo interno e i potenziali effetti delle condizioni atmosferiche e delle persone. I carichi creati dal peso della struttura sono normalmente chiamati carichi statici e i carichi degli occupanti o gli effetti atmosferici sono chiamati carichi dinamici. Architetti e ingegneri devono includere tutti i possibili carichi e fattori di sicurezza adeguati nella progettazione strutturale per prevenire cedimenti del carico.
Utilizzando un edificio come esempio, il carico statico dell’edificio può includere la struttura in acciaio, i pavimenti e le pareti interne. Qualsiasi attrezzatura installata per supportare le operazioni di costruzione, come impianti di riscaldamento e condizionamento dell’aria, illuminazione e impianti idraulici, deve essere aggiunta ai calcoli del carico statico. Questi fattori equivalgono solo al carico strutturale di un edificio vuoto e sono molto inferiori ai requisiti minimi di progettazione di sicurezza.
Ulteriori carichi si verificano dai mobili, dalle apparecchiature portatili per ufficio e dagli effetti personali portati nell’edificio. Le persone che lavorano nell’edificio e gli eventuali visitatori sono un carico vivo in continua evoluzione che deve essere supportato strutturalmente dall’edificio. Venti, neve o forti piogge possono aggiungere un peso significativo alla struttura dell’edificio e devono essere inclusi nei calcoli del carico strutturale.
Molti governi stabiliscono requisiti di carico minimo per diversi tipi di operazioni edilizie. Un edificio per uffici può avere requisiti di carico diversi rispetto a un’operazione di produzione con grandi attrezzature posizionate sui piani. Un’altra considerazione per gli edifici industriali è l’effetto delle vibrazioni sull’edificio e i calcoli del carico strutturale delle vibrazioni devono essere eseguiti con un rafforzamento aggiuntivo dell’edificio e delle fondamenta.
L’attrezzatura in movimento ha anche considerazioni sul carico strutturale a causa degli effetti delle vibrazioni e degli urti. Gli aerei hanno grandi carichi creati dagli effetti dell’aria sulle ali e sulla superficie esterna. Passeggeri e bagagli aggiungono carichi aggiuntivi che devono essere supportati dalla fusoliera o dal corpo dell’aeromobile e dalle ali che sollevano l’intera struttura. Turbolenza, decolli e atterraggi sono carichi d’urto in tensione che possono aggiungere sollecitazioni significative in brevi periodi e devono essere considerati nella progettazione degli aeromobili. Un carico d’urto simile si verifica su camion e auto quando viaggiano su strade sconnesse e il telaio e le sospensioni del veicolo devono assorbire queste sollecitazioni.
I ponti hanno diverse considerazioni sul carico strutturale, perché spesso sono supportati solo a ciascuna estremità o con pilastri o colonne di supporto regolari. Il traffico in movimento crea sollecitazioni di flessione nelle sezioni stradali non supportate e può provocare sollecitazioni vibratorie chiamate armoniche che possono danneggiare la struttura. I ponti che richiedono sezioni non supportate più lunghe utilizzano spesso cavi o altri supporti per trasferire i carichi ai pilastri di fondazione o alle colonne di supporto del ponte principale. I supporti per cavi consentono di ridurre il peso della struttura del ponte, poiché la struttura stessa non deve supportare l’intero ponte e tutti i carichi in movimento.
Il tempo può creare carichi significativi sulle strutture e può essere una delle principali considerazioni di progettazione in parti del mondo in cui i venti sono forti o le nevicate sono abbondanti. La velocità del vento aumenta con l’altezza dal suolo, che nelle aree soggette a uragani può creare un carico significativo contro l’esterno di un edificio e la struttura interna. Le forti piogge che si verificano spesso durante le tempeste tropicali possono aggiungere ancora più carico che deve essere assorbito dall’edificio. Dall’inizio del XX secolo, molti governi hanno requisiti di progettazione del carico strutturale per le aree soggette a uragani e vengono rivisti di volta in volta poiché i test e le indagini sui danni provocati dalle tempeste consentono una migliore comprensione dello stress del vento.