Una carga concentrada es una fuerza aplicada en un solo punto de una viga o estructura. Las vigas se utilizan comúnmente para soporte estructural en hogares, edificios comerciales y puentes. Una viga debe diseñarse para resistir fuerzas y tensiones, minimizando al mismo tiempo el peso, los requisitos de espacio y el costo del material. Las vigas diseñadas incorrectamente pueden fallar prematuramente y tener efectos catastróficos.
Una carga o fuerza puede concentrarse o distribuirse. Una carga distribuida se extiende sobre un área grande. Puede distribuirse uniformemente, donde la cantidad de fuerza es la misma en toda el área a la que se aplica; o no uniforme, lo que significa que no se distribuye uniformemente. Una carga distribuida influirá en el diseño de una viga de manera diferente que una carga concentrada. Se puede aplicar uno concentrado en más de una ubicación en una viga, y pueden existir múltiples puntos de carga en una sola viga.
En realidad, todas las cargas se aplican sobre un área finita, en lugar de en un solo punto. Cuando el área es pequeña, normalmente se supone que es una carga concentrada, para simplificar los cálculos de diseño de ingeniería. Por ejemplo, el peso de una persona en el extremo de un trampolín se consideraría un tipo de carga concentrada, aunque el peso de la persona esté realmente distribuido solo sobre el área cubierta por la planta de sus pies.
Las dos características más importantes de una carga concentrada en el diseño de vigas son la magnitud de la fuerza y la ubicación donde se aplica. La forma en que se apoya una viga o estructura juega un papel importante en su capacidad para soportar este tipo de carga. Una carga concentrada aplicada en el centro de una viga larga, que se apoya en ambos extremos, se comportará de manera muy diferente a la misma carga aplicada al extremo de una viga en voladizo.
Una carga concentrada puede hacer que una viga se desvíe o doble cuando se aplica la fuerza. El diseño y la construcción de una viga influirán en su capacidad para resistir la flexión cuando se exponga a tal peso. La deflexión de una viga es función de su sección transversal, cómo se apoya, el material del que está hecha y dónde se aplican las fuerzas. Las vigas de acero se utilizan con mayor frecuencia en edificios comerciales debido a su fuerza y resistencia a la flexión, pero las vigas también se fabrican con otros materiales, como madera y aluminio.
Las cargas concentradas son una consideración importante en la ingeniería y el diseño mecánicos. Las vigas y las estructuras generalmente se diseñan con un factor de seguridad que les permite soportar cargas u otras fuerzas que no se pueden predecir en el diseño. El software de ingeniería está disponible para analizar vigas y otras estructuras en función de su carga y otros criterios de diseño, para garantizar que cumplan con los requisitos de rendimiento.