Une charge concentrée est une force appliquée en un seul point sur une poutre ou une structure. Les poutres sont couramment utilisées pour le soutien structurel des maisons, des bâtiments commerciaux et des ponts. Une poutre doit être conçue pour résister aux forces et aux contraintes, tout en minimisant le poids, l’encombrement et le coût des matériaux. Des poutres mal conçues peuvent tomber en panne prématurément et avoir des effets catastrophiques.
Une charge ou une force peut être concentrée ou répartie. Une charge répartie est répartie sur une grande surface. Il peut être uniformément réparti, dans lequel la quantité de force est la même dans toute la zone à laquelle il est appliqué ; ou non uniforme, ce qui signifie qu’il n’est pas uniformément réparti. Une charge répartie influencera la conception d’une poutre différemment d’une charge concentrée. Un concentré peut être appliqué à plus d’un endroit sur une poutre, et plusieurs points de chargement peuvent exister sur une seule poutre.
En réalité, toutes les charges sont appliquées sur une zone finie, plutôt qu’en un seul point. Lorsque la zone est petite, on suppose normalement qu’il s’agit d’une charge concentrée, pour simplifier les calculs de conception technique. Par exemple, le poids d’une personne à l’extrémité d’un plongeoir serait considéré comme un type de charge concentré, même si le poids de la personne n’est vraiment réparti que sur la zone couverte par la plante de ses pieds.
Les deux caractéristiques les plus importantes d’une charge concentrée dans la conception de poutres sont l’amplitude de la force et l’emplacement où elle est appliquée. Le support d’une poutre ou d’une structure joue un rôle important dans sa capacité à supporter ce type de charge. Une charge concentrée appliquée au centre d’une longue poutre, qui est supportée aux deux extrémités, se comportera très différemment de la même charge appliquée à l’extrémité d’une poutre en porte-à-faux.
Une charge concentrée peut faire fléchir ou plier une poutre lorsque la force est appliquée. La conception et la construction d’une poutre influenceront sa capacité à résister à la flexion lorsqu’elle est exposée à un tel poids. La déflexion d’une poutre est fonction de sa section transversale, de la façon dont elle est supportée, du matériau dont elle est faite et de l’endroit où les forces sont appliquées. Les poutres en acier sont le plus souvent utilisées dans les bâtiments commerciaux en raison de leur résistance et de leur résistance à la flexion, mais les poutres sont également fabriquées à l’aide d’autres matériaux, tels que le bois et l’aluminium.
Les charges concentrées sont une considération importante dans l’ingénierie et la conception mécaniques. Les poutres et les structures sont généralement conçues avec un facteur de sécurité qui leur permet de résister à des charges ou à d’autres forces qui ne peuvent être prédites dans la conception. Un logiciel d’ingénierie est facilement disponible pour analyser les poutres et autres structures en fonction de leur charge et d’autres critères de conception, afin de s’assurer qu’elles répondent aux exigences de performance.