Une charge utile est une contrainte sur une structure qui fluctue en raison de circonstances changeantes. Les personnes à l’intérieur d’un immeuble de bureaux sont un exemple d’une telle charge ; ils vont et viennent du bâtiment et s’y déplacent tout au long de la journée. Le mobilier est un autre exemple, tout comme les accumulations de neige sur les toits et d’autres pressions environnementales. Les bâtiments doivent être conçus en tenant compte des charges vives potentielles, car le fait de ne pas s’adapter aux conditions changeantes peut entraîner une défaillance structurelle.
Dans de nombreuses régions, le code du bâtiment comprend des définitions et des stipulations de charges vives spécifiques. Les concepteurs doivent penser à l’occupation nominale d’un bâtiment, y compris les circonstances d’utilisation spéciales qui pourraient modifier les exigences de charge. Par exemple, les usines sont plus susceptibles d’avoir des équipements lourds qui pourraient augmenter la charge utile. De même, un centre de rééducation d’une capacité de 70 personnes peut contenir un certain nombre de personnes en fauteuil roulant électrique, avec un poids combiné supérieur à celui du groupe moyen d’individus.
Cela contraste avec une charge permanente, qui est fixe. Le poids du bâtiment lui-même fait partie de la charge morte, tout comme les appareils qui sont fonctionnellement fixés en place. Les armoires et les comptoirs intégrés, par exemple, pourraient théoriquement être retirés, mais resteront probablement en place pendant une période prolongée. Ces charges se comportent de manière plus statique et sont plus faciles à concevoir, car l’ingénieur peut calculer la déformation fixe qu’elles exercent et en tenir compte dans les plans de conception.
Les charges vives se déplacent, ce qui peut poser des problèmes. Ils peuvent modifier les schémas de contrainte dans une structure et peuvent parfois alourdir certaines zones plus que d’autres. Un exemple classique peut être vu dans la neige qui s’accumule sur le toit des bâtiments. Dans une région où la neige est rare et où les ingénieurs ne tiennent pas compte des risques, des effondrements de plafond peuvent se produire par temps hivernal anormal, car le toit n’est pas préparé pour la charge vive. Les mouvements de charges à l’intérieur d’une structure via des escaliers et des ascenseurs peuvent créer des problèmes en modifiant la répartition du poids.
Les tolérances d’ingénierie doivent être très élevées, pour des raisons de sécurité. Lorsque les ingénieurs considèrent la charge utile potentielle d’un bâtiment, ils doivent concevoir des charges supérieures à celle-ci, pour être sûr. Cela garantit que le mouvement soudain d’une pièce d’équipement ne perce pas un étage, ou qu’un ascenseur lourdement chargé ne déstabilise pas un bâtiment lorsqu’il plonge dans la cage.