La charge structurelle est le poids total d’un bâtiment, d’un pont ou d’un autre objet. Cette valeur comprend le poids de l’objet, tout équipement qui y est installé et les effets potentiels des conditions météorologiques et des personnes. Les charges créées par le poids de la structure sont normalement appelées charges statiques, et les charges provenant des occupants ou des effets météorologiques sont appelées charges vives. Les architectes et les ingénieurs doivent inclure toutes les charges possibles et les facteurs de sécurité adéquats dans la conception structurelle pour éviter les ruptures de charge.
En prenant un bâtiment comme exemple, la charge statique du bâtiment peut inclure la charpente métallique, les sols et les murs intérieurs. Tout équipement installé pour soutenir les opérations du bâtiment, tel que l’équipement de chauffage et de climatisation, l’éclairage et la plomberie, doit être ajouté aux calculs de charge statique. Ces facteurs n’égalent que la charge structurelle d’un bâtiment vide et sont bien inférieurs aux exigences minimales de conception sécuritaire.
Des charges supplémentaires proviennent du mobilier, du matériel de bureau portatif et des effets personnels apportés au bâtiment. Les personnes qui travaillent dans le bâtiment et les visiteurs sont une charge vive en constante évolution qui doit être structurellement supportée par le bâtiment. Les vents, la neige ou les fortes pluies peuvent ajouter un poids important à la structure du bâtiment et doivent être inclus dans les calculs de charge structurelle.
De nombreux gouvernements émettent des exigences de charge minimale pour différents types d’opérations de construction. Un immeuble de bureaux peut avoir des exigences de charge différentes d’une opération de fabrication avec de gros équipements positionnés sur les étages. Une autre considération pour les bâtiments industriels est l’effet des vibrations sur le bâtiment, et les calculs de charge structurelle vibratoire doivent être effectués avec un renforcement supplémentaire du bâtiment et des fondations.
L’équipement en mouvement a également des considérations de charge structurelle en raison des effets des vibrations et des chocs. Les aéronefs ont de grandes charges créées par les effets de l’air sur les ailes et la surface extérieure. Les passagers et les bagages ajoutent des charges supplémentaires qui doivent être supportées par le fuselage ou la carrosserie de l’avion, et les ailes qui soulèvent toute la structure. La turbulence, les décollages et les atterrissages sont des charges de choc dynamiques qui peuvent ajouter des contraintes importantes sur de courtes périodes et doivent être prises en compte dans la conception des aéronefs. Des charges de choc similaires se produisent sur les camions et les voitures lorsqu’ils roulent sur des routes accidentées, et le châssis et la suspension du véhicule doivent absorber ces contraintes.
Les ponts ont des considérations de charge structurelle différentes, car ils sont souvent soutenus uniquement à chaque extrémité ou avec des piliers ou des colonnes de support réguliers. Le trafic en mouvement crée des contraintes de flexion dans les sections de chaussée qui ne sont pas soutenues et peut entraîner des contraintes de vibration appelées harmoniques qui peuvent endommager la structure. Les ponts nécessitant des sections non supportées plus longues utilisent souvent des câbles ou d’autres supports pour transférer les charges aux piliers de fondation ou aux colonnes de support du pont principal. Les supports de câbles permettent à la structure du pont d’être plus légère, car la structure elle-même n’a pas à supporter l’ensemble du pont et toutes les charges vives.
Les conditions météorologiques peuvent créer des charges importantes sur les structures et peuvent être un facteur de conception majeur dans les régions du monde où les vents sont forts ou les chutes de neige sont abondantes. La vitesse du vent augmente avec la hauteur au-dessus du sol, ce qui, dans les zones sujettes aux ouragans, peut créer une charge importante contre l’extérieur et la structure intérieure d’un bâtiment. Les fortes pluies qui se produisent souvent pendant les tempêtes tropicales peuvent ajouter encore plus de charge qui doit être absorbée par le bâtiment. Depuis le début du 20e siècle, de nombreux gouvernements ont des exigences de conception de charge structurelle pour les zones d’ouragan, et sont révisées de temps en temps car les tests et l’enquête sur les dommages causés par les tempêtes permettent de mieux comprendre la contrainte du vent.