kuormituslaskelmia

Kuormituslaskelmat ovat prosessi, jossa rakenteiden ja laitteiden suunnittelussa määritetään ne voimat ja momentit, joita ne joutuvat kantamaan sekä niiden aikainen esiintyminen ja jakauma. Tavoitteena on varmistaa rakenteen turvallisuus, toimivuus ja pitkäikäisyys ottaen huomioon käyttö- ja ympäristöolosuhteet sekä suunniteltu kuormitusprofiili.

Tyypilliset kuormat jaotellaan staattisiin ja dynaamisiin. Staattiset kuormat sisältävät omakuorman, eli rakenteen tai laitteiden omapainon, sekä käyttökohdekuormat kuten ihmisten ja kaluston aiheuttamat kuormat. Ympäristökuormat kuten lumi- ja tuulikuormat vaikuttavat ulkoapäin. Dynaamiset kuormat johtuvat esimerkiksi tärinöistä, iskusetuksista tai liikkuvasta kuormituksesta, ja ne voivat olla tilapäisiä tai toistuvia. Seismiset kuormat voivat tarpeen mukaan sisältyä suunnitteluun.

Prosessi alkaa kuormien lähteiden tunnistamisella ja niiden suuruuksien, jakaumien ja kestojakaumien määrittämisellä. Seuraavaksi käsitellään kuormien aikakaudet (vakaa, käyttö- tai tilapäinen) ja laaditaan kuormien yhdistelmät, joista lasketaan voimat, muodonmuutokset ja jännitteet. Tulokset vertaillaan rakenteen kapasiteettiin ja turvallisuusvaatimuksiin. Tarvittaessa suoritetaan lisäanalyysi, esimerkiksi dynaaminen tai epälineaarinen laskenta.

Standardit ja ohjeet ohjaavat kuormituslaskelmia. Eurokoodit (EN 1990–EN 1999) määrittävät mitoituksen periaatteet ja kuormayhdisteet, kun taas Suomessa sovelletaan RakMk- ja SFS-standardeja sekä kansallisia tarkennuksia. Suunnittelussa käytetään sekä analyyttisiä että numeerisia menetelmiä, kuten finite element -analyysiä, ja otetaan huomioon epävarmuudet ja turvallisuuskerroinlaskelmat. Kuormituslaskelmat koskettavat rakennuksia, siltoja, koneita ja teollisuuslaitteita sekä muita rakenteellisia järjestelmiä.