pistekuormitukseen

Pistekuormitus, tai statiikassa usein pistekuormitus, tarkoittaa voimaa, joka kohdistuu rakenteeseen tai sen jäseneen yhdelle tietyllä pisteellä. Se on yksittäinen, erittäin suurpiirteinen kuorma, toisin kuin jakautunut kuorma, joka jaetaan tasaisesti alueelle. Pistekuormitus on yleinen käsite rakenteiden suunnittelussa ja analyysissä.

Ominaisuudet ja ilmentyminen: Pistekuormitus määritellään sen suuruudella sekä suunnalla (esimerkiksi pystysuunnassa ylös/alas tai vaakasuunnassa). Rakenteen analyysissä kyseinen voima voidaan kohdistaa tietylle pisteelle tai solmulle (nodelle) FEM-mallissa, jolloin voima esitetään yksikkönä Newtonina tai kiloneutonina. Kuormituksen suuruus ja suunta sekä sen hetkisessä tilanteessa oleva sijainti määrittävät rakenteeseen kohdistuvat reaktiovoimat ja sisäiset kuntopisteet.

Mallinnus ja rajoitteet: Pistekuormitus on ideaalinen, joskus teoreettinen kuvio. Todellisissa rakenteissa kuorma voi jakautua pienellä alueella, jolloin singulariteetit ja erittäin suuret paikalliset jännitykset voivat syntyä tarkassa matematiikassa. Siksi rakenteita mallittaessa pistekuormitus voidaan midäen hyödyntää nodal-voimana tai korvata lyhyellä jakautuneena kuormituksena, jotta arvoja saataisiin järkevästi laskettua. Finit elementti -malleissa kuorma annetaan yleensä nodellina tai piste-alueen laskelmointiin sopivana jakaumana.

Esimerkki: Tukevalla suorakulmaisella palkilla, pituus L, pistekuormitus P kohdassa etäisyydellä a vasemmalta tuelta. Reaktiot vasemmalta tuelta R_A = P(L − a)/L ja oikealta R_B = P a / L. Taivutusmomentin maksimikohta M_max = P a (L − a) / L.

Käytännössä pistekuormitukset ovat keskeisiä rakennus- ja koneenrakenteissa; suunnittelussa huomioidaan tarvitut tukivaraukset, jäännösmuodon vaikutukset sekä mahdolliset väsymys- ja kiinnitysvaatimukset. normasäädöksissä sekä kansainvälisissä standardeissa määritellään, miten pistekuormituksia tulee käsitellä eri rakenteissa sekä miten ne vaikuttavat lujuus- ja turvallisuusvaatimuksiin.