¿Por qué los ingenieros reducen la carga viva al diseñar una columna?

Isaac y Asafa han dado buenas respuestas. Simplemente lo expresaré en términos simples. Cuando se diseña una estructura, debe considerar dos tipos de cargas, cargas por gravedad y cargas laterales. En lo que respecta a las cargas por gravedad, tiene lo siguiente: Peso propio, cargas muertas superpuestas (muros no portantes, tabiques livianos, acabados de piso, yeso, servicios, …), cargas de nieve, cargas de lluvia, cargas de fluidos, plantaciones ( Arena, árboles, …) y cargas vivas. Las cargas vivas se consideran de acuerdo con los códigos de construcción. Si considera las cargas estadounidenses y europeas, la carga viva para un edificio residencial se toma como 2 KPa, que es de 200 Kg / m2 o en unidades en inglés, 40 psf (libras por pie cuadrado).

La carga viva suele ser personas, muebles, equipos móviles, …
Ahora, si lo piensa detenidamente, no hay forma de que tenga 1 400 libras de hombre, incluso 10 pies cuadrados. Especialmente cuando está considerando grandes áreas tributarias. El código IBC sugiere que cuando el área soportada por una columna en un piso en particular excede los 36 m2, entonces se le permite reducir la carga viva porque no hay forma de que tenga 200 kg / m2 en cada 1 m2. m de los 36 Sq.m.

Lo que es aún más interesante es que los códigos japoneses (asiáticos) consideran 150 Kg / m2 como carga viva en edificios residenciales. Obviamente esto tiene sentido.

El esfuerzo de compresión axial en las columnas del edificio causado por cargas vivas es el esfuerzo acumulativo de las cargas vivas en cada piso que soporta la columna. Por lo tanto, la variación de la compresión axial en una columna de varios pisos causada por cargas vivas se vuelve más pequeña que la variación de la compresión axial en
una columna de una sola historia a medida que aumenta el número de pisos soportados, porque se promedia la variación en cada piso. Por lo tanto, al calcular la compresión axial causada por cargas vivas, la carga viva de diseño se puede reducir de acuerdo con el número de historias soportadas por la columna.

Las cargas vivas se reducen según los métodos estocásticos (probabilidad). El principio de control es que a medida que aumenta el tamaño del área de carga, la probabilidad de que toda el área se cargue por completo en una instancia disminuye.

Un ejemplo debería ayudar a ilustrar el punto. En un edificio muy alto, una columna en la base del edificio soportará muchos pisos por encima. Es razonable suponer que en algunos casos algunos de los pisos estarán muy cargados, tal vez cuando se esté lanzando una fiesta. Incluso podría ocurrir en varios pisos en todo el edificio. Sin embargo, las probabilidades de que cada piso tenga una fiesta masiva en el mismo momento exacto son extremadamente pequeñas y, por lo tanto, se toma una reducción razonable en la carga en vivo. Esta es una práctica normal y segura. Diseñar para cargas vivas completamente no reducidas en todos los pisos sería excesivamente conservador.