Strukturteknik

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 19. december 2021; checks kræver 15 redigeringer .

Strukturel teknik er en videnskabelig (ingeniør) disciplin [1] , der analyserer og forudsiger egenskaberne af en struktur baseret på de kendte egenskaber af dens komponenter (strukturelle elementer) [  2 ] .

Som en gren af ​​byggebranchen beskæftiger sig konstruktionsteknik med design og konstruktion af store bygninger og konstruktioner (f.eks. broer, fabrikker, tårne, stadioner). Bygningsingeniørens opgaver omfatter blandt andet undersøgelse af materialers egenskaber, vurdering af fremtidige belastninger på konstruktionen og at finde den mest optimale balance mellem konstruktionens arkitektoniske og funktionelle fordele samt fremtidig reparation og vedligeholdelse. omkostninger [3] [4] .

Konstruktionsteknik kan bruges i design af mekaniske, rumfarts- og nanoskalastrukturer og kan også anvendes i medicin (til fremstilling af medicinsk udstyr kræver dets design en dyb forståelse af konstruktionsteknik).

Strukturteknisk teori er baseret på anvendte fysiske love og empirisk viden om forskellige materialers og geometriers strukturelle karakteristika . Konstruktionsteknik bruger en række relativt simple strukturelle elementer til at bygge komplekse strukturelle systemer. Designingeniører er ansvarlige for den kreative og effektive brug af værktøjer, strukturelle elementer og materialer for at nå disse mål.

Evolution

Konstruktionsteknik går tilbage til 2700 f.Kr., da Imhotep , den første ingeniør kendt ved navn i historien, byggede Farao Djosers trinpyramide . Pyramider var de mest almindelige store strukturer bygget af antikke civilisationer, fordi pyramidens strukturelle form i sagens natur er stabil og kan skaleres næsten i det uendelige (i modsætning til de fleste andre strukturelle former, som ikke kan øges lineært i størrelse med stigende belastning).

Obelisker i Egypten havde også en struktur og blev placeret i specielle gruber.

Den strukturelle stabilitet af en pyramide, selvom den opnås hovedsageligt ved dens form, afhænger også af styrken af ​​den sten, den er bygget af, og dens evne til at bære vægten af ​​stenen over den. Kalkstensblokke tages ofte fra et stenbrud nær byggepladsen og har en trykstyrke på 30 til 250 MPa (MPa=Pa*10^6). Derfor stammer den strukturelle (strukturelle) styrke af pyramiden fra materialeegenskaberne af de sten, som den er bygget af, og ikke fra pyramidens geometri.

Gennem antikkens og middelalderens historie blev det meste af arkitektonisk design og konstruktion udført af håndværkere , såsom murere og tømrere, der blev bygmestre. Strukturel ingeniørteori eksisterede endnu ikke, og forståelsen af, hvordan disse strukturer blev skabt, var ekstremt begrænset og næsten udelukkende baseret på empiriske data om "hvad der virkede før." Viden blev holdt af laugene og blev sjældent afløst af præstationer. Strukturerne var gentagne, og opskaleringen var gradvis.

Der er ingen registreringer af de første beregninger af konstruktionselementers styrke eller opførsel af konstruktionsmaterialer, men erhvervet som civilingeniør tog ikke form før efter den industrielle revolution og nytænkning af beton. De fysiske videnskaber, der ligger til grund for konstruktionsteknik, begyndte at udvikle sig under renæssancen og har siden udviklet sig til datalogi, der først dukkede op i 1970'erne.

Strukturelt bygningsdesign

Konstruktionsteknik (bygningsteknik, bygningsdesign) omfatter al konstruktionsteknik relateret til design af bygninger og konstruktioner. Det er en gren af ​​strukturelt design tæt forbundet med arkitektur.

I dag er strukturel bygningsdesign (strukturel bygningsteknik) sammen med arkitektonisk teknik et af de mest almindelige områder inden for byggeri og arkitektur .

Strukturel styrke

Strukturel styrke er et begreb  inden for konstruktionsteknik og mekanik , et af kendetegnene ved bygninger og strukturer. Angiver styrken af ​​konstruktionsmaterialet under hensyntagen til strukturelle, teknologiske og operationelle faktorer. Strukturel styrke kan bestemmes af fire hovedkriterier: strukturens mekaniske stivhed, materialets styrke, strukturens pålidelighed og holdbarhed.

Høj styrke i sig selv er endnu ikke en tilstrækkelig indikator for kvaliteten af ​​materialet og dets egnethed til fremstilling af et bestemt design. For at sikre materialets ydeevne er en kombination af tilstrækkelig høj styrke, duktilitet, lav temperatur skørhedstærskel og lignende nødvendig. I denne henseende bruger de i moderne teknologi sammen med styrkeindikatorerne opnået under standardprøvning af prøver, som er karakteristisk for den såkaldte samlede styrke af materialet, et sådant koncept som strukturel styrke, der forstås som et sæt af indikatorer, der bestemmer ydeevnen af ​​et materiale i et bestemt design med givne driftsbetingelser.

De generelle principper for valg af kriterier for vurdering af strukturel styrke er analogien af ​​typen af ​​spændingstilstand i testprøver og produkter; betingelser for testning af prøver og driftsbetingelser ( temperatur , miljø, påfyldningsprocedure osv.), samt arten af ​​destruktionen og typen af ​​destruktion i prøven og produktet.

Som et resultat af mekanisk prøvning af standardiserede prøver af materialer ved hjælp af testmaskiner opnås følgende egenskaber:

Alle karakteriserer materialets samlede styrke, uanset designformål og driftsbetingelser. Højtydende egenskaber for delen kan sikres ved at tage hensyn til alle de funktioner, der finder sted under driften af ​​delen, og bestemme dens strukturelle styrke.

Strukturel styrke er et komplekst koncept, der indeholder både egenskaberne ved selve materialet og pålideligheden og holdbarheden af ​​dets drift i en ægte struktur. Uoverensstemmelsen mellem strukturel styrke og materialestyrke, bestemt på en prøve ved hjælp af testmaskiner, afhænger af:

Strukturel styrke vurderes på grundlag af beregninger ved hjælp af metoderne fra teorien om elasticitet, plasticitet, krybning og udholdenhed af materialer, metoder til brudmekanik. Der er også eksperimentelle undersøgelser. Strukturel styrke er en af ​​de vigtigste egenskaber ved konstruktionsmaterialer i konstruktionsteknik.

Designet af en bygning bygges primært gennem kreativ manipulation af materialer og former, samt underliggende matematiske og videnskabelige ideer, for at opnå et mål, der opfylder dens funktionelle krav og er strukturelt sikkert, når det udsættes for alle de belastninger, det kan forvente. Dette er lidt anderledes end arkitektonisk design, som er drevet af kreativ manipulation af materialer og former, masse, rum, volumen, tekstur og lys for at opnå et æstetisk , funktionelt og ofte kunstnerisk resultat.

Arkitekten er normalt hoveddesigner af bygningerne, mens bygningsingeniøren arbejder som underrådgiver. I hvor høj grad hver disciplin faktisk leder projektet er meget afhængig af typen af ​​struktur. Mange strukturer er strukturelt enkle og arkitektonisk drevne, såsom højhuse kontorbygninger og boliger, mens andre strukturer, såsom trækkonstruktioner, er stærkt afhængige af deres form for deres styrke, og ingeniøren kan gøre en større forskel i at påvirke form..

Bygningens udformning skal sikre, at den kan stå sikkert, fungere uden for stor nedbøjning eller bevægelse, hvilket kan medføre træthed af konstruktionselementer, revner og brud på armering eller skillevægge, gener for beboerne. En konstruktionsingeniør skal overveje bevægelser og kræfter forårsaget af temperatur, revner og stress. Det skal også sikre, at strukturen kan bygges væsentligt inden for materialernes tilladte fremstillingstolerancer. Det strukturelle design af en moderne bygning kan være ekstremt komplekst og kræver ofte et stort team at fuldføre.

Hovedfag i konstruktionsteknik for bygninger omfatter:

Se også

Noter

  1. ↑ 7 mest efterspurgte erhverv i verden . Bureau "Direkte Samtale" . Hentet 18. marts 2019. Arkiveret fra originalen 09. marts 2019.
  2. ↑ Alexander Zagoskin. Kvantecomputere, kvanteteknik og kvanteteknologi . Diskussion Scientific Club Science NUST "MISiS" (12. september 2017). Hentet 18. marts 2019. Arkiveret fra originalen 14. marts 2019.
  3. ↑ Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften. Lehre und Forschung an der ETH Zürich: Eine Festschrift zum 150-Jahr-Jubiläum  (tysk) . - Springer Science & Business Media , 2005. - S. 35 -. — ISBN 978-3-7643-7533-1 .
  4. ↑ David Blockley. Strukturteknik: En meget kort introduktion  . — Oxford University Press , 2014. — S. 18—. — ISBN 978-0-19-165209-7 .
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger