Mikä on rakenteellinen terässuunnittelu?

Teräs on nykyään maailman yleisimmin käytetty rakennusmateriaali. Sen lujuus-paino-suhde, kestävyys, joustavuus, taipuisuus, ympäristöystävällisyys ja yksinkertainen esteettinen vetovoima ovat yli 100 vuoden ajan keksinnöstään vahvistaneet teräksen käytännöllisesti katsoen jokaisen olemassa olevan suuren kaupallisen rakenteen kiinteäksi rakenneosaksi. Teräksen kestävyys ja monipuolisuus mahdollistavat nämä modernin sivilisaation kalusteet pilvenpiirtäjistä siltoihin, autoista laivoihin, putkilinjoista rakettitelineisiin.

Tietenkin teräksen tulon myötä tuli teräsrakenteisen suunnittelun käsite. Jotta teräsrakenteiden geometriset kokoonpanot, esimerkiksi teräspilvenpiirtäjän rakentamiseen liittyvät eri tekijät, olisi oikein pystytettävä, ne on laskettava ja puhdistettava usein ennen käytettävän teräksen valamista. Teräsrakenteen edetessä ideasta rakentamiseen teräsrakennesuunnittelija on ensimmäisten joukossa rakennusalan ammattilaisten joukossa.

Rakenteellisen terässuunnittelun olennainen osa, toisin kuin arkkitehtisuunnittelu, on teräsrakennuksen, sillan, ajoneuvon, tornin jne. Rakenteellisen koskemattomuuden varmistaminen. luottaminen kaavoihin, jotka kuvaavat muun muassa teräspalkkien, pylväiden, tukien, liittimien ja ripustimien jännityskestävyyttä ja kantavia tekijöitä, sekä geometristen muotojen ja rakentamisen matematiikan laaja hallinto. Jos jokin suunnittelu- tai fyysisistä osista epäonnistuu, katastrofi on väistämätön tulos. Esteettiset näkökohdat ovat suoraan arkkitehdin lähtökohtia, eivätkä ne vaikuta rakenteen teräsrunon asianmukaiseen toimintaan.

Rakenteellinen terässuunnittelu on kehittynyt keskittymästä pelkästään sen jäykkyyteen, jonka teräs voi tarjota ja antaa rakenteen, teräsrakenteiden rakenteelliseen joustavuuteen liittyviin etuihin, joiden ansiosta rakenne kestää paremmin luonnon ja ihmisen rasituksia. Mielenkiintoista on, että tärkein sysäys tälle rakenteellisen teräsrakenteen kehitykselle oli maanjäristykset. Monikerroksisten teräsrakenteiden ja pitkien teräsvälejen alustava suunnittelu perustuu yleensä ensin siihen, kuinka tehokkaasti rakenne kestää suuren maanjäristyksen. Tuulenkestävyys on myös tärkeä tekijä korkeiden teräsrakenteiden suunnittelussa ja rakentamisessa, samoin kuin terrorismi.

Alkuvaiheessa teräsrakenteinen muotoilu toteutettiin tuntikausia kestäneen fyysisen laskennan, luonnoksen ja usein yrittämisen ja erehdyksen avulla. Teräksen laadun parantuessa teräsrakenteiden suunnittelun mekaniikka on parantunut. Tietokoneavusteinen suunnittelu (CAD) on ehkä innovatiivisin ja tehokkain työkalu teräsrakenteiden suunnittelun edistämisessä, mikä vapauttaa rakennusinsinöörin fyysisen laskennan ja käsin piirtämisen aiheuttamasta väsymyksestä ja virheestä. CAD takaa paljon nopeamman ja paljon tarkemman suunnitteluprosessin huomattavasti halvemmalla.