Что такое проектирование металлоконструкций?

Сталь сегодня является наиболее распространенным строительным материалом в мире. Благодаря соотношению прочности и веса, долговечности, эластичности, гибкости, экологичности и простой эстетической привлекательности за 100 с лишним лет, прошедших с момента ее изобретения, сталь стала неотъемлемым конструкционным компонентом практически каждой крупной коммерческой структуры. От небоскребов до мостов, от автомобилей до кораблей, от трубопроводов до ракетных установок — долговечность и универсальность стали делают возможными эти приспособления современной цивилизации.

Конечно, с появлением стали появилась концепция конструкции из конструкционной стали. Чтобы быть правильно возведенными, геометрические конфигурации стальных конструкций, различные факторы, влияющие, например, на строительство стального небоскреба, должны быть рассчитаны и уточнены, часто еще до того, как будет отлита используемая сталь. В процессе строительства стальной конструкции от идеи до возведения инженер по стальным конструкциям является одним из первых экспертов, привлекаемых к процессу строительства.

Существенным элементом проектирования металлоконструкций, в отличие от архитектурного проектирования, является обеспечение структурной целостности стального здания, моста, транспортного средства, башни и т. д. Проектирование металлоконструкций включает в себя знакомство с различными типами стали и сплавов на ее основе, опора на формулы, отражающие коэффициенты прочности и несущей способности, среди прочего, стальных балок, колонн, раскосов, соединителей и подвесок, а также обширное владение геометрическими формами и строительной математикой. Если какой-либо элемент конструкции или физический компонент выйдет из строя, неизбежным результатом станет катастрофа. Эстетические соображения напрямую зависят от архитектора и не имеют никакого отношения к надлежащему функционированию стального каркаса конструкции.

Конструкция конструкционной стали эволюционировала от концентрации исключительно на жесткости, которую сталь может обеспечить и действительно обеспечивает конструкции, к преимуществам, которые сталь обеспечивает в структурной гибкости, позволяя конструкции лучше противостоять нагрузкам природы и человека. Интересно, что основным толчком для этой эволюции в конструкции конструкционной стали были землетрясения. Предварительный проект многоэтажных стальных конструкций и длинных стальных пролетов обычно в первую очередь основывается на том, насколько эффективно конструкция выдержит сильное землетрясение. Сопротивление ветру также является важным фактором при проектировании и строительстве высоких стальных конструкций, как и терроризм.

В зачаточном состоянии проектирование металлоконструкций выполнялось часами кропотливых физических расчетов, черчения и, очень часто, методом проб и ошибок. По мере того, как качество самой стали улучшалось, улучшалась и механика проектирования конструкционной стали. Компьютерное проектирование (САПР) — это, пожалуй, самый инновационный и эффективный инструмент в развитии проектирования стальных конструкций, избавляющий инженера-строителя от утомительной работы и ошибок, присущих физическим расчетам и ручному черчению. САПР обеспечивает гораздо более быстрый и точный процесс проектирования при значительно меньших затратах.