Proiectarea oricarei structuri este fundamentul creatiei, facute de mana omului. Designul este procesul ce implica imaginatie si planificare a crearii obiectelor/cladirilor. Este un concept vast si poate varia in functie de domeniu si de cladirea proiectata.
Designul structural este acea parte a ingineriei in care inginerii structuristi creeaza forma si rezistenta structurii construite de echipa de executie. Este un domeniu foarte specializat de inginerie civila. Proiectarea structurala este importanta deoarece structurile sunt destinate habitatului uman si utilizarilor aferente pentru diferite activitati umane, iar siguranta structurala este extrem de importanta, deoarece totul depinde de adecvarea structurii.
Procesul de proiectare al oricarei structuri incepe cu selectia materialelor fata de tehnologia de constructie. Prin urmare, proiectarea structurala implica specificatiile sigure, durabile si economice ale structurii, inclusiv materialele, tehnologia, geometria, dimensiunea elementelor structurale suficiente pentru a suporta sarcinile structurii in timpul perioadei de viata a structurii.
Daca structura nu este proiectata corespunzator, incluzand selectia corespunzatoare a materialelor si tehnologiei sau daca structura care s-a proiectat este supusa la o sarcina excesiva decat limita specificata, cladirea probabil va indeplini functia prevazuta cu posibile daune atat asupra structurii, cat si asupra duratei de viata, inclusiv deteriorare totala.
Evaluarea Proiectarii Structurale
Istoria ingineriei structurale contine, de asemenea, inregistrarile de prabusire si defectiune a structurilor inclusiv studiile si cercetarile asupra acestora. Prin urmare, proiectarea structurala necesita un studiu atent. Proiectele moderne meticuloase au evoluat cu instrumente de calcul sofisticate, iar pentru calculator analize matematice detaliate si calcule uniforme.
Rolul proiectantului structural este foarte important pentru ca de el depinde siguranta vietii umane, pentru toti pe toata durata de viata a cladirii.
Importanta sistemului structural
Pot exista diferite sisteme structurale, cum ar fi structura in cadre sau structura din zidarie portanta. Pentru structurile in cadre se poate folosi otel, beton armat, stalpi din lemn etc. Structura este formata din diferite componente: fundatie, perete, grinda, stalp sau placa. Deci, procesul de proiectare incepe cu selectia atat a materialului si a tehnologiei, dar si a sistemului structural, care este de baza si cel mai important.
Asadar, este esential pentru un inginer structural sa aiba cunostinte cu privire la proprietatile si comportamentul diferitelor materiale care se vom folosi in constructii. Alegerea materialului depinde de disponibilitate, cost, in timp ce tehnologia va depinde de disponibilitatea fortei de munca calificate si de instalatiile si masinile necesare.
Odata ce selectia materialelor si a tehnologiei este facuta, se trece la analiza dimensiunilor sectiunii transversale, inclusiv cadrul masurilor constructive. Inginerii structurali trebuie sa aiba cunostinte despre tehnicile de analiza structurala pentru a le aplica cu succes. Inginerii structuristi trebuie sa inteleaga si sa vizualizeze stabilitatea si rezistenta structurii.
Procesul de proiectare structurala
Proiectarea structurala detaliata include determinarea rezistentei si stabilitatii structurii care urmeaza sa fie construita pe baza cerintelor fizice ale cladirii. Include, de asemenea, o intelegere a performantei structurale.
Procesul de proiectare structurala determina:
- Geometria structurii
- Cadre structurale atat orizontale, cat si verticale, adica traseul sarcinii
- Dimensiunile cele mai potrivite ale diferitelor elemente
- Detalii ale elementelor structurale si imbinarilor
- Metode si tehnologie de constructie
Structura trebuie proiectata pentru o anumita perioada de viata.
Procesul de proiectare necesita nu numai imaginatie si gandire conceptuala, ci, practic, necesita cunostinte de mecanica de baza, inclusiv fizica si chimia materialelor. Si, de asemenea, cunoasterea temeinica a aspectelor practice, cum ar fi mecanica de baza, codurile de proiectare recente si regulamentele pentru proiectarea structurala in siguranta. In cazul in care o structura se defecteaza din cauza constructiei defectuoase sau prin folosirea materialelor de proasta calitate, legislatia poate proteja proiectantul de orice responsabilitate, daca este cazul, numai daca acesta a respectat toate liniile directoare ale parametrilor proiectarii. Este important ca orice structura care urmeaza sa fie construita sa satisfaca nevoia si eficienta pentru care este destinata si sa fie durabila pentru perioada de viata dorita.
Proiectarea oricarei structuri este clasificata in doua tipuri:
- Design functional
- Design structural
Design functional
Structura care urmeaza sa fie construita trebuie sa serveasca scopului de baza pentru care urmeaza sa fie utilizata, aceasta inseamna ca structura trebuie sa fie capabila sa ofere protectie ocupantilor de intemperii (caldura, ploaie si frig), pericole naturale (inundatii, cutremur, si furtuna), zgomot, animale si multe altele. Inseamna ca trebuie sa fie capabil sa ofere siguranta structurii cat si ocupantilor din toate punctele de vedere. Structura trebuie sa ramana stabila in timpul pericolelor naturale, cum ar fi cutremur, inundatie, ciclon. De asemenea, structura nu trebuie sa provoace nesiguranta pentru ocupanti.
Proiectarea structurii trebuie facuta in asa fel incat sa ofere un aspect placut. Cladirea trebuie sa ofere un mediu placut atat in interior, cat si in exterior.
Planificarea functionala a unei cladiri include si amenajarea corespunzatoare a incaperii pentru a satisface nevoia clientului, iluminat, ventilatie buna, vedere fara obstacole in cazul unei sali de spectacole sau teatru. Odata realizata proiectarea functionala a structurii, incepe procesul de proiectare structurala.
Proiectare structurala
Proiectarea unei structuri implica studiul acesteia din punct de vedere al rezistentei si al utilitatii sale. Aceasta inseamna ca structura se afla in starea in care este inca considerata utila. In proiectarea structurala, pentru sarcina data, geometria este verificata, asigurata si aprobata. Este un proces de a afla daca sectiunea selectata ar putea suporta diferitele sarcini fara defectiune, adica prabusire, deteriorare si chiar deformare sau vibratii.
In proiectarea structurala odata ce sunt cunoscute reactiile obtinute din analiza, se incepe procesul de realizare proiect structura. Se verifica daca geometria selectata si dimensiunea indeplinesc sau nu criteriile de sarcina de proiectare. Daca nu atunci, se schimba dimensiunile elementului si se reproiecteaza. Procesul este continuat pana cand criteriile de proiectare sunt indeplinite in totalitate, adica tensiunile din element nu depasesc limitele admisibile si deformarea admisibila.
Obiectivul principal al proiectarii structurale este de a produce o structura care este capabila sa reziste la toate sarcinile aplicate si sa asigure nevoile de baza ocupantilor fara defectiuni pe durata de viata. Si, de asemenea, pentru a crea structura cu siguranta si functionabilitate acceptabile sub efectul sarcinilor si actiunilor relevante pe durata de viata a structurii. Deci, proiectarea structurala urmareste practic sa asigure rezistenta, stabilitatea, functionalitatea, siguranta si durabilitatea structurii pe durata de viata prevazuta, fara defectiuni, cu reparatii si intretinere minima.
