Desain Struktural

desain struktural
Pemilihan bahan dan jenis anggota , ukuran, dan konfigurasi untuk membawa beban dengan cara yang aman dan berguna . Secara umum, desain struktural menyiratkan rekayasa benda diam seperti bangunan dan jembatan , atau benda-benda yang mungkin mobile tetapi memiliki bentuk yang kaku seperti lambung kapal dan frame pesawat. Perangkat dengan bagian-bagian yang direncanakan untuk bergerak dengan hubungan satu sama lain ( hubungan ) umumnya ditugaskan untuk bidang desain mekanik .
Desain struktural melibatkan setidaknya lima tahap yang berbeda dari pekerjaan : persyaratan proyek, bahan , skema struktural , analisis , dan desain . Untuk struktur yang tidak biasa atau bahan fase keenam , pengujian , harus dimasukkan. Fase ini tidak dilanjutkan dalam perkembangan kaku , karena bahan yang berbeda dapat sangat efektif dalam skema yang berbeda , pengujian dapat mengakibatkan perubahan desain , dan desain akhir ini sering dicapai dengan memulai dengan desain perkiraan kasar , kemudian perulangan melalui beberapa siklus analisis dan desain ulang . Seringkali , beberapa alternatif desain akan membuktikan cukup dekat dalam biaya , kekuatan , dan serviceability . Insinyur struktur , pemilik , atau pengguna akhir maka akan membuat pilihan berdasarkan pertimbangan-pertimbangan lain .
Sebelum memulai desain , insinyur struktur harus menentukan kriteria kinerja yang dapat diterima . Beban atau kekuatan untuk menolak harus disediakan . Untuk struktur khusus ini dapat diberikan secara langsung , seperti ketika mendukung sepotong dikenal mesin , atau crane kapasitas dikenal . Untuk bangunan konvensional , kode bangunan diadopsi pada kota , kabupaten , atau tingkat negara memberikan persyaratan minimum desain untuk beban hidup ( penghuni dan perabot , salju di atap , dan sebagainya ) . Insinyur akan menghitung beban mati ( struktur dan dikenal , intallations permanen ) selama proses desain . Untuk struktur untuk menjadi berguna atau berguna , defleksi juga harus dijaga dalam batas-batas , karena mungkin untuk struktur yang aman menjadi tidak nyaman " membal . " Batas defleksi sangat ketat diatur pada dukungan untuk mesin , karena sinar sag dapat menyebabkan driveshafts menekuk , bantalan untuk membakar keluar , bagian untuk misalign , dan overhead crane untuk kios . Beam kekakuan juga mempengaruhi lantai " bounciness , " yang dapat mengganggu jika tidak dikontrol . Selain itu, defleksi lateral, bergoyang , atau melayang gedung-gedung tinggi sering diadakan dalam waktu kurang lebih height/500 ( 1/500 dari tinggi bangunan ) untuk meminimalkan kemungkinan gerak ketidaknyamanan penghuni di lantai atas pada hari-hari berangin . Lihat Banyak , dinamis , Beban , melintang
Kemajuan teknologi telah menciptakan banyak bahan baru seperti serat karbon dan boron komposit yang diperkuat serat , yang memiliki kekuatan yang sangat baik , kekakuan , dan strenth -to -weight properti . Namun, karena biaya tinggi dan teknik fabrikasi yang sulit atau tidak biasa dibutuhkan , komposit kaca diperkuat seperti fiberglass yang lebih umum , tetapi terbatas untuk aplikasi ringan dimuat . Bahan utama yang digunakan dalam desain struktural lebih sederhana dan termasuk baja , aluminium , beton bertulang , kayu , dan batu . Lihat bahan komposit , Masonry , Precast beton , beton pratekan , beton bertulang , bahan Struktural
Dalam struktur yang sebenarnya , berbagai kekuatan yang dialami oleh anggota struktural , termasuk ketegangan , kompresi , lentur ( bending ) , geser , dan torsi ( memutar ) . Namun, skema struktural yang dipilih akan mempengaruhi yang kekuatan ini paling sering terjadi , dan ini akan mempengaruhi proses pemilihan material . Lihat Shear , Torsion
Analisis struktur diperlukan untuk menjamin stabilitas ( keseimbangan statis ) , menemukan kekuatan anggota untuk dilawan , dan menentukan defleksi . Hal ini membutuhkan bahwa konfigurasi anggota , ukuran anggota perkiraan , dan sifat material diketahui atau diasumsikan . Aspek analisis meliputi: keseimbangan , stres , ketegangan , dan modulus elastis , linearitas , plastisitas , dan kelengkungan dan pesawat bagian . Berbagai metode digunakan untuk melengkapi analisis.
Setelah struktur telah dianalisis ( dengan menggunakan geometri sendiri jika analisis adalah menentukan, atau geometri ditambah diasumsikan ukuran anggota dan bahan jika tak tentu ) , desain akhir dapat dilanjutkan . Lendutan dan tegangan yang diijinkan atau kekuatan ultimate harus diperiksa terhadap kriteria disediakan baik oleh pemilik atau oleh kode bangunan yang mengatur . Keselamatan pada beban kerja harus dihitung . Beberapa metode yang tersedia, dan pilihan tergantung pada jenis bahan yang akan digunakan . Setelah skema memuaskan telah dianalisis dan dirancang untuk berada dalam kriteria proyek , informasi harus disajikan untuk fabrikasi dan konstruksi . Hal ini biasanya dilakukan melalui gambar , yang menunjukkan semua dimensi dasar , bahan , ukuran anggota , beban diantisipasi digunakan dalam desain , dan pasukan diantisipasi yang akan dilakukan melalui koneksi .