Strukturtechnik ist ein Feld der Technik, die sich mit der Analyse und dem Design von Strukturen befasst, die unterstützen oder Lasten widerstehen. Strukturtechnik wird gewöhnlich als eine Spezialisierung innerhalb des Hoch- und Tiefbau betrachtet, aber es kann auch in seinem eigenen Recht studiert werden.

Strukturingenieure werden meistens am Design von Gebäuden und großen Nichtbaustrukturen beteiligt, aber sie können auch am Design von Maschinerie, medizinischer Ausrüstung, Fahrzeugen oder jedem Artikel beteiligt werden, wo Strukturintegrität die Funktion oder Sicherheit des Artikels betrifft. Strukturingenieure müssen sicherstellen, dass ihre Designs gegebene Designkriterien befriedigen, die auf der Sicherheit behauptet sind (z.B, müssen Strukturen nicht ohne erwartete Warnung zusammenbrechen), oder Brauchbarkeit, und Leistung (z.B Schwanken bauend, muss Unbequemlichkeit den Bewohnern nicht verursachen). Gebäude werden gemacht, massive Lasten sowie sich änderndes Klima und Naturkatastrophen zu erleiden.

Strukturtechniktheorie basiert laut physischer Gesetze und empirischer Kenntnisse der Strukturleistung von verschiedenen Landschaften und Materialien. Strukturtechnikdesign verwertet eine relativ kleine Anzahl von grundlegenden Strukturelementen, um Struktursysteme aufzubauen, die sehr kompliziert sein können. Strukturingenieure sind dafür verantwortlich, kreativen und effizienten Gebrauch des Kapitals, der Strukturelemente und der Materialien zu machen, um diese Ziele zu erreichen.

Ein Strukturingenieur

Strukturingenieure sind für das Technikdesign und die Analyse verantwortlich. Einstufung Strukturingenieure kann die individuellen Strukturelemente einer Struktur, zum Beispiel die Balken, Säulen und Stöcke eines Gebäudes entwerfen. Erfahrenere Ingenieure würden für das Strukturdesign und die Integrität eines kompletten Systems wie ein Gebäude verantwortlich sein.

Strukturingenieure spezialisieren sich häufig auf besondere Felder wie Brücke-Technik, Technik, Rohrleitungstechnik, Industriestrukturen oder spezielle mechanische Strukturen wie Fahrzeuge, Schiffe oder Flugzeug bauend.

Strukturtechnik hat bestanden, seitdem Menschen zuerst angefangen haben, ihre eigenen Strukturen zu bauen. Es ist ein mehr definierter und formalisierter Beruf mit dem Erscheinen des Architektur-Berufs im Unterschied zum Technikberuf während der industriellen Revolution gegen Ende des 19. Jahrhunderts geworden. Bis dahin waren der Architekt und der Strukturingenieur gewöhnlich ein und dasselbe - der Master-Baumeister. Nur mit der Entwicklung von Spezialkenntnissen von Strukturtheorien, die während der 19. und frühen 20. Jahrhunderte erschienen sind, hat den entstandenen Berufsstrukturingenieur getan.

Die Rolle eines Strukturingenieurs schließt heute ein bedeutendes Verstehen sowohl des statischen als auch dynamischen Ladens und der Strukturen ein, die verfügbar sind, um ihnen zu widerstehen. Die Kompliziertheit von modernen Strukturen verlangt häufig sehr viel Kreativität vom Ingenieur, um sicherzustellen, dass die Strukturen unterstützen und den Lasten widerstehen, denen sie unterworfen werden. Ein Strukturingenieur wird normalerweise vier oder fünfjährigen Studentengrad haben, der von einem Minimum von drei Jahren der Berufspraxis gefolgt ist, bevor er völlig qualifiziert betrachtet wird.

Strukturingenieure werden lizenziert oder von verschiedenen gelehrten Gesellschaften und Durchführungskörpern um die Welt (zum Beispiel, die Einrichtung von Strukturingenieuren im Vereinigten Königreich) akkreditiert. Abhängig vom Grad-Kurs haben sie studiert und/oder die Rechtsprechung, in der sie licensure suchen, sie können akkreditiert (oder lizenziert werden) als gerade Strukturingenieure, oder als Ingenieure, oder sowohl als Zivil-als auch als Strukturingenieure.

Geschichte der Strukturtechnik

Strukturtechnik geht auf 2700 v. Chr. zurück, als die Schritt-Pyramide für den Pharao Djoser von Imhotep, dem ersten Ingenieur in der Geschichte bekannt namentlich gebaut wurde. Pyramiden waren die allgemeinsten durch alte Zivilisationen gebauten Hauptstrukturen, weil die Strukturform einer Pyramide von Natur aus stabil ist und fast ungeheuer erklettert werden kann (im Vergleich mit den meisten anderen Strukturformen, die in der Größe im Verhältnis zu vergrößerten Lasten nicht geradlinig vergrößert werden können).

Überall in der alten und mittelalterlichen Geschichte wurden am meisten architektonische Planung und Aufbau von Handwerkern, wie Steinmaurer und Zimmermänner ausgeführt, sich zur Rolle des Master-Baumeisters erhebend. Keine Theorie von Strukturen, hat und das Verstehen dessen bestanden, wie Strukturen aufgestanden sind, wurde äußerst beschränkt, und fast völlig auf empirischen Beweisen gestützt, 'was vorher gearbeitet hatte'. Kenntnisse wurden durch Gilden behalten und selten durch Fortschritte verdrängt. Strukturen waren wiederholend, und Zunahmen in der Skala waren zusätzlich.

Keine Aufzeichnung besteht von den ersten Berechnungen der Kraft von Strukturmitgliedern oder des Verhaltens des Strukturmaterials, aber der Beruf des Strukturingenieurs hat nur wirklich Gestalt mit der industriellen Revolution und der Wiedererfindung des Betons genommen (sieh Geschichte des Betons). Die physischen Wissenschaften, die Strukturtechnik unterliegen, haben begonnen, in der Renaissance verstanden zu werden, und haben sich in computergestützte Anwendungen den Weg gebahnt in den 1970er Jahren von Edward L. Wilson und Ashraf Habibullah seitdem entwickelt.

Strukturmisserfolg

Die Geschichte der Strukturtechnik enthält viele Zusammenbrüche und Misserfolge. Manchmal ist das wegen der offensichtlichen Nachlässigkeit, als im Fall vom Schulzusammenbruch von Pétionville, in der Hochwürdiger. Fortin Augustin hat gesagt, dass "er das Gebäude allein gebaut hat, sagend, dass er keinen Ingenieur gebraucht hat, weil er gute Kenntnisse des Aufbaus" im Anschluss an einen teilweisen Zusammenbruch des dreistöckigen Schulhauses hatte, das Nachbarn gesandt hat, die fliehen. Der Endzusammenbruch hat mindestens 362 Menschen, größtenteils Kinder getötet.

In anderen Fällen verlangen Strukturmisserfolge sorgfältige Studie, und die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind auf verbesserte Methoden und das größere Verstehen der Wissenschaft der Strukturtechnik hinausgelaufen. Einige solche Studien sind das Ergebnis von Forensischen Technikuntersuchungen, wo der ursprüngliche Ingenieur scheint, alles in Übereinstimmung mit dem Staat des Berufs und der annehmbaren Praxis noch getan zu haben, hat ein Misserfolg noch geendet. Ein berühmter Fall von Strukturkenntnissen und Praxis, die auf diese Weise fortgeschritten ist, kann in einer Reihe von Misserfolgen gefunden werden, die mit Kasten-Tragbalken verbunden sind, die in Australien während der 1970er Jahre zusammengebrochen sind.

Spezialisierungen

Gebäude von Strukturen

Strukturbautechnik schließt die ganze mit dem Design von Gebäuden verbundene Strukturtechnik ein. Es ist der Zweig der Strukturtechnik, die Architektur nah ist.

Strukturbautechnik wird in erster Linie durch die kreative Manipulation von Materialien und Formen und den zu Grunde liegenden mathematischen und wissenschaftlichen Ideen gesteuert, ein Ende zu erreichen, das seine funktionellen Voraussetzungen erfüllt und wenn unterworfen, allen Lasten strukturell sicher ist, die, wie man vernünftig erwarten konnte, es erfahren hat. Das ist von der architektonischen Planung subtil verschieden, die durch die kreative Manipulation von Materialien und Formen, Masse, Raum, Volumen, Textur und Licht gesteuert wird, um ein Ende zu erreichen, das ästhetisch, funktionell und häufig künstlerisch ist.

Der Architekt ist gewöhnlich der Leitungsentwerfer auf Gebäuden mit einem als ein Subberater angestellten Strukturingenieur. Der Grad, zu dem jede Disziplin wirklich das Design führt, hängt schwer vom Typ der Struktur ab. Viele Strukturen sind strukturell einfach und durch die Architektur geführt, wie vielstöckige Bürogebäude und Unterkunft, während andere Strukturen, wie dehnbare Strukturen, Schalen und gridshells von ihrer Form für ihre Kraft und dem Ingenieur schwer abhängig sind, kann einen bedeutenderen Einfluss auf die Form, und folglich viele der ästhetischen haben als der Architekt.

Das Strukturdesign für ein Gebäude muss sicherstellen, dass das Gebäude im Stande ist, sicher, fähig aufzustehen, ohne übermäßige Ablenkungen oder Bewegungen zu fungieren, die Erschöpfung von Strukturelementen, dem Knacken oder dem Misserfolg von Vorrichtungen, den Ausstattungen oder den Teilungen oder der Unbequemlichkeit für Bewohner verursachen können. Es muss für Bewegungen verantwortlich sein und zwingt wegen der Temperatur, kriechen Sie, krachend und auferlegte Lasten. Es muss auch sicherstellen, dass das Design praktisch buildable innerhalb der annehmbaren Produktionstoleranz der Materialien ist. Es muss der Architektur erlauben, und die Baudienstleistungen zu arbeiten, innerhalb des Gebäudes und der Funktion (Klimatisierung, Lüftung, Rauch-Extrakt, electrics zu passen, sich usw. entzündend). Das Strukturdesign eines modernen Gebäudes kann äußerst kompliziert sein, und verlangt häufig, dass eine große Mannschaft vollendet.

Strukturtechnikspezialisierungen für Gebäude schließen ein:

• Erdbeben-Technik
• Fassade-Technik
• Zünden Sie Technik an
• Dach-Technik
• Turm-Technik
• Windtechnik

Erdbeben-Technikstrukturen

Erdbeben-Technikstrukturen sind diejenigen, die konstruiert sind, um verschiedenen Typen von gefährlichen Erdbeben-Aussetzungen an den Seiten ihrer besonderen Position zu widerstehen.

Erdbeben-Technik behandelt seine unterworfenen Strukturen wie Verteidigungsbefestigungen in der militärischen Technik, aber für den Krieg auf Erdbeben. Sowohl Erdbeben als auch militärische allgemeine Designgrundsätze sind ähnlich: Seien Sie bereit, sich zu verlangsamen oder den Fortschritt eines möglichen Angreifers zu lindern.

Die Hauptziele der Erdbeben-Technik sind:

• Verstehen Sie Wechselwirkung von Strukturen mit dem wackeligen Boden.
• Sehen Sie die Folgen von möglichen Erdbeben voraus.
• Design und Konstruktion die Strukturen, um zu leisten, während man zu einem Erdbeben ausgestellt wird.

Erdbeben-Technik oder Struktur des Erdbeben-Beweises bedeuten notwendigerweise äußerst stark und teuer eine wie Pyramide von El Castillo an Chichen Itza nicht, der oben gezeigt ist. Tatsächlich haben viele Strukturen als stark betrachtet kann tatsächlich wirklich steif sein, der auf schlechte seismische Leistung hinauslaufen kann.

Jetzt ist das stärkste und Haushaltswerkzeug der Erdbeben-Technik Grundisolierung, die den passiven Strukturvibrieren-Kontrolltechnologien gehört.

Strukturen des Hoch- und Tiefbau

Zivilstrukturtechnik schließt die ganze mit der gebauten Umgebung verbundene Strukturtechnik ein. Es schließt ein:

Der Strukturingenieur ist der Leitungsentwerfer auf diesen Strukturen, und häufig der alleinige Entwerfer. Im Design von Strukturen wie diese ist Struktursicherheit der höchsten Bedeutung (im Vereinigten Königreich, Designs für Dämme, Kernkraftwerke und Brücken müssen von einem gecharterten Ingenieur Schluss gemacht werden).

Strukturen des Hoch- und Tiefbau werden häufig sehr äußersten Kräften, wie große Schwankungen in der Temperatur, dynamische Lasten wie Wellen oder Verkehr oder Hochdruck von Wasser oder komprimiertem Benzin unterworfen. Sie werden auch häufig in zerfressenden Umgebungen, solcher als auf See, in Industriemöglichkeiten oder unter der Erde gebaut.

Mechanische Strukturen

Rektoren der Strukturtechnik werden auf die Vielfalt von mechanischen (beweglichen) Strukturen angewandt. Das Design von statischen Strukturen nimmt an, dass sie immer dieselbe Geometrie haben (tatsächlich, können sich so genannte statische Strukturen bedeutsam bewegen, und Strukturtechnikdesign muss das in Betracht ziehen, wo notwendig), aber das Design von beweglichen oder bewegenden Strukturen muss für Erschöpfung, Schwankung in der Methode verantwortlich sein, in der Last widerstanden wird und bedeutende Ablenkungen von Strukturen.

Die Kräfte, denen Teile einer Maschine unterworfen werden, können sich bedeutsam ändern, und können so an einer großen Rate tun. Die Kräfte, die ein Boot oder Flugzeug unterworfen werden, um enorm zu ändern, und so Tausende von Zeiten über die Lebenszeit der Struktur tun werden. Das Strukturdesign muss sicherstellen, dass solche Strukturen im Stande sind, solches Laden für ihr komplettes Designleben ohne Mangel zu erleiden.

Diese Arbeiten können mechanische Strukturtechnik verlangen:

• Zellen und Rümpfe
• Boiler und Druck-Behälter
• Karosserien und Wagen
• Kräne
• Aufzüge
• Rolltreppen
• Seebehälter und Rümpfe

Strukturelemente

Jede Struktur wird im Wesentlichen aus nur einer kleinen Zahl von verschiedenen Typen von Elementen zusammengesetzt:

• Säulen
• Balken
• Teller
• Bögen
• Schalen
• Kettenlinien

Viele dieser Elemente können gemäß der Form (gerade, Flugzeug / Kurve) und dimensionality (eindimensional / zweidimensional) klassifiziert werden:

Säulen

Säulen sind Elemente, die nur axiale Kraft - Kompression - oder sowohl axiale Kraft tragen als auch sich biegend (der eine Balken-Säule, aber praktisch, gerade eine Säule technisch genannt wird). Das Design einer Säule muss die axiale Kapazität des Elements und die sich verbiegende Kapazität überprüfen.

Die sich verbiegende Kapazität ist die Kapazität des Elements, der Neigung zu widerstehen, sich zu verbiegen. Seine Kapazität hängt von seiner Geometrie, Material und der wirksamen Länge der Säule ab, die von den Selbstbeherrschungsbedingungen oben und dem Boden der Säule abhängt. Die wirksame Länge ist, wo die echte Länge der Säule ist.

Die Kapazität einer Säule, axiale Last zu tragen, hängt vom Grad des Verbiegens ab davon wird, und umgekehrt unterworfen. Das wird auf einer Wechselwirkungskarte vertreten und ist eine komplizierte nichtlineare Beziehung.

Balken

Ein Balken kann als ein Element definiert werden, in dem dimemsion viel größer ist, als die anderen zwei und die angewandten Lasten gewöhnlich zur Hauptachse des Elements normal sind. Balken und Säulen werden Linienelemente genannt und werden häufig durch einfache Linien im Strukturmodellieren vertreten.

• cantilevered (unterstützt an einem Ende nur mit einer festen Verbindung)
• einfach unterstützt (unterstützt vertikal an jedem Ende; horizontal auf nur einem, um Reibung, und fähig zu widerstehen, an den Unterstützungen zu rotieren)

• dauernd (unterstützt durch drei oder mehr Unterstützungen)
• eine Kombination des obengenannten (ab. unterstützt an einem Ende und in der Mitte)

Balken sind Elemente, die das reine Verbiegen nur tragen. Das Verbiegen veranlasst einen Teil der Abteilung eines Balkens (geteilt entlang seiner Länge), in Kompression und den anderen Teil in die Spannung einzutreten. Der Kompressionsteil muss entworfen werden, um Knickung und vernichtend zu widerstehen, während der Spannungsteil im Stande sein muss, der Spannung entsprechend zu widerstehen.

Spreizen und Bande

Ein Bruchband ist eine Struktur, die zwei Typen von Strukturelementen umfasst; Kompressionsmitglieder und Spannungsmitglieder (d. h. Spreizen und Bande). Die meisten Bruchbänder verwenden Winkelstück-Teller, um sich schneidende Elemente zu verbinden. Winkelstück-Teller sind relativ flexibel und minimieren Biegemomente bei den Verbindungen, so den Bruchband-Mitgliedern erlaubend, in erster Linie Spannung oder Kompression zu tragen.

Bruchbänder werden gewöhnlich in der Spanne große Entfernungen verwertet, wo es unwirtschaftlich sein würde, um feste Balken zu verwenden.

Teller

Teller tragen das Verbiegen in zwei Richtungen. Eine konkrete flache Platte ist ein Beispiel eines Tellers. Teller werden durch das Verwenden der Kontinuum-Mechanik verstanden, aber wegen der Kompliziertheit hat eingeschlossen sie werden meistenteils mit einer kodifizierten empirischen Annäherung oder Computeranalyse entworfen.

Sie können auch mit der Ertrag-Linientheorie entworfen werden, wo ein angenommener Zusammenbruch-Mechanismus analysiert wird, um einen oberen zu geben, hat zur Zusammenbruch-Last gebunden (sieh Knetbarkeit). Das wird in der Praxis selten verwendet.

Schalen

Schalen leiten ihre Kraft von ihrer Form ab, und tragen Kräfte in der Kompression in zwei Richtungen. Eine Kuppel ist ein Beispiel einer Schale. Sie können durch das Bilden eines Modells der Hängen-Kette entworfen werden, das als eine Kettenlinie in der reinen Spannung und das Umkehren der Form handeln wird, um reine Kompression zu erreichen.

Bögen

Bögen tragen Kräfte in der Kompression in einer Richtung nur, die ist, warum es passend ist, Bögen aus dem Mauerwerk zu bauen. Sie werden durch das Sicherstellen entworfen, dass die Linie des Stoßes der Kraft innerhalb der Tiefe des Bogens bleibt. Sein hauptsächlich verwendet an den vergrößerten die Freigebigkeit jeder Struktur.

Kettenlinien

Kettenlinien leiten ihre Kraft von ihrer Form ab, und tragen Querkräfte in der reinen Spannung durch die Ablenkung (gerade als sich ein Drahtseil senken wird, wenn jemand darauf spazieren geht). Sie sind fast immer Kabel oder Stoff-Strukturen. Eine Stoff-Struktur handelt als eine Kettenlinie in zwei Richtungen.

Strukturtechniktheorie

Strukturtechnik hängt von ausführlichen Kenntnissen der angewandten Mechanik, Material-Wissenschaft und angewandten Mathematik ab, um zu verstehen und vorauszusagen, wie Strukturen unterstützen und Selbstgewicht und auferlegten Lasten widerstehen. Um die Kenntnisse erfolgreich anzuwenden, verlangt ein Strukturingenieur allgemein ausführlich berichtete Kenntnisse von relevanten empirischen und theoretischen Designcodes, die Techniken der Strukturanalyse, sowie einige Kenntnisse des Korrosionswiderstands der Materialien und Strukturen besonders, wenn jene Strukturen zur Außenumgebung ausgestellt werden. Seit den 1990er Jahren ist Fachmann-Software verfügbar geworden, um im Design von Strukturen mit der Funktionalität zu helfen, um bei der Zeichnung, analyzinng und dem Entwerfen von Strukturen mit der maximalen Präzision zu helfen; Beispiele schließen AutoCAD, StaadPro, ETABS, Prokon, Revit Struktur usw. ein. Solche Software kann auch Umweltlasten, solcher als von Erdbeben und Winden in Betracht ziehen.

Materialien

Strukturtechnik hängt von den Kenntnissen von Materialien und ihren Eigenschaften ab, um zu verstehen, wie verschiedene Materialien unterstützen und Lasten widerstehen.

Allgemeine Strukturmaterialien sind:

• Eisen:

:*Wrought-Eisen

:*Cast-Eisen

:*Steel

:*Stainless-Stahl

• Beton:

:*Reinforced-Beton

:*Prestressed-Beton

• Aluminium
• Zerlegbare Materialien
• Legierung
• Freimaurerei
• Bauholz
• Andere Strukturmaterialien:

:*Adobe

:*Bamboo

:*Carbon-Faser

:*Fiber hat Plastik verstärkt

:*Mudbrick

:*Roofing-Materialien

Siehe auch

• Architekten
• Architektonische Technik
• Bauende Beamte
• Das Gebäude der Dienstleistungstechnik
• Hoch- und Tiefbau
• Aufbautechnik

• Forensische Technik
• Liste von Brücke-Katastrophen
• Liste von Strukturingenieuren
• Maschinenbau
• Vorgespannte Struktur
• Strukturingenieur
• Strukturbruch-Mechanik
• Strukturmisserfolg
• Strukturstahl
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Links

• IABSE (Internationale Vereinigung für die Brücke und Strukturtechnik)
• STRUKTURPLANUNGSANALYSE UND DESIGNBERATER - international = SPATEN-BERATER
• Einrichtung von Strukturingenieuren (IStructE)
• Strukturtechnikvereinigung - internationaler
• Nationaler Rat von Strukturingenieur-Vereinigungen
• Strukturtechnikinstitut, ein Institut für die amerikanische Gesellschaft von Ingenieuren
• Der Strukturingenieur - ein Zentrum für die Informationsverbreitung auf der Strukturtechnik
• StructuralWiki.org - wiki für die Strukturtechnik
• Structuremag die Definition der Strukturtechnik
• Datenbank von Structurae von Strukturen
• Rahmen und Form, weblog haben sich auf Strukturdesign konzentriert
• PROKON Strukturanalyse und Design
• Seite der Strukturtechnik