Mis on teraskonstruktsioonide disain?

Teras on tänapäeval maailmas kõige sagedamini kasutatav ehitusmaterjal. Selle tugevuse ja kaalu suhe, vastupidavus, elastsus, nõtkus, keskkonnasõbralikkus ja lihtne esteetiline veetlus on enam kui 100 aasta jooksul alates selle leiutamisest muutnud terase peaaegu kõigi olemasolevate suurte kaubanduslike struktuuride lahutamatuks konstruktsioonikomponendiks. Alates pilvelõhkujatest kuni sildadeni, autodest kuni laevadeni, torujuhtmetest kuni raketipukkideni – terase vastupidavus ja mitmekülgsus muudavad need kaasaegse tsivilisatsiooni seadmed võimalikuks.

Muidugi tuli terase tulekuga konstruktsiooni terasest disaini kontseptsioon. Õigeks püstitamiseks tuleb välja arvutada ja täpsustada teraskonstruktsioonide geomeetrilised konfiguratsioonid, näiteks terasest pilvelõhkuja ehitamisega seotud erinevad tegurid, sageli enne kasutatava terase valamist. Teraskonstruktsiooni arenemisel ideest püstitamiseni on teraskonstruktsiooniinsener esimeste ekspertide seas, kes ehitusprotsessi kaasatakse.

Teraskonstruktsioonide projekteerimisel, erinevalt arhitektuursest projekteerimisest, on oluline tagada terashoone, silla, sõiduki, torni jne konstruktsiooni terviklikkus. Teraskonstruktsioonide projekteerimine hõlmab erinevate terasetüüpide ja terasepõhiste sulamite tundmist, tuginemine valemitele, mis kujutavad muuhulgas terastalade, sammaste, trakside, pistikute ja riidepuude pingetaluvust ja kandevõimet, samuti geomeetriliste vormide ja ehitusmatemaatika laialdast oskust. Kui mõni konstruktsioon või füüsiline komponent ebaõnnestub, on paratamatu tagajärjeks katastroof. Esteetilised kaalutlused on otsesemalt arhitekti päritolu ega mõjuta konstruktsiooni terasskeleti nõuetekohast toimimist.

Konstruktsiooniterasest disain on arenenud alates keskendumisest ainult jäikusele, mida teras saab ja annab konstruktsiooni, kuni eelisteni, mida teras pakub konstruktsiooni paindlikkuses, võimaldades konstruktsioonil paremini vastu pidada looduse ja inimese pingetele. Huvitaval kombel olid konstruktsiooniterase disaini selle arengu peamiseks tõukejõuks maavärinad. Mitmekorruseliste teraskonstruktsioonide ja pikkade teraskonstruktsioonide esialgne projekt põhineb tavaliselt kõigepealt sellel, kui tõhusalt konstruktsioon suurele maavärinale vastu peab. Tuulekindlus on samuti kõrgete teraskonstruktsioonide projekteerimisel ja ehitamisel oluline tegur, nagu ka terrorism.

Algstaadiumis saavutati teraskonstruktsioonide projekteerimine tundidepikkuse vaevarikka füüsilise arvutamise, joonistamise ning väga sageli katse-eksituse meetodil. Kuna terase enda kvaliteet on paranenud, on paranenud ka konstruktsiooniterase disaini mehaanika. Arvuti abil projekteerimine (CAD) on võib-olla kõige uuenduslikum ja tõhusam tööriist teraskonstruktsioonide projekteerimise edendamisel, vabastades ehitusinseneri füüsilise arvutuse ja käsitsi joonistamise tüdimisest ja vigadest. CAD tagab palju kiirema ja täpsema projekteerimisprotsessi oluliselt väiksemate kuludega.