Che cos'è l'analisi strutturale?
Architetti, costruttori, supervisori delle costruzioni, utenti e occupanti di una struttura dipendono tutti da un'accurata analisi strutturale nel determinare l'integrità fisica di una struttura. La struttura specifica può essere una casa, un edificio per uffici, un ponte, un tunnel, una torre o persino un aereo o una nave. L'analisi strutturale assicura che il particolare progetto strutturale resista alle sollecitazioni e alle forze, sia interne che esterne, per cui è progettato. Pertanto, i parametri noti sono implementati nell'esame dei fattori di sicurezza e longevità di una particolare struttura. Inoltre, spesso si fa affidamento sull'analisi strutturale per determinare la causa del fallimento strutturale.
L'analisi di una struttura deve riflettere una stima accurata di tutti i punti di forza e di debolezza previsti di una struttura. L'analisi determinerà i limiti di volume, nonché i punti di forza e di debolezza lineari e superficiali dei componenti strutturali, compresa la resistenza di colonne, pareti, connettori, travi, controventi e tetti. L'analisi strutturale si basa, in gran parte, su leggi fisiche immutabili. Una corretta analisi strutturale si traduce spesso nella costruzione eccessiva di una struttura.
Oltre ai rigidi limiti fisici di capacità portante, resistenza alla trazione e proprietà di fabbricazione di materiali da costruzione, matematica, prove, calcoli e teoria sono ciascuno un aspetto distinto e importante nell'analisi strutturale. Ogni componente di progettazione e materiale di una struttura è soggetto al proprio insieme di leggi fisiche. Anche la stabilità della superficie su cui poggerà la struttura, le condizioni del vento e la resistenza all'urto dei vari componenti di una struttura viene esaminata nel preparare un'analisi strutturale.
Gli ingegneri strutturali, i responsabili dell'analisi di una struttura, sono altamente istruiti e formati per decifrare la complessità delle capacità dei materiali, della progettazione geometrica e dei fattori di stress - sia intenzionali che reali - che determinano la fattibilità di un particolare progetto strutturale. Usando l'istruzione, l'esperienza e il moderno software strutturale, ingegneri strutturali, architetti e costruttori lavorano insieme per erigere una struttura che resisterà al fallimento. L'ingegnere strutturale, come è la sua funzione, deve spesso prevalere sulle preoccupazioni fiscali del costruttore, nonché sulla repressione delle fantasie estetiche del progettista o dell'architetto.
L'analisi strutturale ha una storia che risale a oltre 2000 anni fa. Gli antichi Greci e Romani usavano l'analisi di materiali portanti, forza e stress per costruire le strutture dell'antichità, alcune delle quali rimangono intatte oggi. La Grande Muraglia cinese è un altro esempio di architettura antica sopravvissuta oggi a causa di una corretta analisi dell'integrità proiettata dei componenti strutturali. È evidente che sebbene i materiali da costruzione e l'estetica del design strutturale siano cambiati radicalmente nel corso dei secoli, l'analisi matematica di base degli elementi strutturali rimane la stessa.