Che cos'è l'ingegneria dell'analisi strutturale?
L'ingegneria dell'analisi strutturale è un tipo di ingegneria che si occupa principalmente della progettazione e dell'analisi di varie strutture che devono supportare o resistere ai carichi. Questo tipo di ingegneria viene in genere utilizzato quando si costruiscono edifici di grandi dimensioni o di forma insolita, ma può anche essere utilizzato per altre strutture come navi, ponti, condutture, aeromobili e impianti di produzione industriale. L'ingegneria delle analisi strutturali è generalmente richiesta per garantire che una struttura sia in grado di sopportare determinati carichi di peso, cambiamenti climatici o catastrofi naturali. Il campo dell'ingegneria dell'analisi strutturale è generalmente diviso in tre categorie separate: civile, architettonica e meccanica.
La teoria dell'ingegneria dell'analisi strutturale si basa generalmente su leggi fisiche note e sulla conoscenza esperienziale delle prestazioni passate di vari tipi di materiali strutturali. Questo tipo di ingegneria utilizza in genere solo pochi elementi di base per costruire un sistema strutturale molto complesso. Gli elementi di base che compongono la maggior parte delle strutture includono colonne, archi, travi e conchiglie, nonché piastre e cavi. Questi elementi sono anche classificati come curvi o dritti e monodimensionali o bidimensionali.
Il campo dell'ingegneria dell'analisi strutturale iniziò a essere riconosciuto per la prima volta durante la rivoluzione industriale della fine del XIX secolo. Prima di allora, un architetto e un ingegnere di analisi strutturale avevano essenzialmente la stessa posizione, noto come capomastro. Poiché la conoscenza di alcune teorie strutturali ha iniziato ad aumentare durante questo periodo, è emersa la necessità di un tipo di ingegnere civile specializzato nell'analisi strutturale. Oggi, la complessità della maggior parte delle strutture moderne richiede molta creatività dal punto di vista strutturale per garantire che queste strutture siano in grado di supportare e resistere ai carichi a cui sono sottoposte.
Le strutture di ingegneria civile che richiedono ingegneria di analisi strutturale includono tipicamente dighe, ponti, condutture e strutture offshore. Queste strutture sono spesso soggette a forze estreme causate da ampie variazioni di temperatura e carichi dinamici da onde o traffico. A volte sono costruiti in ambienti altamente corrosivi in mare e sottoterra.
Le strutture di ingegneria architettonica, come magazzini, cupole e grattacieli, sono spesso molto complesse e richiedono un team di ingegneri di analisi strutturale per completare la progettazione e la costruzione. Questi ingegneri devono tenere conto di forze quali vento, neve, pioggia, fuoco e terremoti durante la progettazione di una struttura. Oltre a mantenere l'integrità strutturale, i servizi di costruzione necessari come riscaldamento, aria condizionata, comunicazioni e illuminazione devono essere presi in considerazione nella progettazione generale.
I principi di base dell'ingegneria dell'analisi strutturale vengono spesso applicati anche nella costruzione di alcuni tipi di strutture meccaniche. Le strutture meccaniche che richiedono questo tipo di ingegneria comprendono in genere navi, aeromobili, vagoni ferroviari, ascensori e gru. Strutture meccaniche come navi e aeromobili sono spesso soggette a forze estreme che possono verificarsi ripetutamente durante la vita del loro servizio. Durante la progettazione di questo tipo di struttura, un ingegnere deve assicurarsi che sarà in grado di sopportare queste sollecitazioni per un lungo periodo di tempo.