構造解析工学とは？

構造解析エンジニアリングは、主に負荷をサポートまたは抵抗する必要があるさまざまな構造の設計と解析を扱うエンジニアリングの一種です。 このタイプのエンジニアリングは通常、大型または異常な形状の建物を建設するときに利用されますが、船、橋、パイプライン、航空機、工業製造工場などの他の構造物にも使用できます。 通常、構造が特定の重量負荷、気候変動、または自然災害に耐えることができるようにするには、構造解析エンジニアリングが必要です。 構造解析工学の分野は、一般に、土木、建築、機械の3つのカテゴリに分けられます。

構造解析工学理論は一般に、既知の物理法則と、さまざまな種類の構造材料の過去の性能に関する経験的知識に基づいています。 通常、このタイプのエンジニアリングでは、非常に複雑な構造システムを構築するために、いくつかの基本要素のみを使用します。 ほとんどの構造を構成する基本要素には、柱、アーチ、梁、シェル、プレート、ケーブルが含まれます。 これらの要素は、曲線または直線、または1次元または2次元のいずれかに分類されます。

構造解析工学の分野は、19世紀後半の産業革命で初めて認識され始めました。 それ以前は、建築家と構造解析エンジニアは基本的に同じ職位であり、マスタービルダーと呼ばれていました。 この期間中に特定の構造理論の知識が増加し始めたため、構造解析に特化した土木技師のタイプの必要性が生じました。 今日、ほとんどの近代的な構造の複雑さは、これらの構造が受ける負荷に耐えることができることを保証するために、構造の観点から多くの創造性を必要とします。

構造解析工学を必要とする土木構造物には、通常、ダム、橋梁、パイプライン、海洋構造物が含まれます。 これらの構造物は、広い温度変化と波や交通からの動的負荷によって引き起こされる極端な力にしばしばさらされます。 海や地下の腐食性の高い環境で建設されることがあります。

倉庫、ドーム、高層ビルなどの建築工学構造は非常に複雑であることが多く、設計と建設を完了するには構造分析エンジニアのチームが必要です。 これらのエンジニアは、構造物を設計する際に、風、雪、雨、火、地震などの力を考慮しなければなりません。 構造の完全性を維持することに加えて、全体の設計では、暖房、空調、通信、照明などの必要な建物サービスを考慮する必要があります。

構造解析エンジニアリングの基本原則は、特定の種類の機械構造の構築にも頻繁に適用されます。 このタイプのエンジニアリングを必要とする機械構造には、通常、船舶、航空機、鉄道車両、エレベーター、クレーンが含まれます。 船舶や航空機などの機械構造物は、しばしば、サービスの存続期間中に繰り返し発生する可能性が高い極端な力にさらされます。 このタイプの構造を設計する場合、エンジニアは、長期間にわたってこれらのストレスに耐えることができることを確認する必要があります。