Wat is constructiestaal ontwerp?

Staal is tegenwoordig het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. Zijn sterkte-gewichtsverhouding, duurzaamheid, elasticiteit, plooibaarheid, milieuvriendelijkheid en esthetische aantrekkelijkheid hebben in de meer dan 100 jaar sinds zijn uitvinding staal gevestigd als de integrale structurele component van vrijwel elke omvangrijke commerciële structuur die er bestaat. Van wolkenkrabbers tot bruggen, auto's tot schepen, pijpleidingen tot raketportalen, de duurzaamheid en veelzijdigheid van staal maakt deze armaturen van moderne beschaving mogelijk.

Natuurlijk kwam met de komst van staal het concept van constructiestaalontwerp. Om goed te kunnen worden opgesteld, moeten de geometrische configuraties van staalconstructies, de verschillende factoren die bijvoorbeeld een rol spelen bij de bouw van een stalen wolkenkrabber, worden berekend en verfijnd, vaak voordat het te gebruiken staal zelfs wordt gegoten. In de voortgang van een staalconstructie van idee tot erectie is een staalconstructeur een van de eerste experts die in het bouwproces wordt aangeworven.

Het essentiële van constructiestaalontwerp, in tegenstelling tot architecturaal ontwerp, is de verzekering van de structurele integriteit van een stalen gebouw, brug, voertuig, toren, enz. Constructiestaalontwerp omvat bekendheid met de verschillende soorten staal en op staal gebaseerde legeringen, afhankelijkheid van formules die stressbestendigheid en dragende factoren van onder andere stalen balken, kolommen, beugels, connectoren en hangers weergeven, evenals een uitgebreide beheersing van geometrische vormen en de wiskunde van de constructie. Als een van de ontwerp- of fysieke componenten faalt, is een ramp het onvermijdelijke resultaat. Esthetische overwegingen zijn directer de herkomst van een architect en hebben geen invloed op de juiste prestaties van het stalen skelet van een constructie.

Het ontwerp van constructiestaal is geëvolueerd van zich te concentreren op de stijfheid die staal kan bieden en doet, tot de voordelen die staal biedt in structurele flexibiliteit, waardoor een structuur beter bestand is tegen de belastingen van de natuur en de mens. Interessant is dat aardbevingen de belangrijkste stimulans waren voor deze evolutie in het ontwerp van constructiestaal. Het voorlopige ontwerp van staalconstructies met meerdere verdiepingen en lange stalen overspanningen is gewoonlijk eerst gebaseerd op hoe effectief de constructie bestand is tegen een grote aardbeving. Windbestendigheid is ook een belangrijke factor in het ontwerp en de constructie van hoge stalen constructies, net als terrorisme.

In de kinderschoenen werd het constructiestaalontwerp tot stand gebracht door uren van nauwgezette fysieke berekening, opstellen en, heel vaak, vallen en opstaan. Naarmate de kwaliteit van staal zelf is verbeterd, neemt ook de mechanica van het constructiestaalontwerp toe. Computerondersteund ontwerp (CAD) is misschien wel het meest innovatieve en effectieve hulpmiddel bij de ontwikkeling van constructiestaalontwerp, waardoor de constructeur van de verveling en fouten die inherent zijn aan fysieke berekening en het opstellen van de hand wordt verlicht. CAD zorgt voor een veel sneller en veel nauwkeuriger ontwerpproces tegen aanzienlijk lagere kosten.