Αυτό το άρθρο είναι η συνέχεια του πρώτου άρθρου Μαθήματα δομικής ανάλυσης στις ΗΠΑ. Κατά την εξέταση των μαθημάτων ανάλυσης, υπάρχει μια πρόοδος στη συνολική πολυπλοκότητα. Με το σχέδιο, η κύρια διαφορά έρχεται επειδή κάθε μεμονωμένο δομικό ή δομικό υλικό ενεργεί διαφορετικά, έτσι οι μηχανικοί πρέπει να εξετάσουν κάθε ένα από αυτά τα διαφορετικά υλικά με διαφορετικό τρόπο. Ο σχεδιασμός μαθημάτων παίρνει όλες τις αρχές που μαθαίνουν οι μαθητές για τη φυσική της δομικής ανάλυσης και την εφαρμόζουν σε υλικά πραγματικής ζωής, τμήματα, και δομές.

Σχέδιο μαθημάτων

Σχεδιασμός χάλυβα 1/2

Επειδή ο χάλυβας είναι ίσως το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο δομικό υλικό, οι μαθητές συνήθως καταλήγουν να λαμβάνουν Steel Design 1 για το πρώτο τους μάθημα σχεδιασμού. Η πρώτη επανάληψη του σχεδιασμού χάλυβα περνά από την ιστορία του υλικού ως οικοδομικό υλικό, πως φτιάχνεται, καθώς και πρακτικές της βιομηχανίας. Οι μαθητές εκτίθενται στα διάφορα χαλύβδινα σχήματα και τμήματα που διατίθενται μέσω του AISC Specification for Structural Steel Buildings. Στο τέλος του μαθήματος, Οι μαθητές είναι σε θέση να σχεδιάσουν απλά μέλη από χάλυβα, συμπεριλαμβανομένων δοκών και στηλών, καθώς και να εντοπίσετε τη διαφορά μεταξύ των συνδέσεων διάτμησης και ροπής. Για τη δεύτερη επανάληψη, Σχεδιασμός χάλυβα 2 εξετάζει πιο προηγμένα θέματα σχεδιασμού. Όπως αναφέρεται από το NCSEA, "Το περιεχόμενο στο Steel Design II μπορεί να ποικίλλει ευρέως ανά ίδρυμα, οφείλεται εν μέρει στις περιφερειακές ανάγκες και στον ακαδημαϊκό όρο [1]." Οι μαθητές ξοδεύουν πολύ χρόνο για να μάθουν και να σχεδιάσουν σύνθετα δοκάρια, παρουσιάζοντας μερική και πλήρως σύνθετη συμπεριφορά. Στο τέλος του μαθήματος, Οι μαθητές θα πρέπει επίσης να έχουν αξιοπρεπή σενάριο βαρύτητας και χαλύβδινων πλαισίων. Αυτό το μάθημα ακολουθεί επίσης το εγχειρίδιο κατασκευής χάλυβα AISC, ένα από τα πιο χρήσιμα εργαλεία των δομικών μηχανικών, καθώς αφορά τα θέματα σχεδιασμού.

Παράδειγμα ελέγχου κωδικού μέλους χάλυβα από μια αναφορά SkyCiv Member Design

Φιγούρα 1: Παράδειγμα ελέγχου κωδικού μέλους χάλυβα από μια αναφορά SkyCiv Member Design

 

Σχεδιασμός σκυροδέματος 1/2

Θεωρείται λίγο πιο περίπλοκο, Ο σχεδιασμός από σκυρόδεμα ακολουθεί συνήθως αμέσως μετά το σχεδιασμό του χάλυβα. Παρόμοια με τα χάλυβα, Το πρώτο μάθημα σχεδιασμού σκυροδέματος εστιάζει πολύ στο ίδιο το υλικό, η ιστορία του, πώς και από τι είναι φτιαγμένο, και βιομηχανικές πρακτικές. Επίσης, διότι υπάρχουν συγκεκριμένες κατασκευαστικές προκλήσεις στον σχεδιασμό σκυροδέματος, οι μαθητές μαθαίνουν επίσης για αυτές τις διαδικασίες. Οι μαθητές στο τέλος του μαθήματος μπορούν να σχεδιάσουν βασικές δοκούς και κολώνες. Μια μοναδική πτυχή του πρώτου μαθήματος είναι ότι τα περισσότερα πανεπιστήμια προσφέρουν εργαστηριακή συνεδρία όπου κατασκευάζουν το δικό τους συγκεκριμένο δείγμα και το δοκιμάζουν. Οι μαθητές είναι επίσης εκτεθειμένοι στις εκτιμήσεις του βασικού συγκεκριμένου κώδικα σχεδίασης, ACI 318 - Απαιτήσεις κωδικού δόμησης για δομικό σκυρόδεμα. Για τη δεύτερη επανάληψη του σχεδιασμού σκυροδέματος, χωρίζεται σε δύο επιμέρους μαθήματα: προηγμένο οπλισμένο σκυρόδεμα και προεντεταμένο σκυρόδεμα. Για το προχωρημένο μάθημα σκυροδέματος, Οι μαθητές επεκτείνουν τις γνώσεις τους σχετικά με το σχεδιασμό, μαθαίνοντας για πιο περίπλοκα αντικείμενα από σκυρόδεμα, όπως συστήματα αμφίδρομων δαπέδων και τοίχους διάτμησης. Υπάρχει επίσης μια σημαντική επιβάρυνση σε συγκεκριμένα χρονικά πλαίσια και η απόκρισή τους στις σεισμικές δυνάμεις.

Απεικόνιση προεντεταμένου σκυροδέματος και των τενόντων του

Φιγούρα 2: Απεικόνιση προεντεταμένου σκυροδέματος και των τενόντων του (designingbuildings.co.uk)

Το προεντεταμένο μάθημα επικεντρώνεται τόσο σε προεντεταμένο όσο και σε προκατασκευασμένο σκυρόδεμα. Αυτό το μάθημα επισημαίνει τις διαφορές, πλεονεκτήματα, και μειονεκτήματα του προεντεταμένου και οπλισμένου σκυροδέματος. Ένα καλό μέρος αυτού του μαθήματος αναφέρεται λεπτομερώς στη διαδικασία κατασκευής λόγω της πρόσθετης πολυπλοκότητας στην κατασκευή αυτού του τύπου συστήματος σκυροδέματος. Στο τέλος του μαθήματος, οι μαθητές μπορούν να σχεδιάσουν προεντεταμένα / προκατασκευασμένα μέλη.  

Σχεδιασμός ξύλου

Η καινοτομία και η επέκταση του ξύλου ως οικοδομικού υλικού σημαίνει ότι οι μαθητές πρέπει να μαθαίνουν γρήγορα για το νέο κύμα των κατασκευασμένων προϊόντων ξύλου. Στο σχέδιο ξύλου, Οι μαθητές μαθαίνουν πρώτα για την ιστορία του ξύλου ως δομικό υλικό, τις μηχανικές του ιδιότητες, και κανόνες βιομηχανίας. Οι μαθητές κατά τη διάρκεια του μαθήματος θα παρακολουθήσουν NDS για κατασκευή ξύλου, το κυβερνητικό έγγραφο κώδικα για το σχεδιασμό. Κατά τη διάρκεια, Οι μαθητές μαθαίνουν πώς να σχεδιάζουν μια ποικιλία διαφορετικών ξύλινων στοιχείων και σύνθετων υλικών που κυμαίνονται από απλούς στύλους και δοκάρια έως δοκούς, ξύλινα διαφράγματα, και τοίχους διάτμησης ξύλου. Μια άλλη σημαντική πτυχή που συζητείται εδώ είναι οι διάφοροι σύνδεσμοι και συνδέσεις που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Τελικά, οι μαθητές μαθαίνουν για τις κατασκευαστικές τάσεις ξύλου που αναφέρθηκαν παραπάνω, συμπεριλαμβανομένων πραγμάτων όπως δομικά σύνθετα ξυλεία (SCL) και διασταυρούμενη ξυλεία (CLT). Απεικόνιση του τρόπου κατασκευής των πάνελ CLT

Φιγούρα 3: Απεικόνιση του τρόπου κατασκευής των πάνελ CLT (thinkwood.com).

 

Σχεδιασμός τοιχοποιίας

Από τα κύρια υλικά, η τοιχοποιία είναι η λιγότερο κοινή στην πράξη. Οι μαθητές σε αυτό το μάθημα μαθαίνουν ξανά για το υλικό και την ιστορία πρώτα, ενώ χρησιμοποιείτε ACI 530 / TMS 402 Building Code Requirements for Masonry Structures. Τα κύρια δομικά στοιχεία που μαθαίνουν οι μαθητές να σχεδιάζουν είναι δοκάρια τοιχοποιίας και διατμητικοί τοίχοι, με έμφαση στο τελευταίο, δεδομένου ότι η τοιχοποιία χρησιμοποιείται συνήθως ένα Αντίσταση Πλευρικής Δύναμης (LFRS). Υπάρχει επίσης έμφαση στην κατασκευή λεπτομερειών σε αυτό το μάθημα.  

Σχεδιασμός ιδρύματος

Αυτό διδάσκεται στην πραγματικότητα ως εισαγωγικό μάθημα δεδομένου ότι υπάρχει ένας ολόκληρος άλλος τομέας της πολιτικής μηχανικής αφιερωμένος στα ιδρύματα / μηχανική εδάφους. Εξαιτίας αυτού, οι μαθητές είναι σε θέση να αποκτήσουν μια καλή βάση γνώσεων σχετικά με τις διάφορες θεμελιώδεις ιδιότητες του εδάφους και της σταθερότητας. Όταν οι μαθητές ολοκληρώνουν αυτό το μάθημα, θα πρέπει να είναι σε θέση να περιγράψουν και να αναγνωρίσουν τις διάφορες μεθόδους αστοχίας σχεδιασμού από την προοπτική του εδάφους, καθώς και να σχεδιάσουν απλούς τοίχους συγκράτησης και ρηχά πέλματα, καθώς

Απεικόνιση τρόπων αστοχίας συγκράτησης τοίχου

Φιγούρα 4: Απεικόνιση τρόπων αστοχίας συγκράτησης τοίχου (mdpi.com).

Καθώς η βιομηχανία εξελίσσεται, ακόμα περισσότερο, υλικά χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό, οπότε είναι σημαντικό οι μαθητές και οι τρέχοντες μηχανικοί να είναι συνεχείς μαθητές. Τυχερός για δομικούς μηχανικούς κάθε είδους, Το SkyCiv υποστηρίζει την ικανότητα να σχεδιάζει μια τεράστια ποικιλία δομικών στοιχείων σύμφωνα με μια πληθώρα κωδικών σχεδίασης, μπορείς δείτε όλα τα διαφορετικά σχέδια που υποστηρίζονται εδώ  

Πηγές

  1. Ψωλή, Κέβιν. «ΕΘΝΙΚΟ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟ ΔΟΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΝΕΡΓΑΤΩΝ ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ.» ΕΘΝΙΚΟ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟ ΣΥΝΔΕΣΕΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ, www.ncsea.com/downloads/comm Committee/docs/.
  2. Φασάνο, Αντώνιος. «Ρωτήστε τον Άντονι: Αποκτήστε μεταπτυχιακό δίπλωμα πολιτικού μηχανικού ή MBA?" Πηγή Πολιτικών Μηχανικών, 29 Ιούλιος 2016, source.asce.org/ask-anthony-get-a-masters-degree-in-civil-engineering-or-an-mba/.
  3. "Επιτροπή Εκπαίδευσης NCSEA." Επιτροπές NCSEA, www.ncsea.com/communities/basiceducationcomm Committee/