MANLLEU - VIC
Arquitecte
Enginyer industrial
JOAN VILALTA RIFÀ
ENGINYERIA ESTRUCTURAL càlcul i disseny d'estructures
 |  |  |
|---|---|---|
 |  |  |
 |  |  |
Què és l'enginyeria estructural?
L'enginyeria estructural és una disciplina de l'enginyeria que s'ocupa del disseny i càlcul de la part estructural de les edificacions. L'objectiu principal és el d'aconseguir estructures funcionals que resultin adequades des del punt de vista de la resistència de materials.
Abarca des del disseny d'edificis fins al disseny d'infraestructures. En edificis es dissenyen els fonaments, els elements verticals (columnes, pilars, murs...), els elements horitzontals (bigues, biguetes, encavallades...), i altres elements singulars.
Models de càlcul:
A tall d'exemple, aquests són alguns models de càlcul elaborats com a consultor d'estructures:
 |  |  |
|---|---|---|
 |  |  |
 |  |  |
 |  |  |
 |
Plànols d'obra:
Un cop es fa el càlcul, es genera tota la documentació gràfica per tal que es pugui subministrar i col·locar en obra l'estructura. Aquests són alguns dels plànols d'obra elaborats:
 |  |  |
|---|---|---|
 |  |  |
 |  |  |
 |  |  |
Quin és el procediment per calcular una estructura?
En general, el procediment per calcular una estructura pot ser el següent:
0. Predimensionament dels elements
1. Creació del model de càlcul
a. Definició geomètrica
b. Connexions i condicions de contorn
c. Accions sobre l'estructura
2. Anàlisi de l'estructura
3. Dimensionament, optimització i verificació
a. Estats límits últims (resistència)
b. Estats límits de servei (deformacions)
c. Verificació en cas d'incendi i altres comprovacions
El disseny d'estructures
Una estructura ha de ser resistent a les càrregues que se li apliquen, rígida perquè no es deformi i estable perquè no bolqui ni llisqui.
Per tal de poder complir amb aquestes tres premises cal triar adequadament els materials, la forma i la seva disposició.
El càlcul d'estructures
Existeixen diversos mètodes per calcular estructures, però és el mètode matricial de la rigidesa un dels mètodes més utilitzats. Es basa en simplificar els elements estructurals tipus pilars o bigues com a barres que es comporten de forma elàstica. El conjunt de barres permet obtenir un sistema d'equacions basat en l'anomenada matriu de rigidesa, que relaciona els desplaçaments de cadascun dels punts de l'estructura (nodes), amb les forces exteriors aplicades que originen aquests desplaçaments. El sistema d'equacions es resol de forma ràpida i senzilla gràcies als ordinadors.
Un altre mètode de càlcul és el mètode dels elements finits. Es tracta d'un mètode numèric destinat a resoldre equacions diferencials de condicions de contorn d'elements complexes. En l'àmbit de les estructures, s'utilitza per determinar com es deforma i quines tensions s'originen en elements com per exemple superfícies o sòlids bidimensionals o tridimensionals. Consisteix en dividir un domini en subdominis anomenats elements finits, de manera que s'obté un sistema amb un nombre d'equacions finit que es resol gràcies al càlcul computacional. Com més particions es divideixi un domini, més exacte serà el resultat, però més equacions caldrà resoldre i per tant major serà el temps per a obtenir el resultat.