Basics of structural design and analysis - Khái niệm cơ bản về thiết kế và phân tích kết cấu

Structural design is the process of creating a safe and functional structure under any load that it may experience. During this process, the structural engineer will determine the structure’s stability, strength, and stiffness (rigidity). The basic objective in structural design and analysis is to produce a structure capable of resisting all applied loads without failure during its intended life. Thiết kế kết cấu là quá trình tạo ra một kết cấu an toàn và có chức năng dưới bất kỳ tải trọng nào mà nó có thể gặp phải. Trong quá trình này, kỹ sư kết cấu sẽ xác định độ ổn định, cường độ và độ cứng (độ cứng) của kết cấu. Mục tiêu cơ bản trong thiết kế và phân tích kết cấu là tạo ra một kết cấu có khả năng chịu được mọi tải trọng tác dụng mà không bị hư hỏng trong suốt thời gian sử dụng dự kiến.
There are mainly 5 essential steps to be followed for the design of any structure. (1) modelling, (2) load analysis, (3) structural analysis, (4) structural design and (5) detailing. Chủ yếu có 5 bước cần thiết phải tuân theo để thiết kế bất kỳ cấu trúc nào. (1) mô hình hóa, (2) phân tích tải trọng, (3) phân tích kết cấu, (4) thiết kế kết cấu và (5) thiết kế chi tiết.
1. Modelling
The first step is to model the structure’s mechanical skeleton, including its foundations, columns, beams, frames, trusses, and other elements. The start point is the architectural model. An architectural model shows what the structure will look like in reality, but it is not suitable for calculations due to the high level of detailing. The architectural model needs to be stripped until only the load-bearing structure remains. The load-bearing structure will transfer the applied loads to the ground. Bước đầu tiên là mô hình hóa bộ khung cơ khí của kết cấu, bao gồm móng, cột, dầm, khung, giàn và các thành phần khác. Bắt đầu là từ mô hình kiến ​​trúc. Một mô hình kiến ​​trúc cho thấy kết cấu sẽ trông như thế nào trong thực tế, nhưng nó không phù hợp để tính toán do mức độ chi tiết cao. Mô hình kiến ​​trúc cần được loại bỏ cho đến khi chỉ còn lại kết cấu chịu lực. Kết cấu chịu lực sẽ truyền tải trọng tác dụng xuống đất.
Translating the load-bearing structure to a model ready for calculations is called schematization or creating the wireframe model, the mechanical model, or the plan of the model. Việc chuyển cấu trúc chịu lực sang mô hình sẵn sàng để tính toán được gọi là sơ đồ hóa hoặc tạo mô hình khung dây, mô hình cơ khí hoặc sơ đồ của mô hình.
Schematization is a very important step: it is essential that that the mechanical model can anticipate loads since it would be the basis for the whole process. Lập sơ đồ là một bước rất quan trọng: điều cần thiết là mô hình cơ học có thể dự đoán được tải trọng vì nó sẽ là cơ sở cho toàn bộ quá trình.

The most used structural elements which can be included in the structural model are: Các phần tử cấu trúc được sử dụng nhiều nhất có thể được đưa vào mô hình cấu trúc là:
• Beams; • Dầm
• Columns; • Cột
• Struts and ties; • Thanh giằng
• Slabs; • Tấm sàn
• Shear walls; • Vách
• Membranes. • Màng