構造工学における幾何学の使い方

著者: Monica Porter
作成日: 17 行進 2021
更新日: 13 11月 2024
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構造工学では、建物、機械、車両など、荷重を支える構造の設計と解析を研究しています。エンジニアの仕事の多くは、人々が構造物を使用しているときの安全性の確保に集中しています。通常これは、通常予想される以上の負荷に対してフレームを十分に頑丈にすることによって達成されます。幾何学、形状、尺度、および相対位置を研究する数学の分野は、エンジニアにとって不可欠なツールです。


超高層ビルを造ることは幾何学なしでは不可能でしょう (ストックフォト/コムストック/ゲッティイメージズ)

材料

ジオメトリは、エンジニアが特定のデザインに必要な材料の量を決定するのに役立ちます。例えば、鋼鉄製の「I」梁が使用されている場合、重要な問題が発生します。鋼材はどれくらい必要ですか。いくらかかりますか。体重はどうなりますか?最後の2つの質問に答えるために、エンジニアはジオメトリを使用してビームボリュームを計算する必要があります。

表面積

時々、材料の量ではなく、エンジニアはガラスパネルをさまざまな方法で取り付けるなど、表面積を知る必要があります。それで彼は台形や菱形のような二次元形状のための公式を使うべきです。

角度

エンジニアは、建物が安全であることを確認し、適切な対策を講じるためにジオメトリを使用して角度を計算する必要があります。たとえば、無効になっているアクセスランプの上昇角度は10度以下でなければなりません。エンジニアはランプの高さと長さを三角法(ジオメトリの細分)によって適切な角度になるまで操作します。

スケール

同僚、スーパーバイザー、そして最終的にそれを実行するビルダーにデザインを見せるためには、エンジニアはスケールデザインを使用しなければなりません。これらは構造のサイズを縮小するので、プロジェクトを視覚化し、シェイプを互いに同じ比率に保ちます。スケールの考え方、および類似の形状(形状は同じ角度だがサイズが異なることを意味します)は、ジオメトリに由来します。