บทความหลัก: Space frame

การกำหนดที่ชัดเจนของความสมดุลของแรง (อังกฤษ: en:statically determinate) จะทำเพียงแค่รองรับคาน, ทำให้เกิดการโก่งงอภายใต้โหลดที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ

โครงสร้างใด ๆ จะถูกทำขึ้นหลัก ๆ จากเพียงจำนวนเล็กน้อยของชนิดขององค์ประกอบที่แตกต่างกัน ได้แก่:

• เสา (อังกฤษ: column)
• คาน (อังกฤษ: beam)
• แผ่น (อังกฤษ: plate)
• โครงสร้างรูปโค้ง (อังกฤษ: arch)
• เปลือกนอก (อังกฤษ: shell)
• Catenaries

องค์ประกอบทั้งหลายเหล่านี้สามารถจำแนกตามรูปแบบ (ตรง, แผ่น, โค้ง) และมิติ (มิติเดียว/สองมิติ) ดังนี้:

	มิติเดียว	สองมิติ
	ตรง	โค้ง	แผ่น	โค้ง
แรงโค้งงอ (อังกฤษ: bending) เป็นหลัก	คาน	โครงสร้างรูปโค้งต่อเนื่อง	แผ่น, แผ่นพื้นคอนกรีต	lamina, โดม
แรงตึง (อังกฤษ: tensile stress) เป็นหลัก	เชือก, เหล็กประกับ (อังกฤษ: tie)	Catenary	เปลือกนอก
แรงกดทับ (อังกฤษ: compression) เป็นหลัก	ตอม่อหรือเสาสะพาน, เสา	กำแพงรับน้ำหนัก

เสา

บทความหลัก: เสา

National Capitol Columns ที่ United States National Arboretum ใน Washington, D.C.

เสาเป็นองค์ประกอบที่แบกรับแรงตามแนวแกนเท่านั้น - นั้นคือแรงกดทับ (อังกฤษ: compression) - หรือทั้งแรงตามแนวแกนและแรงโค้งงอ (อังกฤษ: bending) (ซึ่งทางเทคนิคเรียกว่าคาน-เสา (อังกฤษ: beam-column) แต่ในทางปฏิบัติเรียกแค่เสา). การออกแบบของเสาจะต้องตรวจสอบความสามารถในแนวแกนขององค์ประกอบ, และความสามารถในการโค้งงอ.

ความสามารถในการโค้งงอคือความสามารถขององค์ประกอบในการทนต่อความโน้มเอียงในการหักงอ. ความสามารถของมันขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิต, วัสดุ, และความยาวที่มีผลของเสา, ซึ่งขึ้นอยู่กับสภาวะที่เหนี่ยวรั้งที่ด้านบนและด้านล่างของเสา. ความยาวที่มีผลจะเท่ากับ K ∗ l {\displaystyle K*l} โดยที่ l {\displaystyle l} คือความยาวที่แท้จริงของเสา.

ความสามารถของเสาในการแบกโหลดในแนวแกนขึ้นอยู่กับระดับของแรงโค้งงอที่มันจะต้องรองรับ, และในทางกลับกัน, ระดับของแรงโค้งงอที่มันจะต้องรองรับก็จะขึ้นอยู่กับความสามารถของเสาในการแบกโหลดในแนวแกน. นี้จะถูกแสดงในแผนภูมิการทำงานร่วมกันและเป็นความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเส้นตรงและซับซ้อนอันหนึ่ง.

คาน

บทความหลัก: คาน

สะพานรถไฟข้ามแม่น้ำ Torne : 'สะพานที่มีตัวรับน้ำหนักประกอบด้วยเหล็กรูปสามเหลี่ยม' (อังกฤษ: truss bridge) ระหว่างสวีเดนกับฟินแลนด์

คานอาจถูกนิยามว่าเป็นองค์ประกอบหนึ่งที่มีด้าน ๆ หนึ่งใหญ่กว่าอีกสองด้านและโหลดที่ถูกใส่ให้มักจะถูกกดลงบนแกนหลักขององค์ประกอบนั้น. คานและเสาจะถูกเรียกว่าองค์ประกอบของเส้นและมักจะถูกแทนด้วยเส้นที่เรียบง่ายในการสร้างแบบจำลองโครงสร้าง.

• แบบคานยื่น (อังกฤษ: cantilever) (มีรองรับที่ปลายด้านหนึ่งเท่านั้นด้วยการเชื่อมต่อแบบถาวร เช่นเสาธงแนวราบหรือเอียง)
• มีการรองรับง่าย ๆ (การรองรับอยู่ในแนวตั้งที่ปลายแต่ละด้าน, ในแนวนอนมีเพียงด้านเดียวเพื่อทนต่อแรงเสียดทาน เช่นกระดานโดดน้ำ, และสามารถหมุนที่จุดรองรับ เช่นสะพานเปิด/ปิดได้)
• คงที่ (รองรับที่ปลายทั้งสองด้านโดยการเชื่อมต่อตายตัว, ไม่สามารถหมุนได้ที่จุดรองรับ)
• อย่างต่อเนื่อง (รองรับสามจุดหรือมากกว่า)
• ผสมกันของแบบข้างต้น (เช่น รองรับที่ปลายด้านหนึ่งและตรงกลาง)

คานเป็นองค์ประกอบที่แบกรับแรงโค้งงออย่างเดียวเท่านั้น. แรงโค้งงอทำให้ส่วนหนึ่งของคาน (แบ่งตามความยาวของมัน) อยู่ในสภาพ​​การกดทับและส่วนอื่น ๆ อยู่ในความตึง. ส่วนที่ถูกกดทับจะต้องถูกออกแบบเพื่อต้านทานการโค้งงอและการบด, ในขณะที่ส่วนที่อยู่ในความตึงจะต้องมีความสามารถเพียงพอที่จะต่อต้านความตึงนั้น.

Trusses

บทความหลัก: Truss

ท้องฟ้าจำลอง McDonnell โดย Gyo Obata ในเซนต์หลุยส์, รัฐมิสซูรี่, สหรัฐอเมริกาเป็นโครงสร้างเปลือกคอนกรีตประตูโค้ง Gateway Arch ในเซนต์หลุยส์, รัฐมิสซูรี่ สูง 630 ฟุต (192 เมตร), หุ้มด้วยสเตนเลส (ชนิด 304)

truss เป็นโครงสร้างแบบหนึ่งที่ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างสองประเภท ได้แก่; ส่วนประกอบที่ถูกแรงกดทับ (อังกฤษ: compression member) และส่วนประกอบที่ถูกแรงดึง (อังกฤษ: tension member) (เช่นเสาค้ำ (อังกฤษ: strut) และเหล็กประกับ (อังกฤษ: tie) ). truss ส่วนใหญ่ใช้เหล็กฉาก (อังกฤษ: gusset plate) ในการเชื่อมต่อหลาย ๆ องค์ประกอบเข้าด้วยกัน. เหล็กฉากค่อนข้างมีความยืดหยุ่นและช่วยลดโมเม้นท์การโค้งงอ (อังกฤษ: bending moment) ที่จุดเชื่อมต่อ, จึงเป็นการช่วยให้ truss members สามารถแบกรับแรงตึงหรือแรงกดทับหลักได้.

Truss มักจะถูกนำมาใช้ในโครงสร้างขนาดใหญ่, ในที่ซึ่งมันไม่ประหยัดการใช้คานเป็นแท่งแข็ง.

แผ่น

แผ่นแบกรับการหักงอในสองทิศทาง. แผ่นพื้นคอนกรีตเป็นตัวอย่างหนึ่งของแผ่น. แผ่นสามารถเข้าใจได้โดยใช้กลไกต่อเนื่อง (อังกฤษ: continuum mechanics), แต่เนื่องจากความซับซ้อนที่เกี่ยวข้อง, พวกมันส่วนใหญ่มักได้รับการออกแบบโดยใช้วิธีการเชิงประจักษ์ประมวลผลหรือการวิเคราะห์คอมพิวเตอร์.

นอกจากนี้พวกมันยังสามารถได้รับการออกแบบด้วยทฤษฎีเส้นผลตอบแทน (อังกฤษ: yield line theory), ในที่ซึ่งกลไกการล่มสลายที่ได้สันนิษฐานไว้มีการวิเคราะห์เพื่อให้ขอบเขตด้านบน (อังกฤษ: upper bound) บนโหลดที่ล่มสลาย (ดู Plasticity). เทคนิคนี้ถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติ[8] แต่เพราะวิธีการนี้จะให้ ขอบเขตด้านบน, เช่นการคาดการณ์ที่ไม่ปลอดภัยของการโหลดที่ล่มสลาย, สำหรับกลไกการล่มสลายที่ถูกคิดขึนอย่างไม่ดี การดูแลอย่างมากเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ากลไกการล่มสลายที่สันนิษฐานไว้จะเป็นจริง[9].

เปลือก

บทความหลัก: โครงสร้างเปลือกบาง

ดูเพิ่มเติม: gridshell

เปลือกได้รับกำลังของพวกมันมาจากรูปแบบของพวกมันเอง, และแบกรับแรงกดทับทั้งหมดในสองทิศทาง. โดมเป็นตัวอย่างหนึ่งของเปลือก. พวกมันสามารถได้รับการออกแบบโดยการทำเป็นแบบแขวนห่วงโซ่, ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น catenary ในแรงตึงเครียดที่บริสุทธิ์, และกลับหัวรูปแบบเพื่อให้บรรลุแรงบีบอัดที่บริสุทธิ์.

โครงสร้างโค้ง

บทความหลัก: Arch

เสาแบบคลาสสิคที่ประกอบด้วยหลาย ๆ ส่วนของหินซ้อนทับกันและสำเร็จออกมาเป็นวัดแห่ง Bel ในสไตล์โครินเทียน, ประเทศซีเรียสะพานเชือก - ตัวอย่างหนึ่งของโครงสร้าง catenary

โครงสร้างโค้งแบกรับแรงกดทับบีบอัดในทิศทางเดียวเท่านั้น, ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีความเหมาะสมที่จะสร้างซุ้มประตูโค้งจากอิฐ. พวกมันได้รับการออกแบบโดยมั่นใจว่าสายของแรงผลักดัน (อังกฤษ: line of thrust) ของแรงยังคงอยู่ภายในความลึกของซุ้มประตูโค้ง. ส่วนใหญ่มันจะถูกใช้เพื่อเพิ่มความโดดเด่นของโครงสร้างใด ๆ.

Catenaries

บทความหลัก: โครงสร้างแรงดึง

Catenaries ได้รับความแข็งแรงของพวกมันจากรูปแบบของพวกมันเอง, และแบกรับแรงตึงอย่างเดียวโดยการเบี่ยงเบน (เช่นเดียวกับเชือกที่จะย้อยลงมาเมื่อมีคนเดินบนนั้น). พวกมันส่วนใหญ่มักจะเป็นโครงสร้างของสายเคเบิลหรือผ้า. โครงสร้างผ้าทำหน้าที่เป็น catenary ในสองทิศทาง.

ทฤษฎีวิศวกรรมโครงสร้าง

บทความหลัก: ทฤษฎีวิศวกรรมโครงสร้าง

รูปของโบลต์ (สกรู) ในความเค้นเฉือน (ความเค้นที่ทำให้วัสดุบิดรูปร่างไปจากเดิม) (อังกฤษ: shear stress), รูปบนแสดงให้เห็นการเฉือนเดี่ยว, รูปล่างแสดงให้เห็นการเฉือนคู่

วิศวกรรมโครงสร้างขึ้นอยู่กับความรู้ในรายละเอียดของกลศาสตร์ประยุกต์, วัสดุศาสตร์และคณิตศาสตร์ประยุกต์เพื่อที่จะเข้าใจและคาดการณ์ว่าโครงสร้างรองรับและต่อต้านน้ำหนักตัวเองและน้ำหนักของโหลดได้อย่างไร. เพื่อที่จะนำความรู้มาใช้ให้ประสบความสำเร็จ วิศวกรโครงสร้างโดยทั่วไปต้องมีความรู้ในรายละเอียดของรหัสการออกแบบ (อังกฤษ: design codes) ด้านปฏิบัติและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง, เทคนิคของการวิเคราะห์โครงสร้าง, รวมทั้งความรู้บางอย่างเกี่ยวกับความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุและโครงสร้าง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโครงสร้างเหล่านั้นจะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมภายนอก. ตั้งแต่ปี 1990s, ซอฟแวร์ผู้เชี่ยวชาญได้มีอยู่ในตลาดเพื่อช่วยในการออกแบบโครงสร้าง, ด้วยฟังก์ชันการทำงานที่จะช่วยในการวาดภาพ, การวิเคราะห์และการออกแบบโครงสร้างที่มีความแม่นยำสูงสุด; ตัวอย่างเช่น AutoCAD, StaadPro, ETABS, Prokon, Revit Structure เป็นต้น. ซอฟต์แวร์ดังกล่าวยังอาจต้องพิจารณาโหลดในสิ่งแวดล้อม, เช่นจากการเกิดแผ่นดินไหวและลม.

วัสดุ

บทความหลัก: วัสดุโครงสร้าง

วิศวกรรมโครงสร้างขึ้นอยู่กับความรู้ของวัสดุและคุณสมบัติของพวกมัน, เพื่อที่จะเข้าใจว่าวัสดุที่แตกต่างกันรองรับและต่อต้านโหลดได้อย่างไร.

วัสดุโครงสร้างที่พบบ่อยคือ

• เหล็ก: เหล็กดัด, เหล็กหล่อ
• คอนกรีต: คอนกรีตเสริมเหล็ก, คอนกรีตอัดแรง
• โลหะผสม: เหล็กกล้า, เหล็กสเตนเลส
• อิฐ
• ไม้: ไม้เนื้อแข็ง, ไม้เนื้ออ่อน
• อะลูมิเนียม; ยูพีวีซี
• วัสดุคอมโพสิต: ไม้อัด
• วัสดุโครงสร้างอื่น ๆ : อิฐที่ตากแห้ง, ไม้ไผ่, คาร์บอนไฟเบอร์, พลาสติกเสริมไฟเบอร์, อิฐโคลน, วัสดุมุงหลังคา, อะคริลิค