مهندسی سازه چیست و چه نیازی به آن داریم
یک زیرشاخه مهندسی عمران است که در آن مهندسان سازه برای طراحی ‘استخوان ها و عضلات’ که فرم و شکل ساختارهای ساخته شده توسط بشر را ایجاد میکنند آموزش می بینند. مهندسان سازه همچنین باید پایداری ، مقاومت ، استحکام و حساسیت در برابر زلزله سازه های ساخته شده برای ساختمانها و سازه های غیر سازه را درک و محاسبه کنند. طرح های سازه ای با سایر طراحان مانند معماران و مهندس خدمات ساختمان ادغام شده و اغلب بر ساخت پروژه ها توسط پیمانکاران در محل نظارت می کنند. پآنها همچنین می توانند در طراحی ماشین آلات ، تجهیزات پزشکی و وسایل نقلیه ای که یکپارچگی ساختاری بر عملکرد و ایمنی آنها تأثیر می گذارد ، نقش داشته باشند. برای اطلاعات بیشتر در این خصوص به واژه نامه مهندسی سازه مراجعه کنید.
مهندسی سازه
یکی از مهم‌ترین گرایش‌های مهندسی عمران که اکثر زمینه‌های کاری عمرانی را پوشش می‌دهد، گرایش سازه است. به‌طورکلی مهندسی سازه در ارتباط با طراحی و آنالیز سازه‌های مختلف مانند ساختمان‌های بلند و کوتاهِ پیچیده، پل‌های بزرگ، تونل‌ها، تأسیسات نفتی، سازه‌های آبی و سدها، سازه‌های صنعتی و نظایر آنها می‌باشد و محور اصلی مباحث تشکیل‌دهندة آن، محاسبه تنش‌ها و نیروهای فعال در سازه‌هاست.
نظریه مهندسی سازه
نظریه مهندسی سازه بر اساس قوانین فیزیکی اعمال شده و دانش تجربی از عملکرد ساختاری مواد و هندسه‌های مختلف است. در طراحی مهندسی سازه از تعدادی مفاهیم ساختاری نسبتاً ساده برای ساخت سیستم‌های پیچیده ساختاری استفاده شده است. مهندسان سازه وظیفه استفاده خلاقانه و کارآمد از بودجه، عناصر ساختاری و مواد را برای دستیابی به این اهداف دارند.
قدمت مهندسی سازه
قدمت مهندسی سازه به سال ۲۷۰۰ قبل از میلاد برمی‌گردد. هنگامی‌که هرم پلکانی برای فرعون Djoser توسط ایمهوتپ، اولین مهندس تاریخ شناخته شده با نام ساخته شد. اهرام متداول‌ترین سازه‌های اصلی ساخته شده توسط تمدن‌های باستان بودند زیرا شکل ساختاری هرم ذاتاً پایدار است و می‌تواند تقریباً به طور بی‌نهایت مقیاس‌بندی شود (در مقایسه با اکثر اشکال ساختاری دیگر که نمی‌توان به طور خطی اندازه آنها را متناسب با افزایش بارها افزایش داد).
ثبات ساختاری هرم، درحالی‌که اساساً از شکل آن دست می‌آید، همچنین به مقاومت سنگی که از آن ساخته شده است و توانایی آن برای تحمل وزن سنگ بالای آن متکی است. بلوک‌های سنگ آهک اغلب از معادن نزدیک محل ساختمان گرفته می‌شوند و دارای مقاومت فشاری از ۳۰ تا ۲۵۰ مگاپاسکال هستند MPa = 106 Pa Pa بنابراین، مقاومت ساختاری هرم بیش از هندسه هرم، از خصوصیات ماده جنگ‌هایی که از آن ساخته شده‌اند، ناشی می‌شود.
اختراع مجدد بتن
هیچ سابقه‌ای در مورد اولین محاسبات مقاومت اعضای سازه یا رفتار مواد سازه‌ای وجود ندارد، اما حرفه یک مهندس سازه فقط با انقلاب صنعتی و اختراع مجدد بتن شکل گرفت (به تاریخچه بتن مراجعه کنید. علوم بنیادی مهندسی ساخت در رنسانس شروع به درک می‌شود و از آن زمان به برنامه‌های مبتنی بر رایانه تبدیل می‌شوند که در دهه ۱۹۷۰ پیش‌گام بودند
طراحی سازه‌های فولادی
انتخاب و طراحی سازه اصلی بخشی اساسی از طراحی مفهومی ساختمانها است و در حالت ایده‌آل باید با توسعه طراحی معماری ادغام شود. پاسخگویی به مشتری، الزامات برنامه‌ریزی و مقررات ساختاری از اهمیت بالاتری برخوردار است، اما طیف وسیعی از اشکال سازه‌ای وجود دارد که این الزامات را برآورده میکنند، هرکدام مزایای خاص خود را دارند. محاسن اشکال مختلف سازه‌ای باید در برابر الزامات سازه بررسی شود.
ملاحظات کلیدی عبارت‌اند از:
- هزینه و سرعت ساخت
- ارتفاع ساختمان و نسبت قطعه
- انعطاف‌پذیری و سازگاری در آینده
- محدودیت‌های سایت از جمله شرایط زمینی
- نیاز به تنظیمات ساختاری ویژه در فضاهای عمومی یا مناطق گردش خون
- شبکه‌های کف و هماهنگی بعدی با شبکه برنامه‌ریزی
- عمق ساختاری (سقف تا سطح کف)
- استراتژی سرویس‌دهی و هماهنگی و تلفیق آن با ساختار (به‌صورت افقی و عمودی)
- بارگذاری کف
- مقاوم در برابر آتش
- الزامات پایداری
عناصر اصلی ساختمانی یک ساختمان چندطبقه معمولی شامل کف، تیرها و ستون‌ها است. طیف گسترده‌ای از اشکال و آرایش‌های جایگزین را می‌توان در سازه‌های فلزی چندطبقه با قاب استفاده کرد تا مزایای این موارد را به دست آورد
مزایا شامل:
- اقتصاد
- کف‌سازی کم‌عمق
- ادغام خدمات
- فضای کف انعطاف‌پذیر و بدون ستون
- پایه‌ها کاهش‌یافته است
- ساخت سریع در محل
سازه چیست
ساختار عبارت است از چیدمان و سازماندهی عناصر به‌هم‌پیوسته در یک شی system یا سیستم مادی، یا شی object یا سیستمی که به‌این‌ترتیب سازمان‌یافته باشد. ساختارهای مادی شامل اشیای ساخته شده توسط بشر مانند ساختمانها و ماشین‌آلات و اشیا objects طبیعی مانند ارگانیسم‌های بیولوژیکی، مواد معدنی و مواد شیمیایی است. ساختارهای انتزاعی شامل ساختار داده‌ها در علوم کامپیوتر و فرم موسیقی هستند. انواع ساختارها شامل سلسله‌مراتب (مجموعه‌ای از روابط یک به چند) ، شبکه‌ای شامل پیوندهای بسیار به زیاد یا شبکه‌ای با اتصالات بین اجزای همسایه در فضا است.
داینامیک سازه
داینامیک سازه نوعی تحلیل سازه‌ای است که رفتار سازه‌ای را که تحت بارگذاری دینامیکی قرار گرفته است (اقداماتی با شتاب بالا) پوشش می‌دهد. بارهای دینامیکی سازه شامل افراد، باد، امواج، ترافیک، زمین‌لرزه و انفجار است. هر سازه‌ای می‌تواند تحت بارگذاری داینامیک سازه قرار گیرد. از تجزیه‌وتحلیل داینامیک سازه می‌توان برای یافتن جابه‌جایی‌های دینامیکی، تاریخچه زمانی و تجزیه و تحلیل مد استفاده کرد..
مهندس محاسب
علوم و مهندس محاسبات (CSE) یک‌رشته نسبتاً جدید است که با توسعه و استفاده از مدل‌ها و شبیه‌سازی‌های محاسباتی، اغلب همراه با محاسبات با کارایی بالا، برای حل مشکلات پیچیده فیزیکی ناشی از تجزیه‌وتحلیل و طراحی مهندسی (مهندس محاسب) نیز سروکار دارد. به‌عنوان پدیده‌های طبیعی (علوم محاسباتی). CSE به‌عنوان “روش سوم کشف” توصیف شده است (در کنار تئوری و آزمایش).
طراحی سازه چیست؟
طراحی سازه به زبان ساده یعنی طراحی المان‌های یک سازه (ستون، تیر، دیوار برشی، مهاربند و …) برای رسیدن به مقاومت موردنیاز.
تعریف طراحی سازه:
به یک ساختار مهندسی (ثابت) که به طور جداگانه از دیگر ساختارها قابل تشخیص باشد یک سازه می‌گویند.
شما برای طراحی کردن المان‌های سازه باید با مفاهیم اولیه آن مفاهیمی مانند استاتیک، مقاومت مصالح، دروس بتن و فولاد، بارگذاری آشنا باشید .
گام‌های طراحی سازه
- -پس از طراحی معماری ساختمان و تأیید نهایی پلان‌های ساختمان این پلان‌ها در اختیار مهندس سازه قرار می‌گیرد تا سازه‌ای مناسب و بهینه را طراحی کند.
- -تعیین جنس سازه (بتن /فولاد / مرکب /…)
- -پس از این مرحله اولین گام مهندس سازه تعیین سیستم مقاوم در برابر زلزله می‌باشد (قاب مهاربندی/ قلب خمشی/ سیستم ۲گانه و…)
- -گام بعدی نحوه جانمایی تیرها و (در صورت نیاز مهاربندها/دیوار برشی) می‌باشد.
- -گام بعد بارگذاری سازه می‌باشد
- -طراحی سازه با استفاده از نرم‌افزارهای مربوط (ETABS&SAFE)
- -خروجی گرفتن نقشه‌های اجرایی فاز ۲
