چگونگی ساخت ستون (مقاطع مرکب)

ستون‌ها ممکن است بر حسب نیاز با ترکیب و اتصالات متنوع از انواع پروفیلهای مختلف ساخته شوند. اما رایجترین اتصال برای ساخت ستون‌ها سه نوع است





اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن: ابتدا دو تیرآهن را در کنار یکدیگر و بر روی سطح صاف به هم چسبیده گردند؛ سپس دو سر و وسط ستون را جوش داده و ستون برگردانده شده و مانند قبل جوشکاری صورت می‌گیرد؛ آن گاه ستون معکوس و در قسمت وسط، جوشکاری می‌شود. همین کار را در سوی دیگر ستون انجام می‌دهند و به ترتیب جوشکاری ادامه می‌یابد تا جوش مورد نیاز ستون تامین گردد. این شیوه جوشکاری برای جلوگیری از پیچش ستون در اثر حرارت زیاد جوشکازی ممتد می‌باشد. در صورتیکه در سرتاسر ستون به جوش نیازی نباشد، دست کم جوشها باید به این ترتیب اجرا گردد:

الف) حداکثر فاصله بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممتد از ۶۰ سانتیمتر تجاوز نکند.
ب) طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر بزرگترین عرض مقطع باشد و به طور یکسره انجام گیرد.
ج) طول موثر هر قطعه از جوش منقطع نباید از ۴ برابر بعد جوش یا ۴۰ میلیمتر کمتر باشد.
د) تماس میان بدنه دو پروفیل نباید از یک شکاف ۵/۱ میلیمتری بیشتر، اما از ۶ میلیمتر کمتر باسد؛ ضمنا بررسیهای فنی نشان دهد مه مساحت کافی برای تماس وجود ندارد؛ در آن صورت، این بادخور باید با مصالح پر کننده مناسب شامل تیغه‌های فولادی با ضخامت ثابت پر شود.

۲- اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری روی بالها: در مقاطع مرکبی که ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل می‌شود تا مقاطع مرکب تشکیل بدهد؛ فاصله جوشهای مقطع (غیر ممتد) که ورق را به نیمرخها متصل می‌کند، نباید از ۳۰ سانتیمتر بیشتر شود. اندازه حداکثر فاصله فوق‌الذکر در مورد فولاد معمولی به صورت t22 که t در آن ضخامت ورق است در می‌آید.
۳- اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی (تسمه): متداولترین نوع ستون در ایران ستون‌های مرکبی است که دو تیرآهن به فاصله معین از یکدیگر قرار می‌گیرد و قیدهای افقی یا چپ و راست این دو نیمرخ را به هم متصل می‌کند؛ البته بستهای چپ و راست که شکلهای مثلثی را به وجود می‌آورند، دارای مقاومت بهتری نسبت به قیدهای موازی می‌باشند. در مورد اینگونه ستون‌ها، بویژه ستون با قید موازی مسائل زیر را بایستی رعایت کرد:

الف) ابعاد بست (وصله) افقی ستون کمتر از این مقادیر نباشد:
L: طول وصله حداقل به فاصله مرکز تا مرکز دو نیمرخ باشد.
B: عرض وصله از ۴۲ درصد طول آن کمتر نباشد.
T: ضخامت وصله از ۳۵/۱ طول آن کمتر نباشد.
ب) در اطراف کلیه وصله‌ها و در سطح تماس با بال نیمرخها عمل جوشکاری انجام گیرد (مجموع طول خط جوش در هر طرف صفحه نباید از طول صفحه کمتر شود).
ج) فاصله قیدها و ابعاد آن بر اساس محاسبات فنی تعیین می‌شود.
د) در قسمت انتهایی ستون، باید حتما از ورق با طول حداقل برابر عرض ستون استفاده کرد تا علاوه بر تقویت پایه، محل مناسبی برای اتصال بادبندها به ستون به وجود آید.
ه) در محل اتصال تیر یا پل به ستون لازم است قبلا ورق تقویتی به ابعاد کافی روی بالهای ستون جوش شده باشد.

روش نصب نبشی بر روی کف ستون‌ها (بیس پلیت) برای استقرار ستون هنگام محاسبه ابعاد کف ستون‌ها باید حداقل فاصله میله مهاری از لبه کف ستون و محل جاگذاری نبشی با ضخامت جوش لازم برای نگه داشتن ستون، همچنین ضخامت پلیت انتهایی ستون و ابعاد ستون را با دقت بررسی کرد؛ سپس با توجه به موارد یاد شده، به نصب نبشی و استقرار ستون به این صورت اقدام نمود. بر روی بیس پلیت‌ها محل کف ستون و محل آکس را کنترل می‌کنیم؛ سپس نبشیهای اتصال را به صورت عمود برهم بر روی بیس پلیت جوش داده، آنگاه ستون را مستقر و اقدام به نصب دگر نبشیهای لازم کرده و آنها را به بیس پلیت جوش می‌دهیم. از مزایای عمود برهم بودن دو نبشی روی بیس پلیت علاوه بر سرعت عمل و استقرار بهتر به علت تماس مستقیم ستون به بال نبشی، اتصال جوشکاری به گونه‌ای درست تر و اصولی تر صورت می‌گیرد. روشن است که قبل از جوشکاری باید ستون‌ها را هم محور و قائم نموده و عمود بودن در دو جهت کنترل گردد. پس از نصب ستون‌ها با توجه به ارتفاع ستون و آزاد بودن سر ستون ممکن است تا زمان نصب پلها، ستون‌ها در اثر شدت باد و وزن خود حرکتهایی داشته باشند که احتمالا تاثیر نا مطلوب و ایجاد ضعف در جوشکاری و اتصالات کف ستون‌ها خواهد داشت. به این سبب، باید پس از نصب، فورا به مهاربندی موقت ستون‌ها به وسیله میلگرد یا نبشی بصورت ضربدری اقدام کرد.




طویل کردن ستون‌ها

سازهای فلزی را اغلب در چندین طبقه احداث می‌کنند، طول پروفیلها برای ساخت ستون محدود است. با در نظر گرفتن بار وارده و دهانه بین ستون‌ها و نحوه قرار گرفتن ستون‌های کناری، مقاطع مختلفی برای ساخت ستون‌ها به دست می اید. ممکن است در هر طبقه، ابعاد مقطع ستون با طبقه دیگر تفاوت داشته باشد؛ بنابراین، باید اتصال مقاطع با ابعاد مختلف برای طویل کردن با دقت زیادی انجام شود. محل مناسب برای وصله ستون‌ها به هنگام طویل کردن آنها حداقل در ازتفاع ۴۵ تا ۶۰ سانتی‌متر بالاتر از کف هر طبقه یا ۶/۱ ارتفاع طبقه می‌باشد. این ارتفاع اندازه حداقلی است که از نظر دسترسی به محل اجرای جوش و نصب اتصالات مورد نیاز برای ادامه ستون یا اتصال بادبند لازم است.




نحوه طویل کردن ستون‌ها

ابتدا سطح تماس دو ستون را به خوبی گونیا می‌کنند و با سنگ زدن صاف می‌نمایند تا کاملا در تماس با یکدیگر یا صفحه وصله قرار گیرد. در صورتی که پروفیل دو ستون یکسان نباسد، باید اختلاف دو نمره ستون را با گذاردن صفحات لقمه (همسو کننده) بر ستون فوقانی را پر نمود؛ سپس صفحه وصله را نصب کرد و جوش لازم لازم را انجام داد. اگر ابعاد مقطع دو نیمرخ که به یکدیگر متصل می‌شوند، تفاوت زیاد داشته باشند، به طوری که قسمت بزرگی از سطح آن دو در تماس با یکدیگر قرار نگیرد، در این صورت باید یک صفحه تقسیم فشار افقی بین دو نیمرخ به کار برد. این صفحه معمولا باید ضخیم انتخاب شود تا بتواند بدون تغییر شکل زیاد، عمل تقسیم فشار را انجام دهد. کلیه ابعاد و ضخامت صفحه و مقدار جوش لازم را باید طبق محاسبه و بر اساس نقشه‌های اجرایی انجام داد.





ستون‌ها با مقاطع دایره‌ای

معمولا مقاطع لوله‌ای (دایره‌ای) از قطر ۲ تا ۱۲ اینچ برای ستون‌ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقطع لوله در مواقعی که بوسیله اتصال جوش باشد، آسانتر به کار می‌رود. کاربرد لوله بیشتر در پایه‌های بعضی منابع هوایی، دکل‌های مختلف و خرپاهای سبک است. این مقطع‌ها به طور کلی مقاومترند برای اینکه ممان انرسی انها در تمام جهات یکسان است. با تغییر ضخامت مقاطع لوله‌ای می‌توان اینرسی‌های مختلف را به دست‌آورد.




طراحی اعضای خمشی

تنش مجاز برای اعضای خمشی بدون نیروی فشاری مطابق زیر است

الف) برای بال‌ها.

ب) برای اعضای جان ساخته شده از میلگرد و یا مقاطع غیر میلگرد.

د) برای ورق‌های نشیمن.

طراحی اعضای فشاری – خمشی

در صورتیکه فاصله بین گره‌ها مساوی ویا بیشتر از ۶۰ سانتی‌متر باشد، اعضای فوقانی تیرچه‌ها باید به نحوی طراحی شوند که رابطه زیر در گره‌ها برقرار شود و همچنین باید رابطه زیر دربین دو گره برقرارگردد:

برای اعضای میانی تیرچه‌ها

برای اعضای کناری تیرچه‌ها

Fe تنش مجاز اولر و L فاصله بین گره‌ها می‌باشد.




محدودیت‌های لاغری اعضا

ضریب لاغری(L/r) در اعضای میانی وکناری بال‌ها، همچنین در اعضا ی فشاری وکششی جان تیرچه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید:

در اعضای میانی بال فوقانی ۹۰

در اعضای کناری بال فوقانی ۱۲۰

در اعضای فشاری جان ۲۰۰

دراعضای کششی ۲۴۰




ضوابط ویژه اعضای جان تیرچه‌ها (کنترل برش)

حداقل نیروی برشی قائم که برای اعضاء باید در نظر گرفته شود. نباید از ۲۵ درصد عکس العمل تکیه گاهی کمتر باشد.

در مواردیکه اعضای جان تیرچه‌ها تحت اثر ترکیب تنش‌های فشاری وخمشی قرار گیرند. باید بر اساس ضوابط اعضای فشاری – خمشی طراحی گردند. در حالتی که خمش در این اعضا، موجب انحنای دو طرفه آنها گردد، ضریب Cm معادل ۰٫۴ در نظر گرفته می‌شود.




مقاومت جوش

اتصالات جوش اعضا باید بتواند حداقل دوبرابر بار طراحی تیرچه‌ها را تحمل نماید.




وصله

اتصال دوپروفیل بصورت وصله درهر نقطه ازبال مجاز است. وصله بصورت جوش سربه سر در اعضای کششی باید بتواند حداقل مقاومتی معادل 1.14Fy.A را از خود نشان دهد که درآن A کل سطح مقطع عضو وصله شده می‌باشد.

۲-طراحی مرحله دوم بعد از گرفتن بتن:

در این مرحله مقطع مرکب شامل تیرچه فولادی وبتن باید تلاشهای ناشی ازتمام بارهای وارده به سقف (قبل و بعد از گرفتن بتن) راتحمل کند .






اسکلت فولادی
اسکلت فولادی یا قاب فولادی اصطلاحی است که در ساختمان‌سازی به کار می‌رود. ساختمان‌هایی با اسکلت فولادی، از ستون‌های عمودی و تیرهای I-شکل افقی که به شکل شبکه‌های مستطیلی به هم وصل شده‌اند، تشکیل گردیده‌اند. این شبکهٔ مستطیل-شکل، وظیفهٔ نگه‌داری طبقات، سقف‌ها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شده‌اند، برعهده دارد. توسعهٔ این فناوری، امکان ساخت آسمان‌خراش‌ها را فراهم کرده‌است.




مفهوم کلی

پروفیل یا نیمرخ یا سطح مقطع یک ستون فولادی نورد شده، مانند حرف H در زبان انگلیسی است. جهت فراهم کردن مقاومت مناسب در برابر تنش‌های فشاری، فلنج‌های ستون‌ها دارای ضخامت و گستردگی بیشتری نسبت به فلنج‌های تیرها است. فولادهایی با مقاطع مربعی و دایره‌ای توخالی نیز به طور معمول جهت پر شدن توسط خمیر بتن استفاده می شوند. تیرهای فولادی توسط پیچ و مهره و سایر اتصالات به ستون‌ها وصل می شوند. در گذشته نیز از پرچ برای اتصال استفاده می شد. به دلیل بیشتر بودن لنگر خمشی در تیرها، معمولا جان مقطع فولادی تیرهای I-شکل دارای عرض بیشتری نسبت به جان ستون‌ها است.

از عرشه‌های فولادی، می توان به عنوان قالب‌های راه‌راه در زیر لایهٔ ضخیمی از بتن مسلح، برای پوشش قسمت بالایی قاب فولادی استفاده کرد. استفاده از قطعات بتنی پیش‌ساخته نیز روش متداول دیگری است. معمولا در آخرین طبقهٔ ساختمان‌های تجاری، از فضای خالی بین سطح بیرونی و قطعات سازه‌ای کف طبقه به عنوان محلی برای کابل‌ها و یا کانال‌های هوا استفاده می شود.

اسکلت ساختمان باید از نفوذ حرارت بالا محافظت شود. زیرا نرم شدن فولاد در دمای زیاد، می تواند موجب فروپاشیدن ساختمان گردد. در ستون‌ها می توان با پوشانده شدن توسط مواد مقاومی در برابر آتش همچون مصالح بنایی، بتن و یا لایهٔ گچی این مشکل را برطرف کرد. تیرها را نیز می توان با بتن، لایهٔ گچی و یا اسپری‌های مخصوص عایق‌کاری در برابر حرارت، پوشش داد. همچنین از پوشش‌های سقفی مقاوم در برابر آتش نیز می توان بهره برد.

لایه‌ٔ بیرونی ساختمان با استفاده از تکنیک‌های ساخت‌وساز و یا سبک‌های معماری مختلف به اسکلت ساختمان متصل می شود. از آجر‌ها، سنگ‌ها، قطعات بتنی، شیشه، صفحات فلزی و رنگ، برای محافظت از فولاد در برابر تغییرات آب‌و‌هوایی استفاده می شوند.





در ایران

سازه فلزی با دیوار برشی فولادی: که وزن آهن آلات مصرفی در آن ۴۵تا۵۵ کیلوگرم برای هر مترمربع است که نسبت به سازه‌های متداول ۴۰ درصد کمتر است.

در این نوع ساختمان برای ساختن ستونها و تیر از پروفیل فولادی استفاده می‌شود. همچنین از نبشی تسمه و برای زیر ستون از ورقه فولادی استفاده می‌نمایند و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم دیگر متصل می‌نمایند. سقف این نوع ساختمانها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد و یا از انواع سقف‌های دیگر از قبیل تیرچه بلوک غیره استفاده می‌گردد.

برای پارتیشنها می‌توان مانند ساختمان‌های بتونی از انواع آجر و یا قطعات گچی و یا چوبی و سفالهایی تیغه‌ای استفاده نمود. در هر حال جدا کننده‌ها می‌باید از مصالح سبک انتخاب شود. در بعضی کشورها بر خلاف کشور ما برای اتصال قطعات از جوش استفاده نکرده بلکه بیشتر از پرچ و یا پیچ و مهره استفاده می‌نمایند. البته برای ستونها نیز می‌توان به جای تیرآهن از نبشی و یا ناودانی استفاده نمود.

بطور کلی منظور از ساختمان فلزی ساختمانی است که ستونها و تیرهای اصلی آن از پروفیل‌های مختلف فلزی بوده و بار سقفها و دیوارها و جدا کننده‌ها (پارتیشن‌ها) بوسیله تیرهای اصلی به ستون منتقل شده و وسیله ستونها به زمین منتقل گردد.




روشهای طراحی سازه های فولادی ساختمانی

ابعاد پروفیل های مورد استفاده در سازه های فلزی را می توان با یکی از روشهای زیر محاسبه کرد. از روشهای زیر دو روش تنش مجاز و روش حدی در مقررات ملی ساختمان مبحث ۱۰ ایران آورده شده است.

روش تنش مجاز

روش طرح پلاستیک

روش حالت حدی






تکیه‌گاه (سازه)

برای این که یک سازه، تحت تأثیر نیروهای خارجی حرکت نکند، باید توسط قیدهایی به محیط (زمین یا هر جسم دیگر) متصل گردد. به این قیدها، تکیه‌گاه (به انگلیسی: Support) می‌گویند.

تکیه‌گاه‌ها بر حسب قیدی که در مقابل حرکت به وجود می‌آورند، به انواع زیر دسته‌بندی می‌شوند:




تکیه‌گاه مفصلی ثابت (لولایی)

تکیه‌گاه مفصلی ثابت یا تکیه‌گاه لولایی (به انگلیسی: Hinged Support) نوعی از تکیه‌گاه‌است که از تغییر مکان نقطهٔ تکیه‌گاهی (در فضا و یا در صفحه) جلوگیری به عمل می‌آورد، ولی هیچ گونه مقاومتی در برابر دوران سازه، حول محورهای تکیه‌گاه ندارد. بنابر این چنانچه سازه‌ای به این نوع تکیه‌گاه متکی باشد، در مقابل چرخش آن حول محورهای پایه، هیچ گونه لنگر واکنشی ایجاد نمی‌شود و به علت محدود شدن سه امتداد حرکت در فضا و دو امتداد حرکت در صفحه، درحالت کلی سه مؤلفهٔ واکنش تکیه‌گاهی در فضا و در حالت خاص دو مؤلفهٔ واکنش تکیه‌گاهی در صفحه ایجاد می‌شود.




تکیه‌گاه مفصلی متحرک (غلتکی)

تکیه‌گاه غلتکی (به انگلیسی: Roller Support) یا تکیه‌گاه مفصلی متحرک (به انگلیسی: Movable Support) کاملاً شبیه تکیه‌گاه لولایی است، با این تفاوت که نسبت به آن درجهٔ آزادی بیشتری دارد. این درجهٔ آزادی، همان حرکت پایه در امتداد حرکت غلتک‌هاست. در واقع در این نوع تکیه‌گاه‌ها تنها یک امتداد حرکت محدود می‌شود و در نتیجه واکنش تکیه‌گاهی ایجاد شده، در امتدادی است که از حرکت پایه در آن امتداد جلوگیری شده‌است. این واکنش تکیه‌گاهی، عمود بر امتداد قابل حرکت تکیه‌گاه‌است که از مرکز مفصل هم می‌گذرد.




تکیه‌گاه گیردار

در صفحه، تکیه‌گاه گیردار (به انگلیسی: Fixed Support) از حرکت نقطهٔ تکیه‌گاهی در امتداد محورهای x و y و همچنین از دوران جسم حول نقطهٔ تکیه‌گاهی جلوگیری می‌کند. بنابر این سه مؤلفهٔ واکنش تکیه‌گاهی در این نوع تکیه‌گاه ایجاد می‌شود.




تکیه‌گاه ارتجاعی (فنری)

در تکیه‌گاه ارتجاعی یا تکیه‌گاه فنری (به انگلیسی: Elastaic Support)، واکنش‌های تکیه‌گاهی مؤثر به جسم، متناسب با سختی (قابلیت تغییر مکان و دوران) محیط تکیه‌گاهی در محل اتکا هستند. به عبارت دیگر اگر به جای تکیه‌گاه ساده، فنری با ضریب سختی K قرار داده شده و در محل اتکا تغییر مکانی برابر Δ در امتداد فنر ایجاد گردد، مقدار واکنش تکیه‌گاهی از رابطهٔ R=KΔ به دست می‌آید که در آن K ضریب ثابت فنر می‌باشد. به همین نحو اگر به جای تکیه‌گاه گیردار، سیستمی از فنرها با ضریب سختی K قرار داشته و چرخش و یا دوران معادل θ در محل اتکا ایجاد گردد، مقدار کوپل مقاوم، از رابطهٔ M=Kθ به دست خواهد آمد.




تکیه‌گاه رابط (میله‌ای)

تکیه‌گاه رابط یا تکیه‌گاه میله‌ای (به انگلیسی: Link Support)، نوعی تکیه‌گاه‌است که از یک میله کوتاه که دو انتهای آن مفصل می‌باشد، تشکیل گردیده‌است. در نتیجه، واکنش تکیه‌گاه، نیرویی است که در امتداد محور میله باشد.





مهندسی سازه

مهندسی سازه (به انگلیسی: Structural engineering) بخشی از مهندسی عمران و مهندسی هوافضا است. در مهندسی عمران، مهندسی سازه در مورد ساختارهای انتقال بار از اجزاء یک ساختمان یا بنا به محل تکیه‌گاهی آن مانند پی سازه صحبت می‌کند.

اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل و طراحی بدانیم، سرسلسله‌ی روابط تحلیلی تئوری الاستیسیته و مرجع بخش طراحی استانداردها و قضاوت‌های مهندسی است. درتئوری الاستیسیته از جبر تانسورها استفاده می‌شودو با استفاده از قانون هوک، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی تعادل و سازگاری تشکیل می‌شوند. مشهورترین روش حل عددی این دستگاه معادلات، روشی است به نام اجزا محدود.

مهندسی سازه گرایشی از مهندسی است که با طراحی سیستم‌های سازه‌ای به هدف باربری و مقاومت در برابر نیروهای گوناگون وارد بر سازه سروکار دارد.

مهندسی سازه عمدتاً با طراحی ساختمان‌ها و سازه‌های غیر ساختمانی سر و کار دارد و همچنین نقش ضروری در طراحی ماشین آلات در جاهایی که یکپارچگی سازه‌ای بر روی ایمنی و اطمینان پذیری ماشین تأثیر دارد بازی می‌کند. ساخته‌های دست بشر، از مبلمان تا تجهیزات پزشکی، از خودرو و ... نیاز به حضور مهندس سازه دارد.

یک مهندس سازه باید در هنگام طرح یک سازه به دو مسئله توجه کند: مسئلهٔ اول بررسی مقاومت سازه در برابر بارها ی وارد بر سازه که شامل بارهای زنده، بار باد، برف، انسان، اشیا و بار مرده و بار زمین لرزه و... است که با طراحی سیستم باربر ومحاسبه و کنترل مقاومت کافی اعضای سازه در برابر این بارها است. مسئلهٔ دوم بررسی کارایی سازه است یعنی سازه باید فاقد مواردی مانند لرزش و تغییر شکل‌های خارج از اندازهٔ مجاز آیین نامه باشد. زیرا این موارد در کاربری سازه مشکل زا هستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه و یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازک کاری‌ها می‌شوند.




تاریخچه مهندسی سازه

تاریخچه مهندسی سازه با آغاز یک جا نشینی بشر آغاز شد. اولین تاریخچه مدون مهندسی سازه با ساخت اهرام پله‌ای در مصر توسط آمون هوتپ، که اولین مهندسی که با نام شناخته می‌شود باز می‌گردد. در این دوره سازه‌های عظیمی چون اهرام در مصر، زیگورات چغازنبیل و پارسه (تخت جمشید) در ایران نام برد.




سازه‌های مهندسی سازه

پل، سد، پی، سازه‌های دریایی، خطوط لوله، نیروگاه، دیوارهای حائل و سازه‌های نگهبان، راه، تونل، آبرو
مهندسی سازه در ایران

در ایران گرایش سازه به عنوان زیر مجموعهٔ مهندسی عمران -عمران شناخته می‌شود.




مهندسی عمران

داوطلبان برای ورود به دورهٔ کارشناسی ارشد مورد سنجش قرار می‌گیرند. امکان ادامهٔ تحصیل در سطح کارشناسی ارشد و دکترا برای تمام کسانی که موفق به دریافت مدرک کارشناسی ولو از هر رشته ای هستند در دانشگاه‌های سراسری و آزاد وجود دارد:قوانین آموزش عالی کشور ایران

حداقل مدت زمان لازم برای اتمام این دوره 4ترم و حداکثر مجاز برای اتمام این دوره مطابق آئین نامه دوره کارشناسی ارشد3 سال می‌باشد.

در حال حاضر در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی سازه در دانشگاه‌های ایران دروس زیر به تایید وزارت آموزش عالی رسیده است • استاتیک و مقاومت مصالح




تحلیل سازه‌ها
طراحی سازه‌های فولادی
طراحی سازه‌های بتنی
مبانی مکانیک خاک
بارگذاری
تحلیل ماتریسی سازه‌ها
ریاضیات عالی مهندسی
دینامیک سازه‌ها
تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
روش اجزاء محدود
سمینار
پایان نامه تز
پایداری سازه‌ها
سازه‌های فلزی پیشرفته
سازه‌های بتن آرمه پیشرفته:




چارت دروس کارشناسی ارشد ناپیوسته- سازه



دروس جبرانی (22 واحد)

استاتیک و مقاومت مصالح
تحلیل سازه‌ها
طراحی سازه‌های فولادی
طراحی سازه‌های بتنی
مبانی مکانیک خاک
بارگذاری
تحلیل ماتریسی سازه‌ها





دروس اصلی و تخصصی الزامی (15واحد)

ریاضیات عالی مهندسی
دینامیک سازه‌ها
تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
روش اجزاء محدود
سمینار
پایان نامه تز




یکی از دروس زیر: (توضیح در شماره 3)

پایداری سازه‌ها
سازه‌های فلزی پیشرفته
سازه‌های بتن آرمه پیشرفته




دروس تخصصی اختیاری (9واحد)

پایداری سازه‌ها، سازه‌های فلزی پیشرفته، سازه‌های بتن آرمه پیشرفته، مهندسی زلزله، اصول طراحی سازه‌های دریایی، طراحی غیر ارتجاعی سازه‌ها، بتن پیش تنیده، اثر زلزله بر سازه‌های ویژه، طراحی ساختمانها در برابر زلزله، بهینه سازی در مهندسی عمران، تئوری صفحات و پوسته‌ها، سدهای بتنی، نگهداری و ترمیم سازه‌ها، آزمایشگاه سازه، مهندسی پل، تئوری پلاستیسیته، سازه‌های فضایی، تکنولوژی عالی بتن، ایمنی در سازه‌ها، مهندسی پی پیشرفته، طراحی هیدرولیکی سازه‌ها، اندرکنش خاک و سازه، دینامیک خاک، اندکنش سازه و آب، بهسازی سازه‌های آسیب دیده در زلزله .





مهندس سازه

مهندس سازه(به انگلیسی: Structural engineer)، وظیفه تحلیل، طراحی، برنامه‌ریزی و پژوهش دربارهٔ اجزاء و سیستم‌های سازه‌ای را برعهده دارد تا به اهدافی همچون تضمین امنیت و آسایش کاربران وساکنان دست یابد. وظایف مهندس سازه، در حوزهٔ ایمنی، فنی، اقتصادی و محیط زیست بوده و ممکن است شامل عوامل زیبایی‌شناسی و اجتماعی نیز باشد.

امور مربوط به مهندسی سازه معمولاً در حوزهٔ مهندسی عمران نیز مطرح است. هم‌اکنون در ایالات متحده، مهندسان سازه، دارای مجوز مهندسی عمران هستند، البته این شرایط، در ایالت‌های مختلف متفاوت است. در بریتانیا، بیشتر مهندسان سازه در صنعت ساختمان اکثراً عضو مؤسسهٔ مهندسان سازه هستند تا مؤسسهٔ مهندسان عمران.

معمولاً سازه‌هایی از قبیل ساختمان‌ها، برج‌ها، استادیوم‌ها و پل‌ها توسط مهندسان سازه طراحی می‌شوند. سازه‌های دیگری نیز همچون سکوهای نفتی، ماهواره‌های فضایی، هواپیماها و کشتی‌ها ممکن است توسط مهندس سازه طراحی شود. بیشتر مهندسان سازه، در زمینه‌های صنعت ساخت و ساز، مشغول هستند. اگرچه برخی از آن‌ها در صنایع هوافضا، خودروسازی و کشتی‌سازی نیز کار می‌کنند. در صنعت ساخت و ساز نیز با همکاری معماران، مهندسان عمران، مکانیک، برق، نقشه‌بردارها و مدیران ساخت و ساز کار می‌کنند.

مهندسان سازه تضمین می‌کنند که ساختمان‌ها یا پل‌ها به حدی محکم و پایدار ساخته شده‌اند که می‌توانند بارهای سازه‌ای متداول (همچون گرانش زمین، باد، برف، باران، زمین‌لرزه، فشار زمین، تغییرات دما و رفت‌وآمد و ترافیک) را تحمل کرده و جلوی مرگ و آسیب‌دیدگی را بگیرند. آن‌ها همچنین سازه‌ها را چنان طراحی می‌کنند که به حدی محکم هستند که تغییر شکل و لرزش‌های نامتداول و بیشتر از محدودیت‌ها را نداشته باشند. آسایش مردم، موضوعی است که در این محدودیت‌ها در نظر گرفته می‌شود. ماندگاری نیز بحثی است که در طراحی پل‌ها و هواپیماها و یا سازه‌های دیگری که در طول عمرشان تنش‌های زیادی به آن‌ها وارد خواهد شد، مورد بررسی قرار می‌گیرد. موضوع دیگر نیز، دوام و پایداری مصالح، در مقابل خرابی‌هایی است که می‌توانند موجب مختل شدن کارآیی‌شان در طول عمر سازه باشند.




تحصیلات

تحصیلات مهندس سازه معمولاً از طریق مقطع کارشناسی مهندسی عمران و کارشناسی ارشد مهندسی سازه به دست می‌آید. هستهٔ اصلی موضوعات مهندسی سازه عبارتند از مقاومت مصالح، مکانیک جامدات، استاتیک، دینامیک، علم مواد، محاسبات عددی و طراحی سازه‌ها. دروس عمومی این رشته نیز عبارتند از طراحی سازه‌های بتن آرمه، سازه‌های مرکب، چوبی، بنائی و فولادی که در سطوح بالاتر تحصیلات مهندسی سازه تدریس می‌شوند. درس تحلیل سازه‌ها که شامل تحلیل مکانیک سازه، دینامیک سازه و شکست سازه می‌شود برای بالا بردن مهارت‌های بنیادین طراحی سازه‌ها برای دانشجویان در نظر گرفته شده‌است. در سطوح بالاتر یا در برنامه فارغ التحصیلی، طراحی بتن پیش تنیده، طراحی قاب فضایی برای ساختمان و هواپیما، مهندسی پل، نوسازی سازه‌های شهری و هوافضا و تخصص‌های پیشرفته دیگر مهندسی سازه معمولاً تدریس می‌شوند.

اخیراً در ایالات متحده، در انجمن مهندسی سازه دربارهٔ آموخته‌های فارغ‌التحصیلان مهندسی سازه صحبت‌هایی شده‌است. بعضی از این صحبت‌ها دربارهٔ مدرک کارشناسی ارشد و به عنوان حداقل استانداردها برای صدور مجوز به عنوان مهندس عمران هستند. در دانشگاه کالیفرنیا، سن دییگو مدرک جداگانه‌ای برای دوره لیسانس مهندسی سازه ارائه می‌شود. بسیاری از دانشجویانی که به عنوان مهندس سازه فارغ‌التحصیل می‌شوند، در زمینهٔ مهندسی عمران، مکانیک و یا هوافضا نیز با تاکید بر مهندسی سازه کسب تخصص می‌کنند. برنامه‌های درسی رشتهٔ مهندسی معماری نیز بر سازه تاکید داشته و معمولاً به همراه مهندسی عمران در یک دانشکدهٔ مشترک، استقرار دارند.
11:47 pm
شکل ساختمانی خانه‌های آلمان
جنوب آلمان

قسمت مسکونی، اصطبل، انبار علوفه و ... همگی در زیر یک سقف بوده است

مرکز و شمال شرق آلمان

کلیهٔ فضاها در اطراف یک حیاط و در سه قسمت مجزا






در بعضی از نقاط دیگر قسمت مسکونی و اصطبل در کنار هم و انبار علوفه در محل دورتری قرار می‌گرفتند.

انواع خانه‌های برونگرای آلمان

ساختمان چوبی، پوشش شیب دار و قسمت کرسی آن سنگی است. طویله در همین قسمت و فضای بالا محل سکونت و انبار علوفه است.
خانهٔ کوهستانی باواریا: مصالح ترکیبی چوب و سنگ، پوشش دو شیبه با شیب ملایم، وجود بالکن در چهار طرف و در همین طبقات
خانه‌های آلمان مرکزی: استخوان بندی چوبی دیوار سنگی، شیب پوشش بسیار زیاد با استفاده از سفال عایق بندی می‌شود.
پلان چهار گوش و یک طبقه، فضای مختلف حول یک سالن بزرگ که محل نگهداری دام بوده، قرار می گرفته است. پوشش آن شیب زیاد و با نی و دیگر مصالح گیاهی ساخته می‌شده است.

معروفترین خانه‌های آلمان گیلبل هاس و تراوفن‌ها هستند.







ایتالیا

گونه‌های اولیه دارای پلانی چهار گوش با مصالحی از سنگ لاشه و به صورت خشکه بر روی هم چیده می‌شد نوع اولیهٔ ساختمان‌ها فقط دری به بیرون داشت اما بعد از مرور زمان پنجره‌ای نیز برای آن تعبیه شد. پوشش نما سنگی بوده است.

تراولی‌ها در جنوب شرقی ایتالیا، پلان دایره‌ای استفاده از سنگ به صورت خشکه چین، دیوار را ساخته و طاق آنرا به صورت پله پله‌ای می ساختندو از لحاظ ایستایی هیچ گونه نیروی رانشی ایجاد نمی‌کند.

در گونهٔ برونگرای ردیفی مصالح از سنگ و در مناطق محدود از آجر و از ملات‌ها بررای اتصال سنگ استفاده می‌کردند. عنصر تازه‌ای که بیشتر استفاده می‌شد طاق است. نوع طاق‌ها بنا بر موقعیت محل متفاوت است اما بیشتر از طاقهای آهنگ و طاقهای ترکین استفاده می شده است.

خانه‌های برونگرای ردیفی عناصر اصلی تشکیل دهندهٔ بافت شهری فلورانس است. خانهی برونگرا بدون در نظر گرفتن پله و طبقهٔ همکف ۱۰۰ الی ۲۰۰ متر زیر بنا داشته است. هر خانه دارای دو نما یکی به طرف مسیر و یکی به طرف فضای خالی که برای گسترشبعدی واحد مسکونی در نظر گرفته شده است

در خانه‌های موخر پنجره در هر نما در طبقهٔ همکف دو ورودی یکی برای وارد شدن به قسمت مسکونی و دیگری برای ورود به سایر عملکردها وجود داشته است.





آسمان‌خراش

آسمان‌خراش (به انگلیسی: Skyscraper) به یک ساختمان بسیار بلند که طبقات آن هر یک پس از دیگری قابل اقامت باشند آسمانخراش یا ساختمان بلندمرتبه گفته می‌شود. در فارسی در دهه اخیر واژه برج نیز برای اشاره به این مفهوم کاربرد یافته‌است.

هرچند برای تعریف آسمانخراش استانداردی رسمی در دست نیست اما بلندای دست کم ۱۵۰ متر به عنوان معیار تعریف آسمانخراش‌ها بکار می‌رود.

واژه آسمانخراش فارسی یک گرته‌برداری از واژه skyscraper انگلیسی است. این واژه نخستین بار در اواخر سده نوزدهم برای ساختمان‌های بلند شهر نیویورک آمریکا بکار رفت. بعدها تاریخنگاران معماری از کاربرد این واژه برای ساختمان‌های بلند آجری خودداری کرده و آن را تنها در مورد ساختمان‌های بلندمرتبه با اسکلت فولادی بکار بردند.
هزینه ساخت
واقعیت مهم و غیر قابل انکار بلند مرتبه سازی، هزینه های بسیار گزاف و سرسام آور آن است. این هزینه ها تنها مختص ساختمان های بیش از ٢٠٠ متر نبوده و حتی در یک ساختمان ۴ طبقه نیز مشاهده می شود. اما هنگامی که ساختمانی با ارتفاعی بیش از ٢٠٠ متر یا ۴٠٠ متر ساخته می شود صحبت از مسایل تجربه نشده و مقیاس های بسیار بزرگ است. هزینه های این پروژه ها تنها محدود به مصالح یا موارد فنی نبوده و در دوران اجرا مسائل پیش بینی نشده بسیاری وجود دارد. به همه این هزینه ها یک فاکتور مهم دیگر هم اضافه می شود: ”هزینه نگهداری” که بار سنگین مالی دیگری را تحمیل می کند. این ساخت و سازها غالبا توسط دولت ها انجام می شود.





علت ساخت آسمان خراش (برج) ها

کاربری
یکی از مهم ترین دلایلی که برای برخی از برج های بلند مرتبه بیان می شود تامین کاربری هایی عمومی یا خصوصی است.





مسکونی
واضح است که تامین کاربری مسکونی با هزینه هایی سرسام آور عقلانی نیست مگر در شرایطی خاص. شرایطی مانند کمبود شدید زمین در کشورهایی کوچک و متراکم یا جزیره ای مانند کره یا ژاپن. یا ایجاد شرایط خاصی برای برج جهت دربرگرفتن حجم بسیار عظیمی از جمعیت. که طبعا موجب هرمی تر شدن برج و اشغال محدوده بیشتری از زمین می شود. این قبیل طرح ها تنها در حد ارائه پیشنهاد مطرح شده است. با این وجود هنوز تجربه اجتماعی این چنینی وجود ندارد و عملا ریسک بزرگی برای هر کشوری محسوب می شود. البته لازم به ذکر است هزینه های اجرایی چنین پروژه ای بسیار گزاف خواهد بود. نتیجه گیری آن که عملا توجیه مسکونی برای این ساختمان ها منطقی نیست. و تنها یک برج از ۲۰ برج بلند مرتبه دنیا مسکونی است.




مخابراتی
احتمالا بدترین کاربری در بین توجیهات مختلف برای این ساختمان های هزینه بر تلقی شوند. برج مخابراتی قاعدتا درآمد زایی خاصی ندارد. به علاوه می توان با مکان یابی مناسب و سازه هایی به مراتب کم هزینه تر(دکل یا …) همان کارایی را ایجاد نمود. چنین سرمایه گذاری “سخاوت مندانه ای” برای یک برج مخابراتی فقط در شرایطی خاص عقلانی به نظر می رسد. شرایطی جزیره ای یا شهرهای مسطح بدون ارتفاعات یا کاربری خاص نظامی. این مساله وقتی بغرنج تر میشود که عملا با پیشرفت فناوری نیاز به تجهیزات در ارتفاع بالا کمتر می شود. حتی ممکن است در طول دوره ساخت این گونه برج ها ضرورت آنها از بین برود.





اداری-تجاری-اقامتی
این سه کاربری مقرون به صرفه ترین حالت برای برج ها است. اغلب طبقات یا اتاق های این برج ها به شرکت های تجاری یا بانک ها فروخته می شود. و یا به هتل ها واگذار می شود تا از نمای خاص طبقات بالایی عایدی کسب کنند. به این وسیله حجم مهمی از هزینه ها جبران خواهد شد. البته به شرط گذشت زمان و ارتفاع معقول برج (متوسط و پایین تر) . اما در خصوص برج های مرتفع نمی توان با قاطعیت گفت این کاربری ها از پس هزینه ها برخواهند آمد. به هر حال الزاما باید یک دوره زمانی را برای سود دهی مشخص کرد. یعنی برای جبران هزینه ها از طریق فروش یا اجاره باید زمان سپری شود، که این خود ممکن است در شرایط اقتصادی خاص ضرری مضاعف محسوب شود.
درنتیجه می توان گفت بطور کلی جز در موارد خاص کاربری دلیلی اصلی و قانع کننده برای ساخت این برج ها نیست. با وجود تامین مالی از کاربری های تجاری-اداری-اقامتی نمی توان با یقین این کاربری ها را دلیل موجه ساخت دانست. این کاربری ها معمولا می توانند اهداف ثانویه ای در کنار دلیل اصلی تلقی شوند.





نشانه شهری
یکی دیگر از مرسوم ترین دلایل ، ساخت یک “نشانه شهری” است. این لغت دو مفهوم کلی را متبادر می کند. اول به معنای بنایی هویت بخش،غرور آفرین و نمادی برای شهر و دوم به معنای نشانی که بتوان با آن موقعیت سنجی کرد یا به زبان ساده تر آدرس داد.




هویت،غرور،نماد
بسیاری از این بناها پس از اتمام به نماد شهر تبدیل شده و اگر طراحی خوبی داشته باشند شاید بتوانند پس از چند دهه هویت بخش هم باشند. اما در این باره تردید هایی نیز وجود دارد. چرا که ساخت یک برج ٣٠٠ متری تنها روش هویت سازی نیست. هویت سازی فرایند بسیار پیچیده ایست و احتمال این که یک برج به هویت یک شهر تبدیل شود قطعی نیست. اما بیشتر برج های مرتفع به نمادهای شهرشان تبدیل شده اند. اما از سوی دیگر بسیاری از نمادهای شهری ارتفاع زیادی ندارند. اوپرای سیدنی، کلیسای سن پیتر، مجسمه آزادی، آکروپولیس و … درغرب و مساجد جامع و عالی قاپو و از همه مهمتر میدان نقش جهان نمادهایی جهانی کم ارتفاع هستند که غالبا هویت بخش و غرورآفرین نیز هستند.
نتیجه آنکه هرچند برج سازی نمادسازی است اما روش های دیگری هم برای نمادسازی وجود دارد که با هزینه هایی به مراتب کمتر انجام می شوند. البته واضح است که نماد سازی خود نشانی است بر بی نمادی و عقبه ضعیف تاریخی. به هر حال صرف این همه هزینه برای نمادسازی عقلانی نیست و دلیل فرعی محسوب می شود.




جذب گردشگر
شاید موفقترین نمونه در این زمینه برج های دوقلو پتروناس در مالزی باشد. این برج ها که در سال ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۴ بلندترین برج های جهان بودند یکی از دلایل اصلی جذب گردشگر برای مالزی شدند. هرچند طراحی خاص سزار پلی و مانورهای تبلیغاتی مختلف مثل فیلم ماموریت غیر ممکن بی تاثیر نبودند اما همین لقب “بلندترین” کافی بود تا گردشگرها را به مالزی بکشاند. اما نکته جالب اینکه همان برج امروز در رتبه ٢٧ جهان است! و تنها پس از چند سال این لقب را از دست داد. امروزه با فشردگی رقابت، ریسک باقی ماندن در صدر به کمتر از دو سه سال رسیده است. عملا جذب گردشگر با لقب “ترین” احتمال کمی دارد.




پشتوانه فلسفی

مهم ترین دلیل ساخت آسمان خراش ها در غرب و اوج گرفتن روند بلندمرتبه سازی ظهور مدرنیسم بود. در این باره شباهت هایی بین آسمان خراش های مدرن و برج بابل وجود دارد. این همان نیت اصلی و جوهره برج سازی است:”قدرت نمایی”. از این روست که برج سازی در هیچ کجا مانند آمریکا رشد نکرد. متروپلیس جدید تحقق یوتوپیا بود. موج برج سازی بخصوص در نیویورک که مساله کمبود اراضی راهش را هموارتر می کرد، سراسر آمریکا را در نوردید و رشک و رقابت همسایگان تمدنی را برانگیخت. لندن، پاریس، فرانکفورت و دیگر دولت های اروپایی با همین رویکرد اما با چاشنی رقابت اقدام به ساخت برج ها نمودند. به بیان دیگر انگیزه فتح آسمان کم کم به رقابتی برای اثبات توانایی بین دولت ها تبدیل می شد.لازم به ذکر است برج سازی تنها یک جنبه از برتری جویی مدرنیسم در غرب است. پل سازی ، تونل سازی،اتوبان سازی عرصه های دیگر سرمستی انسان بود. بلندترین، طولانی ترین، سریع ترین، بیشترین، اولین، بزرگترین و هزاران “ترین” دیگر کلمات پرتکرار دوران مدرنیسم اند.

امروز با افول دوران مدرنیسم ساخت آسمان خراش ها در آمریکا نیز به سردی گراییده است. از بیست برج بلند ۲۰۲۰ ده برج در چین، پنج برج در خاورمیانه، چهار برج در باقی آسیا، تنها یک برج در آمریکا قرار دارد. برج شارد در لندن به عنوان بلندترین برج اروپا در رتبه ۵۶ دنیا قرار دارد. آمریکایی که در ۱۹۸۰ همه صد برج را در خود داشت در ۲۰۱۲ به ۲۴ برج رسیده است و چین به تنهایی با ۴۵ برج و خاورمیانه با ۲۷ برج میدان دارند. اگرچه پشتوانه فلسفی مدرنیسم در غرب علت اصلی این ساخت و ساز ها بوده است اما در شرق علت اصلی نیست. بعضی از این کشورها حتی توان و تکنیک لازم را هم ندارند وپروژه ها توسط شرکت های خارجی انجام می شوند. در واقع مهم ترین دلیل ساخت آسمان خراش های بسیار بلند در این کشور ها تلاش برای شباهت به همتایان غربی است.
ساعت : 11:47 pm | نویسنده : admin | انبوه سازان | مطلب قبلی
انبوه سازان | next page | next page