توضیحات

جزوه طراحی سازه های ویژه

جزوات دانشگاهی و کنکور

امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه رخ نموده است . عامل زمان در ساخت سازه ها اهمیت دوچندان یافته و این امر گرایش به سازه های پیش ساخته را افزایش داده است همچنین با افزایش جمعیت بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیاری پیدا کرده است . در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاکار گشته پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافته اند . با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای که با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاکار در کانون متخصصین و دانشجویان قرار دارد. در این مقاله منظور از عبارت سازه فضاکار سیستم های اسکلت فلزی بوده که از بافت تعدادی زیادی المان یا مدول با شکلهای استاندارد به یکدیگر تشکیل می شوند و نهایتا یک سیستم سبک و با صلبیت زیاد را ایجاد می کنند . سازه های فضاکار در اشکال بسیار متنوعی ساخته می شوند که مهمترین آنها عبارتند از : شبکه های مسطح دو یا چند لایه ، چلیک ها ، گنبدها و قوس ها . علاوه بر این ، سازه های فضاکار دارای بافتار متنوعی نیز می باشند . بدین ترتیب که با تغییر در آرایش المان ها می توان بافتار جدید ایجاد کرد و بدیهی است که کارایی هر بافتار باید در مقایسه با بافتارهای دیگر سنجیده شود . مثالهای متعددی از سازهای فضاکاری که در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد ؛ استادیوم های ورزشی ، مراکز فرهنگی ، سالن های اجتماعات ، مراکز خرید، ایستگاه های قطار ، آشیانه های هواپیما ها ، مراکز تفریحی ، برج های رادیویی و …..

نکات مهم در طراحی سازه خاص

• حفظ تعادل مناسب بین مهندسین طراحی و کارگران موجب می شود تا کار برای هر دو گروه آسان تر باشد.
• مشکلات موجود در این زمینه و راه حل های آن ها از نظر ماهیت، بین المللی است و نیاز به دانش چند رشته سنتی دارد و تهیه ژورنال این موضوع را منعکس می کند.
• موضوع اصلی در واقع طراحی ساختاری و ساخت بناهای بلند و ویژه است.
• تعریف اساسی از طراحی سازه خاص، ساختاری است که مساحت آن برابر یا بیشتر از 160 متر ارتفاع است.
• یک سازه ویژه با ساختاری منحصر به فرد با خصوصیات معماری یا ساختاری است. سیستم های جدید ساختاری نوآورانه، مواد، روش های تجزیه و تحلیل مؤثری هم ارایه و استفاده می شوند.
• وقتی به ساختاری نیاز دارید که دور از حالت عادی باشد، محدودیت هایی را ایجاد می کند که واقعاً خاص است، به یک مهندس خاص نیز نیاز دارید.
• روند الهام بخش خلاق با قابلیت های تحلیلی بی نظیر است.
• مهندسی را به عنوان یک هنر و همچنین یک علم ببینیم، بنابراین نیاز است در این کار خود با روندی خلاقانه و مشترک همکاری کنیم.
• تنوع زیادی در طراحی سازه خاص وجود دارد و بنابراین باید از توانایی های بی نظیر فناوری برای به کار بردن بهترین ایده ها استفاده کرد.
• مقاوم سازی با استفاده از روش های مختلف باید بر روی این سازه با دقت بیشتری انجام شود.

برخی از ساختارهای ویژه پروژه هایی مستقل هستند. بخشی از طراحی های خاص بزرگتر و سنتی تر هستند. مشکلاتی ممکن است که وجود داشته باشند اما با برنامه ریزی های دقیق و استفاده از ابزارهای درست، مشکلات به حداقل می رسند. جزوات فنی مهندسی

ساخت و طراحی سازه خاص :

برای طراحی خاص باید طراحی تخیلی را با مدل سازی، تجزیه و تحلیل و ابداع راه حل های هنری برای پیچیدگی های پروژه های غیر متعارف ترکیب شود. تخصص گسترده همه چیز را از پایداری و سینتیک گرفته تا طراحی نمای ساختمان و مهندسی ساخت و ساز پوشش می دهد.

هرگز ابداع روش های جدید برای طراحی و ساخت بهتر نباید متوقف شوند و همواره برای ساخت سازه ها باید خلاقیت بیشتری را به کار برد. با تکامل طرح، باید خلاقیت را به ابداع روش هایی برای عملی ساختن ساختار خاص مورد نظر متمرکز کرد.

ساخت و طراحی سازه خاص زمانی که چند تیم حرفه ای بر روی آن کار می کنند، به احتمال بیشتری به وقوع می پیوندد. زمانی که تیم هایی به صورت هماهنگ با هم فعالیت می کنند، نتایج هماهنگ و یکپارچه ای دریافت خواهد شد که جلوه های منحصر به فردی را ایجاد می کند.

طراحی ساختاری ساختمان های بلند و ویژه شاخص های معرف زیادی دارد و باید ویژگی های خاصی در آن سازه قابل مشاهده باشد. طراحی سازه خاص همچنین می تواند مربوط به ساخت سازه های با ایمنی بیشتر باشد. این یک روش یا ابزاری است که با استفاده از آن می توان مشخصات ایمن و اقتصادی یک سازه یا یک عضو سازه را برای حمل بار کافی پیدا کرد. به عبارت دیگر، یافتن ابعاد مقطع، درجه مواد، میزان تقویت و غیره که برای افزایش مقاومت در برابر نیروهای داخلی لازم است، در این سازه ها به صورت جدی تری بررسی می شوند.

مقاوم سازی در طراحی سازه خاص :

طراحی ساختاری به بررسی روش شناختی برای افزایش پایداری، استحکام و سازه ها است.هدف اصلی در تجزیه و تحلیل ساختاری و طراحی، ساختاری است که قادر به مقاومت در برابر همه بارهای اعمال شده بدون خرابی در طول عمر مورد نظر خود باشد.هدف اصلی یک ساختار انتقال یا پشتیبانی بارها است.اگر ساختار به طرز نادرست طراحی و ساخته شده باشد یا بارهای واقعی اعمال شده از مشخصات طراحی سازه خاص فراتر رود، دستگاه احتمالاً با پیامدهای جدی مواجه خواهد شد و قادر به انجام عملکرد مورد نظر خود نخواهد بود.

مراحل ساخت و طراحی سازه خاص

یک طراحی ساختاری به سه مرحله زیر تقسیم می شود:

1. برنامه ریزی
2. طراحی
3. ساخت

برنامه ریزی:

این مرحله شامل در نظر گرفتن الزامات و عوامل مختلفی است که بر طرح کلی و ابعاد سازه تأثیر می گذارد و منجر به انتخاب یک یا شاید چند گزینه جایگزین می شود. در نظر گرفتن انواع ساختار که بهترین راه حل کلی را ارایه می دهند، می تواند بسیار مؤثر واقع شود.

نکته اصلی طراحی سازه خاص عملکرد آن از نظر مقاومت است. در این بین ملاحظات ثانویه مانند زیبایی شناسی، جامعه شناسی، حقوق، اقتصاد و محیط زیست نیز ممکن است مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر این، الزامات و محدودیت های ساختاری زیادی هم وجود دارد که ممکن است بر نوع ساختار مورد نظر تأثیر بگذارد.

طراحی :

این مرحله شامل بررسی دقیق راه حل های جایگزین تعریف شده در مرحله برنامه ریزی است و منجر به تعیین مناسب ترین انتخاب ها می شود. ابعاد و جزییات عناصر ساختاری و اتصالات برای ساخت هر نوع سازه جایگزین در نظر گرفته شده است.

ساخت و ساز:

این مرحله شامل بسیج پرسنل است. تهیه مواد و تجهیزات از جمله حمل و نقل آن ها و اجرای کار در محل. در طی این مرحله، در صورت بروز مشکلات پیش بینی نشده، ممکن است نیاز به برخی از طراحی های مجدد مانند عدم دسترسی به مواد مشخص شده یا مشکلات بنیادی باشد. یک ساختار خوب و مهندسی، احتمال خرابی های پر هزینه را به حداقل می رساند.

فلسفه طراحی سازه خاص :

فلسفه طراحی ساختاری هر سازه ابتدا شامل ایجاد بارگذاری و سایر شرایط طراحی است که باید توسط سازه پشتیبانی شود و بنابراین باید در طراحی آن لحاظ شود. این اتفاق زمانی محقق می شود که تحلیل و محاسبه نیروهای ناخالص داخلی به درستی انجام شود.

مقاوم سازی در این سازه ها با روش های درستی که اعمال می شوند، قابل دستیابی است. در طراحی سازه خاص علاوه بر روش های طراحی، نحوه استفاده از مواد لازم و همچنین نوع مواد کاربردی هم تأثیر قابل مشاهده ای دارد.

فاکتورهای مؤثر در طراحی سازه خاص :

• فشار
• مقاومت برشی
• خمش و پیچش
• انحراف و واکنش های ناشی از بارها
• تغییر دما
• انقباض
• خزش و سایر شرایط طراحی.

سرانجام، تناسب و انتخاب مواد برای بخش ها و اتصالات برای ساخت سازه متناسب با طراحی صورت گرفته شده، به دست می آید. معیارهای مورد استفاده برای قضاوت در مورد اینکه آیا نسبت های خاص منجر به رفتار مورد نظر خواهد شد، منعکس کننده دانش انباشته شده بر اساس آزمایش های میدانی و تجربه عملی است.شهود و قضاوت نیز در این فرآیند بسیار مهم است. اساس سنتی طراحی سازه خاص به نام طراحی الاستیک مبتنی بر شدت فشار و لغزش مجاز است که مطابق با این مفهوم فشارها مطابق با میزان بازدهی ماده است و نباید از آن فراتر رفت.

نکات برجسته سازه، شکست به دلیل کمانش یا شکستگی یا با در نظر گرفتن تغییر شکل مجاز ساختار است. در این بین مقاوم سازی اهمیت ویژه ای پیدا می کند. روش فشار مجاز دارای آسیب زیادی دارد زیرا ظرفیت بار یکنواخت برای همه قسمت ها و انواع سازه ها را ایجاد نمی کند.

رویکردهای طراحی سازه خاص :

رویکرد جدیدتر طراحی به افزایش استحکام با بتن مسلح و طراحی پلاستیک در طراحی سازه خاص گفته می شود.

• در این روش بارگذاری سرویس پیش بینی شده برای اولین بار توسط یک فاکتور بار مناسب ضرب می شود.
• بزرگی آن به قطعیت بار بستگی دارد.
• احتمال تغییر آن در طول عمر سازه و برای ترکیبی از بارها، احتمال، فراوانی و مدت زمان آن بستگی دارد.
• ترکیب خاص در این روش برای طراحی بتن آرمه، ظرفیت یک عنصر ساختاری را کاهش می یابد تا تغییرات منفی ناچیز در نقاط قوت مواد، طرز کار و ابعاد فراهم شود.
• ساختار متناسب است، به گونه ای که بسته به شرایط حاکم، افزایش بار باعث کمانش یا یک شکنندگی می شود یا فقط باعث افزایش بازده در یک بخش داخلی یا بخش می شود.
• همچنین می تواند باعث جابجایی الاستیک-پلاستیک سازه شده و یا باعث ایجاد کل ساختار می شود.
• طراحی هر ساختار نیاز به محاسبات دقیق زیادی دارد.
• برخی از این ها ماهیت معمول دارند.
• محاسبه لحظه های مجاز خمش برای دست یابی به اندازه های استاندارد و مقاوم سازی می تواند بسیار کمک کننده باشد.

ساختار طراحی سازه خاص :

ساختارهای روستایی در مناطق استوایی: طراحی و توسعه رایانه در دهه گذشته منجر به اتخاذ سریع نرم افزار طراحی سازه رایانه ای شده است که اکنون جایگزین محاسبات دستی است.

این مسئله مزایای زیر را به وجود می آورد:

• کاهش پیچیدگی فرآیند تحلیل و طراحی
• کاهش زمان لازم برای اتمام یک پروژه

روش های استاندارد ساخت و ساز و مونتاژ از طریق تجربه و نیاز به یکنواختی در صنعت ساخت و ساز تکامل یافته است.این ها منجر به جزییات و اجزای استاندارد ساخت و ساز در کتابچه ها یا راهنماهای استاندارد شده است.