طراحی سازه بخش اساسی مهندسی عمران است زیرا ارتباط مستقیمی با یکپارچگی سازه و مقاومت سازه ها یا ساختمان ها دارد. این شامل برنامه ریزی، طراحی و همچنین تحلیل ساختاری انواع سازه ها مانند ساختمان ها، پل ها، برج ها، تونل ها، آسمان خراش ها و سازه های فراساحلی از جمله سکوهای نفتی است. مهندسان عمران بر روی طراحی، ساخت و نگهداری سازه های فیزیکی کار می کنند. لازم است برای اطمینان از پایداری و ایمنی سازه از طراحی سازه استفاده کنند.
این کار قبل از افزودن طرح های خلاقانه به سازه انجام می شود تا جذابیت بصری را در نظر بگیرد. طراحی سازه همچنین اصول ریاضیات و قوانین فیزیکی را هنگام ارائه سازه ها به کار می گیرد. همچنین بررسی می کند که سازه نهایی بتواند بار پیشنهادی خود و هر شرایط محیطی را تحمل کند. طراحی سازه در مهندسی عمران بسیار مهم است اما چرا اینگونه است؟ دو مورد از این دلایل با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهند گرفت.
سفارش طراحی سازه ساختمان
هدف اصلی طراحی سازه تولید سازه ای است که قادر به مقاومت در برابر تمام بارهای وارده و تامین نیازهای اولیه سرنشینان بدون خرابی در طول عمر خود می باشد. و همچنین ایجاد سازه با ایمنی و سرویس پذیری قابل قبول تحت تاثیر بارها و اقدامات مربوطه در طول عمر سازه می باشد. بنابراین، طراحی سازه اساساً با هدف ارائه استحکام، پایداری، قابلیت سرویس، ایمنی و دوام سازه در طول عمر مورد نظر بدون خرابی، با حداقل تعمیر و نگهداری انجام می‌شود. در شرکت طراحی معماری پیوسته طراحی سازه (محاسبه سازه بتنی و فولادی) توسط مهندس ارشد عمران صورت میگیرد که تمامی بناها و ساختمان ها با هر چند تعداد طبقه قابل طراحی بوده و میتواند بعد دریافت مشاوره رایگان سفارش طراحی سازه ساختمان خود را ثبت کنید.
هزینه طراحی سازه ساختمان
شرکت طراحی معماری پیوسته با تکیه به مهندسان خلاق و با تجربه در طراحی سازه و همچنین ضوابط و مقررات های سازه ای و نکات آیین نامه ای و مصالح نوین موجود در بازار تا 12 درصد از هزینه های اجزای سازه ای را کاهش می دهند و ساختمان با استحکام بالا و دارای سازه سبک با تمامی مدارک فنی را تحویل خواهند داد با این روش دیگر نیاز نیست هزینه های بالایی را برای سازه خود پرداخت کنید.
ثبت سفارش طراحی سازه
جهت ثبت سفارش طراحی سازه خود (محاسبه سازه بتنی و فولادی) میتوان به دو روش اقدام کنید روش اول: به صفحه ثبت سفارش رفته و مشخصات پروژه خود را ثبت کنید که بعد برسی کارشناسان ما با شما تماس خواهند گرفت
روش دوم: به صورت مستقیم با کارشناسان ما در شرکت معماری پیوسته تماس بگیرید و سفارش خود را ثبت کنید در ضمن در این روش میتوانید مشاوره رایگان دریافت کنید و از تمامی مراحل پروژه خود با خبر شوید.
طراحی سازه ایمن
طراحی سازه در مهندسی عمران مهم است زیرا به بررسی ایمن بودن سازه کمک می کند. طراحی سازه تمام اطلاعات حیاتی در مورد پایه ها، کف، دیوارها، تیرها، انواع سقف و کیفیت مصالح را ارائه می دهد تا اطمینان حاصل شود که هر یک از سازه های ساخته شده تمام الزامات ایمنی را برآورده می کند. برای مهندسان سازه بسیار مهم است که به سمت زیبایی‌شناسی طراحی بروند و سازه‌هایی بیابند که بتوانند فشارها و بارها را بدون ایجاد هر گونه اتفاق ناگوار تحمل کنند.
سازه ای بدون توجه به طراحی سازه همیشه احتمال شکست بالایی دارد. به این ترتیب طراحی سازه در تمام پروژه های ساختمانی بسیار مهم است زیرا این امر به طور مستقیم بر دوام و ایمنی سازه ها تأثیر می گذارد.
تجزیه و تحلیل عمیقی از ساختار
مهندسان سازه باید تجزیه و تحلیل دقیق سازه را بر اساس اصول مهندسی سازه انجام دهند. این تضمین می کند که سازه تمام قوانین ایمنی و معیارهای طراحی را برآورده می کند. با تجزیه و تحلیل دقیق سازه، می تواند به مهندس عمران کمک کند تا اطلاعات بیشتری در مورد باری که سازه یا ساختمان قادر به تحمل آن است به دست آورد.
گذشته از آن اطلاعات بیشتری در مورد سرعت باد و کاربرد کلی سازه یا ساختمان در شرایط مختلف محیطی نیز به دست خواهد آمد. به عنوان مثال دانستن تخمین بزرگی لرزه ای که یک آسمان خراش یا حداکثر باری که یک پل می تواند تحمل کند کمک بزرگی برای جلوگیری از وقوع هر گونه فاجعه در آینده خواهد بود.
طراحی هر سازه ای روح بنیادی خلقت انسان است. طراحی فرآیند تصور و برنامه ریزی برای خلق اشیا است. این یک مفهوم گسترده است و معنای آن می تواند از حوزه ای به حوزه دیگر و از یک شی به موضوع دیگر متفاوت باشد. بنابراین در اینجا به معنای طراحی تنها در رشته مهندسی سازه که همان طراحی سازه است پرداخته ایم.
انتخاب مواد و فناوری
طراحی سازه بخشی از مهندسی است که در آن مهندسان سازه «استخوان‌ها و ماهیچه‌هایی» را ایجاد می‌کنند که فرم و شکل یک سازه ساخته دست بشر را ایجاد می‌کنند. این یک حوزه بسیار تخصصی از مهندسی عمران است. طراحی سازه مهم است زیرا سازه ها برای زیستگاه انسان و استفاده های مرتبط برای فعالیت های مختلف انسانی با ایمنی سازه ای نه تنها به خاطر خود بلکه برای ایمنی و امنیت زندگی انسان در نظر گرفته شده اند، زیرا همه چیز به کفایت سازه بستگی دارد.
فرآیند طراحی هر سازه ای با انتخاب مصالح در مقابل فناوری ساخت شروع می شود. از این رو فرآیند کشف مشخصات ایمن، بادوام و اقتصادی سازه از جمله مصالح، فناوری، هندسه، اندازه اعضای سازه ای که برای حمل بارهای سازه در طول عمر سازه کافی است طراحی سازه نامیده می شود.
ارزیابی طراحی سازه
تاریخچه مهندسی سازه نیز حاوی سوابق ریزش و شکست سازه ها و سپس مطالعات و تحقیقات در مورد آن فروریختگی و شکست سازه است. بنابراین طراحی سازه نیاز به مطالعه دقیق دارد. طرح‌های دقیق مدرن احتمالاً از این مطالعه همراه با ابزارهای محاسباتی پیچیده در اشکال رایانه‌ای که در آن تجزیه و تحلیل دقیق ریاضی و محاسبه یکنواخت امکان پذیر شده است، تکامل یافته است. نقش طراح سازه بسیار مهم است زیرا ایمنی زندگی انسان در طول عمر ساختمان به آن بستگی دارد.
اهمیت سیستم سازه ای
میتواند سیستم‌های سازه‌ای مختلفی مانند سازه قاب، سازه باربر و غیره وجود داشته باشد. در سازه قاب‌بندی میتوان به قاب فولادی، قاب RCC، قاب چوبی و غیره اشاره کرد. سازه از اجزای سازه‌ای مختلف (فنداسیون، دیوار، تیر، ستون، دال و غیره). این اجزای ساختاری از انواع مختلفی از مواد ( چوب، آجر، فولاد یا مواد دیگر و غیره) ساخته شده‌اند. بنابراین، فرآیند طراحی با انتخاب مواد و تکنولوژی هر دو و البته سیستم سازه ای که هسته اصلی و مهمتر است شروع می شود.
بنابراین برای یک مهندس سازه آگاهی از خواص و رفتار مواد مختلفی که قرار است در ساخت و ساز استفاده کنیم ضروری است. انتخاب مواد به در دسترس بودن و هزینه محلی بستگی دارد در حالی که فناوری به در دسترس بودن نیروی انسانی ماهر و کارخانه و ماشین آلات مورد نیاز بستگی دارد.
هنگامی که انتخاب مواد و تکنولوژی انجام شد فرآیند کشف ابعاد مقطع شامل قاب بندی آن و تعیین مسیر بار برای بارهای داده شده است. مهندسان سازه باید در مورد تکنیک های تحلیل سازه دانش داشته باشند تا آنها را با موفقیت به کار گیرند. مهندسان سازه باید پایداری و استحکام سازه را درک و تجسم کنند.
فرآیند طراحی سازه
طراحی دقیق سازه شامل تعیین استحکام و پایداری سازه ای است که قرار است بر اساس نیاز فیزیکی ساختمان ساخته شود. همچنین شامل درک عملکرد ساختاری است
اهمیت کدها و اعداد در طراحی سازه
فرآیند طراحی نه تنها به تخیل و تفکر مفهومی نیاز دارد بلکه اساساً نیازمند دانش مکانیک پایه از جمله فیزیک و شیمی مواد است و همچنین، دانش کامل از جنبه های عملی مانند مکانیک پایه، کدهای طراحی اخیر، و قوانین آئین نامه ای که دستورالعمل طراحی سازه ایمن را ارائه می دهد. کدها همچنین پشتیبانی قانونی را ارائه می دهند.
اگر سازه ای به دلیل ساخت و ساز معیوب یا با استفاده از مصالح نامرغوب از کار بیفتد کد می تواند طراح را از هرگونه مسئولیتی در صورت وجود محافظت کند تنها در صورتی که تمام دستورالعمل های آیین نامه های طراحی را رعایت کرده باشد. مهم این است که هر سازه ای که قرار است ساخته شود باید نیاز و کارایی را که برای آن در نظر گرفته شده برآورده کند و برای طول عمر مورد نظر خود دوام داشته باشد. بنابراین، طراحی هر سازه ای به دو نوع طبقه بندی می شود.
- طراحی عملکردی
- طراحی سازه
طراحی عملکردی
سازه ای که قرار است ساخته شود باید هدف اولیه ای را که قرار است برای آن استفاده شود انجام دهد، به این معنی که سازه باید بتواند از ساکنان در برابر آب و هوا (گرما، باران و سرما) خطرات طبیعی (سیل، زلزله، و طوفان) سر و صدا حیوانات و غیره به این معنی است که باید بتواند از همه جهات به سازه و همچنین ساکنان آن ایمنی بدهد. سازه باید در هنگام خطرات کاملاً طبیعی مانند زلزله، سیل، طوفان و غیره پایدار بماند. سازه همچنین نباید باعث ایجاد احساس ناامنی برای ساکنین شود. طراحی سازه باید به گونه ای انجام شود که جلوه ای دلپذیر بدهد. ساختمان باید محیطی دلپذیر در داخل و خارج از آن ایجاد کند.
برنامه ریزی عملکردی یک ساختمان همچنین شامل چیدمان مناسب اتاق برای رفع نیاز مشتری، نور، تهویه مناسب، دید بدون مانع در مورد سالن اجتماعات، تئاتر و غیره است. پس از انجام طراحی عملکردی سازه، فرآیند طراحی سازه آغاز می شود.
طراحی سازه
طراحی یک سازه شامل مطالعه آن از نقطه نظر استحکام و قابلیت سرویس دهی آن است. این بدان معناست که ساختار در آن شرایطی است که هنوز مفید تلقی می شود. در طراحی سازه برای بار داده شده، هندسه بررسی، اطمینان و تایید می شود. این فرآیندی است برای یافتن اینکه آیا بخش انتخاب شده می تواند بارهای مختلف را بدون شکست تحمل کند یعنی فرو ریختن آسیب و حتی انحراف یا لرزش.
مراحل زیر در طراحی سازه گنجانده شده است:
- برنامه ریزی سازه و تعیین مسیر بار هم عمودی و هم افقی
- فرآیند یافتن نیروها و محاسبه واکنش، انحراف ممان، چرخش و غیره (تحلیل سازه)
- طراحی عضو (هندسه، اندازه و شکل همه اعضا)
- جزئیات مشترک
- جزئیات، نقشه ها برای اجرا با یادداشت ها و دنباله ساخت
مهندس سازه
مهندسی سازه یک تخصص در مهندسی عمران است. مهندسان سازه نقشه ها و مشخصات ایجاد می کنند محاسبات را انجام می دهند کار سایر مهندسان را مرور می کنند گزارش ها و ارزیابی ها را می نویسند و سایت های ساختمانی را مشاهده می کنند. برای مهندسی سازه مجوز مهندس حرفه ای لازم است. مجوز را می توان فقط پس از اتمام مقدار تعیین شده از آموزش و تجربه کار و انجام یک امتحان دریافت کرد. سازه های خاصی مانند بیمارستان ها و مدارس به مجوز مهندس سازه نیاز دارند که می توان پس از 3 سال تجربه اضافی و امتحان دریافت کرد.
تجزیه و تحلیل و طرح
وظایف اساسی مهندسی سازه مقادیر عددی نیروهای فیزیکی را با تنظیمات فیزیکی عناصر مقاوم در برابر نیرو مرتبط می کند. تجزیه و تحلیل فرایند تعیین نیروها در هر عنصر در یک ساختار (مانند تیر) است که پیکربندی عناصر قبلاً تعریف شده است. طراحی فرآیند پیکربندی عناصر برای مقاومت در برابر نیروهایی است که مقادیر آنها از قبل شناخته شده است. تجزیه و تحلیل و طراحی روشهای مکمل در فرآیند کلی طراحی ساختارهای جدید است.
طراح پس از انجام یک طرح اولیه پیکربندی نهایی عناصر یک ساختار را تخمین می زند اما فقط تا زمانی که یک تجزیه و تحلیل انجام شود می تواند نیروهای موجود در آن عناصر شناخته شود. پس از انجام تجزیه و تحلیل نیروهای عنصر شناخته شده اند و عناصر را می توان به طور دقیق تر طراحی کرد . این فرایند بین تجزیه و تحلیل و طراحی تا زمان دستیابی به همگرایی تکرار می شود.
پشتیبانی گرانش و مقاومت در برابر نیروی جانبی
ساختارها در معرض بارهای عمودی یا گرانش و بارهای افقی یا جانبی قرار دارند. بارهای گرانشی شامل مرده یا دائمی وزن سازه از جمله دیوارها کف ها سقف و سیستم های مکانیکی آن و زنده یا بار موقتی است که وزن محتویات یک ساختار است و سرنشینان از جمله وزن برف. بارهای جانبی شامل مواردی است که توسط باد زمین لرزه یا انفجار ایجاد می شود. عناصر ساختاری باید به گونه ای طراحی شوند که به عنوان یک سیستم می تواند در برابر تمام بارهایی که بر روی آن عمل می کنند مقاومت کنند.
ساختمانها پل ها و سایر سازه ها
ساختارها سیستمی هستند که در برابر بارهای عمودی یا افقی مقاومت می کنند. سازه ها شامل موارد بزرگی مانند آسمان خراش ها پل ها و سدها و همچنین موارد کوچک مانند قفسه های کتاب صندلی و پنجره ها هستند. بیشتر ساختارها روزمره با آزمایش و خطا طراحی می شوند. در حالی که سازه های بزرگ منحصر به فرد یا گران قیمت که به راحتی مورد آزمایش قرار نمی گیرند به طور کلی توسط یک مهندس سازه واجد شرایط با استفاده از محاسبات ریاضی طراحی می شوند. بیشتر مهندسین سازه ساختمانها، پل ها، نیروگاه ها برج های برقی سدها و سایر سازه های بزرگ را که برای زندگی ضروری هستند طراحی و تجزیه و تحلیل می کنند.
نتیجه گیری
در طراحی سازه پس از مشخص شدن واکنش هایی که از تحلیل بدست می آوریم فرآیند طراحی را شروع می کنیم. بررسی می کنیم که آیا هندسه انتخابی و ابعاد و اندازه فرضی معیارهای بار طراحی را برآورده می کند یا خیر. اگر نه ابعاد عنصر را تغییر می دهیم و آن را دوباره طراحی می کنیم. این روند ادامه می یابد تا زمانی که معیارهای طراحی به طور کامل برآورده شود یعنی تنش های موجود در اعضا از حد مجاز و انحراف مجاز و غیره تجاوز نکند. به طور خلاصه مقاطع در نظر گرفته شده و ابتدا یک بار مرده محاسبه می شود. سپس پس از تجزیه و تحلیل و یافتن واکنش‌های دقیق اعضا بررسی می‌شوند تا از تنش‌های مجاز تجاوز نکنند.
همچنین شامل ضوابط طراحی اتصالات (اتصال ستون تیر) اعم از اتصال ثابت یا مفصل لولایی و غیره است. همه عناصر از نظر ظرفیت مقاومت در برابر بار بررسی می شوند، یعنی تنش انواع مختلف مانند خمش، برش مستقیم و غیره، کرنش، انحراف، چرخش. و غیره. اگر از حد مجاز فراتر رفت، باید بارها و بارها مجدداً انجام شود تا زمانی که در محدوده مجاز طبق کدهای طراحی قرار گیرد. نقش طراح سازه اطمینان از ایمنی، پایداری و عملکرد سازه برای عمر طراحی شده آن است.