سازه (به انگلیسی: Structure) در معنای وسیع و کاربردی در علوم فنی ، عبارتست از نوعی ساختار خلق شده به دست بشر که شامل اجزایی با روابط پیچیده باشد و اهداف مدنظر انسانی را محقق سازد. سازه در مهندسی سازه عبارت است از یک عضو یا مجموعه ای از اعضا که به منظور تحمل و انتقال نیرو به کار میرود.

مهمترین این اهداف شامل تعادلی پایدار با حفظ شکل هندسی و الگوی از پیش تعیین شده است. از دیگر اهداف مهم که معمولا در نظر گرفته میشود شکل بهره برداری مطلوب آن است.

تفاوت ساختار با سازه در آن است که ساختار یک فرم طبیعی دارد و میبایست کشف یا مشاهده گردد؛ حال آنکه سازه دارای طراحی انسانی و مخلوق دست بشر است.

از اصطلاح سازه یا ساختار در علوم گوناگون مانند مهندسی سازه ،مهندسی مکانیک ، مهندسی خودرو ، مهندسی شیمی ، زیست‌شناسی،ژنتیک، هوا فضا ، اطلاعات رایانه‌ای، علوم فراساحلهمانند کشتی سازی استفاده می‌شود.

سازه های ساختمانی عموما مجموعه ای از اعضا هستند که وظیفه انتقال نیروها را به زمین به عنوان تکیه گاه و جاذب انژی مطلوب و مورد اعتماد بشر بر عهده دارند. در دیگر علوم همانند مهندسی هوافضا، بعضا انتقال نیرو مطرح نیست. بلکه جذب صحیح انژی در مجموعه سازه و حفظ یکپارچگی آن مطرح است. این عملکرد در سازه کشتی در صنایع کشتی سازی نیز از اهداف طراحی است. حفظ یکپارچگی ساختار کشتی در آب و یک ماهواره در فضا موجب ایجاد نگاهی سازه ای به ساختار این ماشین ها میگردد. این نگاه در مهندسی ساختمان و مهندسی خودرو به شکل طراحیساختاری است که بتواند نیرو را به زمین یا تکیه گاه های مرتبط با آن انتقال دهد.

طراحی سازه های پیچیده در علوم مختلف، عموما با کمک مهندسی سازه انجام میپذیرد.

در صنعت ساختمان

به یک ساختار معماری یا مهندسی ثابت که مجزا از دیگر ساختارها قابل تشخیص باشد یک سازه یا ابنیهٔ فنی می‌گویند. سازه بخشی از حجم است که بارهای وارده را تحمل و به محیط اطراف منتقل می‌سازد. شایان ذکر است که در سازه‌های معماری نیروها (بارهای مرده، زنده، زلزله، برف و باد) ازطریق تیرچه‌ها به تیر اصلی و از تیر اصلی به ستون‌ها و از ستون‌ها به پی منتقل می‌شود و پی‌ها نیروها را به خاک منتقل می‌کنند؛ به عبارت دیگر، سازه حافظ فرم خارجی اجسام در برابر بارهای وارده است. امروزه مدل سازی اطلاعات ساختمان تغییر شگرفی در صنعت ساختمان کشورهای پیشرفته به وجود آورده است و بهره‌وری این بخش را افزایش داده است.

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. 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.

تاریخچه مهندسی سازه[ویرایش]

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 بازمی‌گردد. در این دوره سازه‌های عظیمی چون اهرام در مصر، زیگورات چغازنبیل و پارسه (تخت جمشید) در ایران نام برد.

ساختار[ویرایش]

اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل و طراحی بدانیم، سرسلسلهٔ 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.

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 آیین‌نامه باشد. زیرا این موارد در کاربری سازه مشکل زا هستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازک کاری‌ها می‌شوند.^[۱]

سازه‌های مهندسی سازه[ویرایش]

از سازه‌های مهم می‌توان به پل، سد، پی، سازه‌های دریایی، خطوط لوله، نیروگاه، دیوارهای حائل و سازه‌های نگهبان، راه، تونل و آبرو اشاره کرد.

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 رشته‌ای هستند در دانشگاه‌های سراسری و آزاد وجود داردحداقل مدت زمان لازم برای اتمام این دوره ۴ترم و حداکثر مجاز برای اتمام این دوره مطابق آئین‌نامه دوره کارشناسی ارشد۳ سال می‌باشد. در حال حاضر در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی سازه در دانشگاه‌های ایران دروس زیر به تأیید وزارت آموزش عالی رسیده است

• ریاضیات عالی مهندسی
• دینامیک سازه‌ها
• تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
• روش اجزاء محدود
• سمینار
• پایان‌نامه تز
• پایداری سازه‌ها
• بتن پیش تنیده
• طراحی لرزه‌ای سازه‌های فولادی
  • طراحی لرزه‌ای سازه‌های بتنی
• سازه‌های فلزی پیشرفته
• سازه‌های بتن آرمه پیشرفته
• تیوری پوسته هاوورق‌ها
• بهینه‌سازی سازه‌ها
• پل‌سازی
• بهینه‌سازی سازه‌ها
• تحلیل ماتریسی سازه‌ها

 

فهرست مطالب:

فصل اول: کلیات (مقدمه-مبانی)

فلسفه و چرایی مبحث پایداری سازه ها

علل این خط سیر

یک لوله کوتاه جدار کلفت

لوله بلند جدار کلفت

لوله بلند جدار نازک

کمانش یک ستون در یک قاب

انتشار کمانش در یک خط لوله زیر آب

کمانش یک پوسته

کمانش یک برج خنک کننده

خرابی ساختمان

کمانش ریل راه آهن

تبیین تفاوت ناپایداری هندسی و ناپایداری سازه ای

تاریخچه تحقیقات در پدیده ناپایداری

تعاریف پایداری و ناپایداری در سازه ها

حالت تعادل پایدار یک سیستم سازه ای

حالت تعادل ناپایدار یک سیستم سازه ای

نمایش سمبولیک پدیده های پایداری و ناپایداری

روش های بررسی پایداری سازه ها

و...

فصل دوم: رده بندی پدیده های ناپایداری

مقدمه

ناپایداری نقطه حدی

دو ویژگی ناپایداری نقطه حدی

اثر ناکاملی اولیه

مدل های سازه ای واقعی

ناپایداری نقطه دوشاخگی

دوشاخگی متقارن پایدار

دوشاخگی متقارن ناپایدار

دوشاخگی نامتقارن

فلوچارت تشخیص نوع ناپایداری در تحلیل ناپایداری سازه ها

بررسي ناپايداري سيستم هاي با چند درجه آزادي

توضیحی در مورد آنالیز خطی کمانش

و...

فصل سوم: پایداری ستونها و تیرستونها

مقدمه

بررسي پايداري ستون اولر

كاربرد تعادل خنثي براي بررسي پايداري ستون

بارهاي بحراني و مدهاي بحراني ستون

ويژگي هاي تحليل پايداري ستون اولر

بررسي تطبيقي رفتار ناپايداري ستون اولر

اثر شرايط مرزي در بار بحراني ستون

ستون دو سر گيردار

ستوني كه يك سر آن گيردار و سر ديگرش آزاد است

ستوني كه يك سر آن گيردار و سر ديگرش مفصلي است

ستون يك سر مفصلي و يك سر گيردار ارتجاعي

بررسي پايداري ستون هاي ناكامل

ستون با انحنا اوليه

ستون تحت بارهای با خروج از مرکز

تعیین بار بحرانی ستون ها با استفاده از روش های تقریبی

اصل بقای انرژی

روش Ritz

روش تفاضلات محدود

کمانش غیر ارتجاعی ستون ها

و...

فصل چهارم: تحلیل پایداری قاب ها

مقدمه

تحليل كيفي پايداري يك قاب ساده

محاسبه بار بحراني قاب ها با استفاده از روش تعادل خنثي

تاثير نيروي محوري بر روي سختي خمشي

تعيين بار بحراني قاب ها با استفاده از روابط شيب - افت اصلاح شده

تحلیل بار بحرانی قاب ها با استفاده از روش تحلیل ماتریسی سازه ها

فلوچارت تعیین بار بحرانی قاب ها

تحلیل خطی سازی شده کمانش

تحلیل الاستیک مرتبه دوم

ویژگی های تحلیل الاستیک از مرتبه دوم

و...