سازه | سازه های فضایی | انواع سازه های فضایی

سازه هاي فضايي:

مهندسي سازه (به انگليسي: Structural engineering) بخشي از مهندسي عمران و مهندسي هوافضا است. در مهندسي عمران، مهندسي سازه در مورد ساختارهاي انتقال بار از اجزاء يک ساختمان يا بنا به محل تکيه‌گاهي آن مانند پي سازه صحبت مي‌کند.

اگر مهندسي سازه را متشکل از دو بخش تحليل و طراحي بدانيم، سرسلسله‌ي روابط تحليلي تئوري الاستيسيته و مرجع بخش طراحي استانداردها و قضاوت‌هاي مهندسي است. درتئوري الاستيسيته از جبر تانسورها استفاده مي‌شودو با استفاده از قانون هوک، دستگاه معادلات ديفرانسيل جزئي تعادل و سازگاري تشکيل مي‌شوند. مشهورترين روش حل عددي اين دستگاه معادلات، روشي است به نام اجزا محدود.

مهندسي سازه گرايشي از مهندسي است که با طراحي سيستم‌هاي سازه‌اي به هدف باربري و مقاومت در برابر نيروهاي گوناگون وارد بر سازه سروکار دارد.

مهندسي سازه عمدتاً با طراحي ساختمان‌ها و سازه‌هاي غير ساختماني سر و کار دارد و همچنين نقش ضروري در طراحي ماشين آلات در جاهايي که يکپارچگي سازه‌اي بر روي ايمني و اطمينان پذيري ماشين تأثير دارد بازي مي‌کند. ساخته‌هاي دست بشر، از مبلمان تا تجهيزات پزشکي، از خودرو و ... نياز به حضور مهندس سازه دارد.

يک مهندس سازه بايد در هنگام طرح يک سازه به دو مسئله توجه کند: مسئله? اول بررسي مقاومت سازه در برابر بارها ي وارد بر سازه که شامل بارهاي زنده، بار باد، برف، انسان، اشيا و بار مرده و بار زمين لرزه و... است که با طراحي سيستم باربر ومحاسبه و کنترل مقاومت کافي اعضاي سازه در برابر اين بارها است. مسئله? دوم بررسي کارايي سازه است يعني سازه بايد فاقد مواردي مانند لرزش و تغيير شکل‌هاي خارج از اندازه? مجاز آيين نامه باشد. زيرا اين موارد در کاربري سازه مشکل زا هستند و باعث مشکلي مانند ترس در کاربران سازه و يا مواردي مانند ترک خوردن ديوارها و نازک کاري‌ها مي‌شوند.تاريخچه مهندسي سازه با آغاز يک جا نشيني بشر آغاز شد. اولين تاريخچه مدون مهندسي سازه با ساخت اهرام پله‌اي در مصر توسط آمون هوتپ، که اولين مهندسي که با نام شناخته مي‌شود باز مي‌گردد. در اين دوره سازه‌هاي عظيمي چون اهرام در مصر، زيگورات چغازنبيل و پارسه (تخت جمشيد) در ايران نام برد.حليل سازه‌ها يا آناليز سازه‌ها (Structural analysis) يا تئوري سازه‌ها (Theory of structures) يکي از زير رشته‌ها و زمينه‌هاي عمده و مدرن در مهندسي عمران، و مهندسي هوافضا مي‌باشد که با استفاده از قوانين رياضي و فيزيک به تحليل و پيش بيني رفتار سازه‌ها ميپردازد.

روشي براي محاسبه ميزان تغيير شکل، نيروهاي داخلي و عکس العمل‌هاي تکيه‌گاهي يک سازه است. اطلاعات مورد نياز براي اين محاسبات مشخصات مقاطع سازه و بارهاي وارد بر سازه هستند. پس از تحليل سازه ها و تعيين نيروهاي داخلي( برشي، محوري، لنگر خمشي و نيروي پيچشي )سازه را برحسب آنها طراحي مي كنند. منظور از طراحي تعيين مقاطع لازم براي اعضاي مختلف است.

سازه‌ها از دو ديدگاه از لحاظ بارگذاري قابل بحث هستند:
قاب فضايي:
قاب فضايي يا سازه فضايي، عبارت است از سازه‌اي که از اجزاي خرپامانند سبک و محکم تشکيل شده از پايه‌هايي که در يک الگوي هندسي در کنار هم قرار گرفته‌اند. قاب‌هاي فضايي براي پوشش دادن دهانه‌هايي که تکيه‌گاه کم تعدادي دارند به کار مي‌روند. چون در قاب‌هاي فضايي، همچون خرپاها از مثلث استفاده مي‌شود، لنگرهاي خمشي، به صورت بارهاي کششي و فشاري به اعضاي محوري خرپا منتقل مي‌گردند که اين خود باعث مستحکم بودن قاب‌هاي فضايي مي‌شود.ساده‌ترين نوع قاب‌هاي فضايي به اين گونه‌است که هرم‌هايي با سقف تخت و با استفاده از ميله‌هاي آلومينيومي و يا فولادي ميله‌اي شکل ساخته شوند. در بيشتر مواقع، اين نوع از قاب‌ها شبيه به بازوي متحرک افقي يک جرثقيل برجي است که در کنار هم قرار گرفته‌اند. نوع ديگر قاب‌هاي فضايي که داراي استحکام بيشتري نيز هست، به صورت هرم‌هاي چهاروجهي به‌هم‌پيوسته اجرا مي‌شوند. در اين حالت، همه? اعضاي محوري قاب، داراي طول يکساني هستند. از نظر فني، اين نوع از قاب فضايي، مانند يک شبکه? برداري و يا يک خرپاي هشت‌گانه‌است. در انواع ديگر قاب‌ها نيز، با تغيير دادن طول اعضاي محوري، شکل کلي سازه به صورت انحناء يا اشکال هندسي ديگر تغيير مي‌يابد.
کاربرد:
قاب‌هاي فضايي در ساختمان‌هاي مدرن کاربرد فراواني دارند. اين نوع از قاب‌ها بيشتر در سقف‌هايي با دهانه‌هاي بزرگ در ساختمان‌هاي مدرن تجاري و صنعتي ديده مي‌شوند.
روش‌هاي طراحي:
قاب‌هاي فضايي معمولا با استفاده از ماتريس سختي، طراحي مي‌شوند. ويژگي ماتريس سختي، مستقل بودن آن نسبت به تغييرات زاويه‌اي است. اگر مفصل‌ها به حد کافي محکم و سخت باشند، براي سادگي در محاسبات، مي‌توان از تغييرات زاويه‌اي صرف نظر کرد.