قسمت 4: انواع سازه‌ها در مهندسی عمران

انواع سازه ها در مهندسی عمران

 

سازه‌ها (به انگلیسی Structures) را از دیدگاه مهندسی به 6 گروه زیر می‌توان تقسیم‌بندی نمود:

 

1-سازه‌های وزنی:

سازه‌های طبیعی یا مصنوعی‌ای هستند که از انباشتن مصالح روی‌هم ساخته می‌شوند. عامل پایداری این سازه‌ها در مقابل نیروهای وارده، وزن این سازه‌هاست. به‌عبارت‌دیگر، وزن زیاد این سازه در مقابل بارهایی مثل زلزله و باد مقاومت می‌کند. سازه‌هایی مثل اهرام، کلبه‌ها، سدهای خاکی و سایر انواع آن و … از این نوع دسته‌بندی به شمار می‌روند.

 

سازه های وزنی

 

2- سازه‌های قابی:

مجموعه‌ای از تیرها (اعضای افقی) و ستون‌ها (اعضای قائم) هستند که با استفاده از اتصالات صلب (سیستم قاب خمشی) و یا اتصالات مفصلی (سیستم قاب ساختمانی ساده) به هم متصل می‌شوند. در این سازه‌ها، بارهای وارده به‌وسیله اعضای افقی (مثل تیر و دال) و اعضای عمودی (مثل ستون و دیوار باربر) به زمین منتقل می‌شود. سازه‌های قابی به دلیل سادگی و سرعت در اجرا، متداول‌ترین سیستم برای احداث سازه‌های چندطبقه با پلان مشابه می‌باشد.  از سازه‌های قابی در ساخت ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری استفاده می‌شود.

 

سازه های قابی

 

3- سازه‌های خرپایی (فضاکار):

سازه‌های مثلثی شکلی که از اعضای مستقیم (بدون انحنا) تشکیل شدند را سازه‌های خرپایی می‌نامند. دلیل استفاده از هندسه مثلثی نسبت به سایر اشکال به خاطر پایداری بیشتر آن هندسه می‌باشد. اعضای خرپا، کششی و فشاری (محوری) بوده و هیچ نیروی برشی، پیچشی و لنگر خمشی در اعضا ایجاد نمی‌شود. به‌علاوه کلیه اتصالات المان‌ها از نوع مفصلی می‌باشد.

نکته مهم این است که در بارگذاری خرپا همیشه نیروهای وارده به گره‌های خرپا وارد می‌شود نه به اعضای آن (اعضای کششی و فشاری). چراکه در غیر این صورت تنش خمشی درون اعضا ایجاد می‌شود و ممکن است باعث خرابی سازه شود.

به دلیل قابلیت پوشاندن دهانه‌های بزرگ و نیز مشابه بودن اجزای آن (که باعث سادگی در اجرا می‌شود)، بیشتر برای پوشاندن سقف‌ها (به‌ویژه سقف‌‌هایی با دهانه‌های بزرگ)، پل‌ها، احداث بناهای عمومی و سالن‌های چندمنظوره از سازه‌های خرپایی استفاده می‌شود.

 

سازه های خرپایی (فضاکار)

 

4- سازه‌های قوسی (طاقی):

اکثر مصالحی که درگذشته در ساختمان‌ها استفاده می‌شد مصالح فشاری بودند. به این معنی که تحت بارهای وارده توانایی خوبی برای مقابله با فشار داشته و در برابر نیروی کششی مقاومت خوبی نداشتند؛ بنابراین همیشه مهندسان به فکر اجرای سازه‌هایی بودند که بارهای وارد به آن‌ها به نیروهای فشاری تبدیل‌شده و از ایجاد نیروی کششی در سازه جلوگیری شود. فرم‌هایی مثل طاق، قوس و گنبد از این دسته سازه‌ها بودند.

طاق، قوسی هست که در بُعد سوم گسترش پیداکرده است (پس قوس یک عنصر سازه‌ای دوبعدی می‌باشد). به زبان ساده‌تر می‌توان گفت نسبت طاق به قوس مثل نسبت دال به تیر می‌باشد. گنبد، قوسی می‌باشد که با دوران کامل حول یک محور شکل‌گرفته است. اکثر گنبدها دایره‌ای شکل‌اند (نمونه‌های بیضی هم موجود است). این سازه‌ها مقاومت فشاری نسبتاً زیاد و مقاومت کششی ضعیفی دارند. برای همین از چوب به‌عنوان عنصری کمکی، جهت تقویت مقاومت کششی سازه و عاملی برای ایستایی بنا استفاده می‌شود. از این نوع سازه بیشتر در معماری مساجد و معابر برخی مکان‌های مذهبی استفاده می‌شود.

 

سازه های قوسی (طاقی)

 

5- سازه‌های معلق:

در این سیستم سازه‌ای، برای تحمل بارهای ثقلی برخی از المان‌ها به فرم کششی طراحی می‌شوند (اکثراً کابل‌های کششی با مقاومت زیاد هستند). کابل موجود در این سازه‌ها همواره به‌عنوان عضو کششی کار می‌کند. سازه‌های معلق، یکی از معروف‌ترین سیستم‌ها برای پل‌سازی است و در ساختمان‌سازی و بلندمرتبه‌سازی به‌ندرت از آن‌ها استفاده می‌شود.

 

 

6- سازه‌های پوسته‌ای:

پوسته، سازه نازکی با سطح منحنی است که بارها را از طریق کشش، فشار و برش تحمل می‌کند. پوسته جزء گروهی از سازه‌هاست که با تغییر هندسه کارایی خودش را پیداکرده است. انحنای رو به بالا، سختی و ظرفیت تحمل بار پوسته را افزایش می‌دهد. ازآنجایی‌که سطح منحنی نسبت به سطح صاف بار بیشتری تحمل می‌کند برای همین است که پوشش دهنه‌های بزرگ با سقف‌های پوسته‌ای امکان‌پذیر می‌باشد.

پوسته بااینکه ازلحاظ ظاهری شباهت زیادی به طاق دارد، اما  مقاومت کششی آن باعث وجود (تحت بار وارده) رفتار متفاوتی نسبت به سازه طاقی می‌شود. پوسته‌ها تنها در برابر بارهای گسترده مقاومت خوبی دارند (نباید تحت بار متمرکز قرار گیرند). بسیاری از فرم‌های ساختمان‌های طبیعی مثل جمجمه و تخم­مرغ ها دارای سازه پوسته‌ای‌اند. سدهای قوسی از معروف‌ترین سازه‌های مصنوعی پوسته‌ای به‌حساب می‌آیند.

 

سازه های پوسته ای

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

19 − شش =

توسط
تومان