عمران

مفهوم سازه , تحلیل سازه و انواع تکیه گاه ها

سازه

سازه عبارت است از عضو یا مجموعه ای از اعضا که به منظور تحمل و انتقال نیرو به کار میرود.سازه ها معمولا به سه گروه تقسیم میگردند.گروه اول سازه های وزنی میباشند که پایداری و مقاومت آنها در مقابل باره های وارده بستگی به وزن آنها دارد.دیوار های حایل و سد های وزنی آجری ,سنگی و یا بتنی مثال هایی از این نوع سازه میباشند

گروه دوم سازه های قاب بندی شده میباشند.این نوع سازه ها غالبا مجموعه ای از میله ها ویا اعضای سبک هستند که به وسیله اتصالات پرچی ,پیچی و یا جوشی به یکدیگر متصل شده اند.
پایداری این قبیل سازه ها بستگی به ترکیب هندسی اجزای آنها داشته و معمولا وزن مجموعه در مقایسه با بارهای اعمال شده کوچک می باشد.قاب های چوبی ,فلزی و بتنی,ساختمان ها,جرثقیل ها ,قاب بندی کشتی ها ,هواپیماها , پل ها ,شبکه ها ,قوس ها, خرپا های مسطح و فضایی و سازه های فضا کار مثال هایی از این قبیل سازه ها میباشد .

گروه سوم شامل سازه های پوسته ای می باشند که از پوسته های فلزی یا بتنی تشکیل میابند.منابع ذخیره مایعات مخازن تحت فشار سیلو ها ,سد های پوسته ای, دال های بتنی تخت و تاشده و یا گنبدی شکل مثال هایی از این نوع سازه ها میباشند

تحلیل سازه چیست؟

تحلیل سازه علمی است که عمل نیرو ها را روی سازه بررسی مینماید.به عبارت دیگر تاثیر و نحوه انتقال نیرو های موثر به سازه که توسط اجزای آن از نقاط تاثیر به تکیه گاه ها هدایت می گردند توسط علمی که تحلیل سازه نامیده میشود مورد بررسی و مطالعه قرار میگیرد.
تحلیل سازه به طور کلی شامل بررسی پایداری تعیین واکنش های تکیه گاهی تعیین نیرو های داخلی و محاسبه تغییر شکل های سازه می باشد.

کار اصلی هر سازه انتقال نیرو های موثر بر آن به نقاط تکیه گاهی به نحوی امن و اقتصادی می باشد.مسئله مهم در طراحی سازه ها تشخیص فرم انتخاب نوع و سیستم سازه ها با توجه به محدودیت های مختلف و شرایط محیط میباشد تا سازه های امن و اقتصادی به وجود آید.

هدف از تحلیل سازه ها

تحلیل سازه سازه شامل موارد زیر میباشد.

• بررسی پایداری سازه
• تعیین واکنش تکیه گاهی
• تعیین نیرو های داخلی
• محاسبه تغییر شکل سازه

سازه های مورد بحث در این مقاله به سازه های دو بعدی یا صفحه ای محدود میشود.
سازه های را دوبعدی یا صفحه ای گویند که سازه و نیرو های وارد بر آن در یک صفحه قرار داشته باشند.به ندرت یک سازه واقعی دو بعدی است تمام سازه ها در واقع سه بعدی یا فضایی میباشند لیکن بخش عظیمی از سازه های سه بعدی را می توان با تبدیل به سازه های دو بعدی یا صفحه ای تحلیل نمود.تحلیل سازه دوبعدی یا صفحه ای با حفظ کلیه اصول تحلیل از پیچیدگی کم تری برخوردار بوده و عملیات مربوط به تحلیل آن را میتوان با سادگی بیشتری انجام داد.

همچنین برای انجام پروژه های خود در زمینه ساختمان فولادی و بتنی صفحه پروژه  عمران  را ببینید

تحلیل سازه, سازه های سه بعدی

تحلیل سازه های فضایی یا سه بعدی به مبانی محاسباتی جدیدی علاوه بر آنچه در سازه های دوبعدی یا صفحه ای مورد نیاز است احتیاج ندارد. فقط به علت بعد سوم محاسبات عددی پیچیده تری ناشی از فرم هندسی سازه به وجود می آید.لیکن اغلب سازه های فضایی یا سه بعدی را می توان به سازه های دو بعدی یا صفحه ای تبدیل کرده و تحلیل نمود.به منظور تمایز به این دسته سازه های سه بعدی فضا کار گویند. برای مثال اکثر سازه های پوسته ای فضا کار میباشند و نمیتوان آنها را با تجزیه به سازه های دو بعدی یا صفحه ای تحلیل نمود.

تکیه گاه ها

برای اینکه یک سازه تحت تاثیر نیرو های خارجی حرکت نکند باید توسط قید هایی به محیط تکیه گاهی(زمین یا هر جسم دیگر) متصل گردد به این قید ها تکیه گاه میگویند.
تکیه گاه ها بر حسب قیدی که در مقابل حرکت به وجود می آورند به انواع زیر تقسیم بندی میشوند:

• تکیه گاه مفصلی ثابت یا لولایی
• تکیه گاه مفصلی متحرک یا غلتکی
• تکیه گاه گیردار
• تکیه گاه ارتجاعی یا فنری
• تکیه گاه رابط یا میله ای

تکیه گاه مفصلی ثابت یا لولایی

این نوع تکیه گاه از تغییر مکان نقطه تکیه گاهی جلوگیری به عمل میآورد لیکن هیچ گونه مقاومتی در برابر دوران سازه حول محور های تکیه گاه ندارد.بنابراین چنانچه سازه ای به این نوع تکیه گاه متکی باشد در مقابل چرخش آن حول محور های پایه هیچ گونه لنگر واکنشی ایجاد نمی شود وبه علت محدود شدن سه امتداد حرکت در فضا و دو امتداد حرکت در صفحه در حالت کلی سه مولف واکنش تکیه گاهی در فضا و در حالت خاص دو مولفه واکنش تکیه گاهی در صفحه ایجاد میشود.

تکیه گاه متحرک یا غلتکی

این نوع تکیه گاه کاملا شبیه تکیه گاه لولایی می باشد با این تفاوت که نسبت به آن دارای درجه آزادی بیشتری است.این درجه آزادی همان حرکت پایه در امتداد حرکت غلتک ها میباشد.در واقع در این نوع تکیه گاه ها فقط یک امتداد حرکت محدود میشود و در نتیجه واکنش تکیه گاهی ایجاد شده در امتدادی است که از حرکت پایه در آن امتداد جلوگیری شده است.

تکیه گاه گیردار

در صفحه این نوع تکیه گاه از حرکت نقطه تکیه گاهی در امتداد x و y و همچنین از دوران جسم حول نقطه تکیه گاهی جلوگیری میکند.بنابراین سه مولفه واکنش تکیه گاهیR_x ,R_y وM_z به وجود می آید.

تکیه گاه ارتجاعی یا فنری

در این نوع تکیه گاه ها واکنش های تکیه گاهی موثر به جسم متناسب با سختی محیط تکیه گاهی در محل اتکا می باشند.

تکیه گاه رابط یا میله ای

این نوع تکیه گاه از یک میله کوتاه که دو انتهای آن مفصل(لولا) میباشد تشکیل گردیده است.در نتیجه واکنش تکیه گاه نیرویی است که در امتداد محور میله میباشد.

پایداری سازه ها

ساده ترین نحوه پایدار نمودن یک سازه صفحه ای صلب توسط یک تکیه گاه لولایی و یک تکیه گاه غلتکی صورت میگیرد زایرا هر گاه جسم صلبی به تکیه گاه لولایی متصل باشد فقط حول محور تکیه گاه میتواند دارای حرکت دورانی باشد.حال چنانچه یک تکیه گاه غلتکی یا میله ای نیز تعبیه نماییم جسم دارای هیچ گونه حرکتی نخواهد بود و در نتیجه سازه کلا پایدار خواهد بود.
از بحث فوق نتیجه میشود که حداقل سه مولفه واکنش تکیه گاهی برای پایداری خارجی سازه صفحه ای صلب لازم است.