سرفصل های درس مبانی تکنولوژی معماری

در سرفصل های درس مبانی تکنولوژی معماری میخوانیم : 

نام بسته درسی : مبانی تکنولوژی معماری

————————————————————–

فهرست:

استاتيك

بارهاي وارد بر ساختمان

مصالح ساختماني

تنش و انوع آن

سيستم‌هاي كششي

سيستم‌هاي فشاري

سيستم‌هاي كششي و فشاري (خرپايي)

سيستم‌هاي قابي

سيستم‌هاي پوسته‌اي

سيستم‌هاي ساختماني بلند

نكاتي خاص در رفتار سازه‌ها

آزمون خودسنجی  با پاسخ تشریحی

    بخش هایی از بسته درسی مبانی تکنولوژی معماری

 استاتيك

1-1 تعريف

علم مكانيك كه به بررسي نيروها و آثار آن‌ها بر اجسام مي‌پردازد، به دو بخش تقسيم مي‌شود:

1- استاتيك: به بررسي تعادل اجسام در حال سكون مي‌پردازد.

2- ديناميك: به بررسي اجسام در حال حركت مي‌پردازد.

از آن‌جا كه ساختمان و اجزاي آن ثابت هستند، علم استاتيك در تجزيه و تحليل آن كاربرد دارد. هر چند كه برخي از نيروها، مانند باد و زلزله در ساختمان ايجاد حركت مي‌كنند و از اين رو بايد رفتار ساختمان در قبال آن‌ها، با علم ديناميك بررسي شود.

1-2 نيروها

نيرو عاملي است كه در اجسام ثابت ايجاد كشش و فشار مي‌كند و در اجسام غير ثابت، باعث حركت در راستاي نيرو مي‌شود.

از آن‌جا كه نيرو داراي بزرگي (مقدار) و جهت است، مي‌توان آن را به صورت بردار نشان داد. نيروها از ساير قوانين بردارها، نظير به دست آوردن نيروي برآيند به روش متوازي‌الاضلاع و تجزيه آن‌ها به مؤلفه‌هاي عمودي و افقي، تبعيت مي‌كنند.

1-2-1 نيروهاي گسترده

علاوه بر حالت متمركز، نيروها مي‌توانند به صورت گسترده نيز بر يك طول يا يك سطح وارد شوند در حالتي كه نيروي گسترده بر يك طول وارد مي‌شود، واحد آن نيوتن بر متر (N/m) و در حالتي كه بر يك سطح وارد مي‌شود، واحد آن نيوتن بر متر مربع خواهد بود.

نيروهاي گسترده، داراي انواع يكنواخت و غير يكنواخت مي‌باشند؛ كه براي هر كدام از آن‌ها مي‌توان يك نيروي متمركز معادل در نظر گرفت.

1-2-2 تعادل انتقالي و نيروي عكس‌العمل

با توجه به قوانين نيوتن، براي آن‌كه يك جسم در حالت تعادل انتقالي باقي بماند، بايد نيرويي مساوي و مخالف جهت نيروي وارد بر آن وجود داشته باشد. اين نيروي مساوي و خلاف جهت راه نيروي عكس‌العمل مي‌نامند. از آن‌جا كه هر نوع حركت در ساختمان‌ها نامطلوب است، نيروي عكس‌العمل در سازه ساختمان اهميت خاصي مي‌يابد.

نكته: اگر چند نيرو هم‌زمان بر جسمي وارد شود، نيروي عكس‌العمل بايد مساوي و در خلاف جهت نيروي برآيند باشد.

1-2-3 قانون هوك

اگر جسمي مانند يك كتاب را بر روي سطح ميزي قرار دهيم، سطح ميز با نيروي عكس‌العمل فنري خود در برابر وزن جسم مقاومت مي‌كند و كتاب را در حالت تعادل نگه مي‌دارد. در واقع سطح ميز به ميزان بسيار كم داراي قابليت ارتجاعي است و تا حدودي تغيير شكل مي‌دهد. اين قانون، توسط رابرت هوك در قرن هفدهم ميلادي كشف شد و ارتباط تنگاتنگي با خاصيت ارتجاعي مصالح، اثر متقابل نيروها و پيچش دارد.

1-3 گشتاور

گشتاور، تمايل نيرو به چرخاندن اجسام است و مقدار آن در يك نقطه معين برابر است با مقدار نيرو ضربدر فاصلة عمود راستاي نيرو تا نقطه مورد نظر.

همان‌طور كه ملاحظه مي‌كنيد، مقدار گشتاور مستقل از نقطة اثر نيرو مي باشد و تنها به راستاي آن بستگي دارد. واحد اندازه‌گيري گشتاور در سيستم نيوتن متر مي‌باشد.

گشتاور نيرو در جهت عقربه‌هاي ساعت منفي و در خلاف جهت عقربه‌هاي ساعت، مثبت فرض مي‌شود.

نكته: گشتاور نيرو حول يك نقطه معين، برابر است با مجموعه گشتاورهاي مؤلفه‌هاي نيرو حول آن نقطه معين.

نكته: گشتاور يك نيروي گسترده، برابر است با گشتاور نيروي متمركز معادل آن.

1-3-1 زوج نيرو

زوج نيرو، مجموعه دو نيروي مساوي، موازي و در خلاف جهت يكديگر مي‌باشد كه راستاهاي آن‌ها بر هم منطبق نباشد. از آن‌جا كه اين دو نيرو، مساوي، موازي و مختلف‌الجهت هستند، جمع جبري آن‌ها صفر مي‌شود و در جسم حركت انتقالي توليد نمي‌كنند؛ اما از آن‌جا كه راستاهاي آن‌ها بر هم منطبق نيست، در جسم ايجاد گشتاور مي‌كنند. در واقع شرط اساسي ايجاد گشتاور، وجود يك زوج نيرو است.

گشتاوري كه يك زوج نيرو ايجاد مي‌كند برابر است با، اندازه يكي از نيروها ضربدر فاصلة راستاهاي آن‌ دو.

همان‌طور كه ملاحظه مي‌فرماييد، گشتاور زوج نيرو مستقل از نقطه‌اي است كه گشتاور را نسبت به آن محاسبه مي‌كنيم و مقدار آن در كل نقاط جسم يكسان است.

1-3-2 تعادل چرخشي و گشتاور عكس‌العمل

با توجه به قوانين نيوتن، براي آن‌كه جسمي كه به آن گشتاوري اعمال شده است ساكن بماند و تعادل چرخشي خود را حفظ كند، بايد گشتاور عكس‌العملي مساوي و مخالف گشتاور اوليه، به جسم اعمال شود.

نكته: براي ايجاد تعادل چرخشي در جسم، بايد راستاي كليه نيروهاي عمل و عكس‌العمل از يك نقطع عبور كند.

1-4- تعادل جسمي

براي آن‌كه يك جسم تحت اثر نيروهاي وارده ساكن بماند، بايد هم تعادل انتقالي و هم تعادل چرخشي داشته باشد. در واقع براي ايجاد تعادل جمعي در جسم بايد شش شرط تأمين شود.

– جمع جبري نيروها در سه جهت صفر شود:

F_x=0 ,∑F_y=0   ,∑F_z=0∑

– جمع جبري گشتاورهاي نيرو، حول سه محور صفر شود:

M_x=0  ,∑M_y=0  ,∑M_Z=0∑

1-5 تكيه‌گاه‌ها و عكس‌العمل‌هاي تكيه‌گاهي

تكيه گاه، محل اتصال يك عضو سازه‌اي به يك جسم صلب است كه در راستاي تقويت سازه عمل مي‌كند.

1-5-1 انواع تكيه‌گاه‌ها

– اتصال صلب: بسيار محدود كننده است و از هر نوع حركت چرخشي و انتقالي جلوگيري مي‌كند.

– اتصال مفصلي: امكان چرخشي در تمام جهات را فراهم مي‌كند، اما از هر نوع حركت انتقالي جلوگيري مي‌كند.

– اتصال غلتكي: مانند اتصال مفصلي از حركت چرخشي عضو جلوگيري نمي‌كند، اما امكان جابه‌جايي در يك جهت را فراهم مي‌سازد.

– اتصال آزاد: اين اتصال، در واقع يك اتصال واقعي نيست و در اصل انتهاي عضوي است كه يك سر آن داراي اتصال ثابت و سر ديگر آن آزاد است و امكان حركت انتقالي و چرخشي را در تمام جهات فراهم مي‌سازد.

1-5-2 عكس‌العمل‌هاي تكيه‌گاهي

عكس‌العمل‌ها بسته به نوع تكيه‌گاه‌ها با هم متفاوتند.

– اتصال غلتكي: از آن‌ جا كه چرخش را مهار نمي‌كند و امكان حركت در يك جهت را فراهم مي‌كند، تنها داراي يك نيروي عكس‌العمل عمود بر تكيه‌گاه مي‌باشد.

– اتصال مفصلي: چون كه از حركت انتقالي در همه جهات جلوگيري مي‌كند، اما چرخش را مهار نمي‌كند، داراي دو نيروي عكس‌العمل عمودي و افقي مي‌باشد.

– اتصال ثابت (گيردار): از آن‌جا كه علاوه بر جلوگيري از حركت انتقالي در تمام جهات از حركت چرخشي جسم نيز جلوگيري مي‌كند، داراي دو نيروي عكس‌العمل افقي و عمودي و يك گشتاور عكس‌‌العمل مي‌باشد.

نكته: اگر هر دو تكيه‌گاه يك عضو سازه‌اي غلتكي باشند، براي آن‌كه تعادلش حفظ شود بايد نيروهاي وارد بر آن در جهت عمود بر تكيه‌گاه باشند؛ چون تكيه‌گاه‌‌ها تنها در اين جهت داراي عكس‌العمل هستند.

نكته: اگر هر دو تكيه‌گاه يك عضو سازه‌اي مفصلي باشند، مي‌توانند از حركات جانبي عضو جلوگيري كنند، اما در اثر انقباض و انبساط، تنش‌هاي حرارتي در داخل آن ايجاد مي‌شود.

نكته: معمولاً نيروهاي ساده در يك طرف داراي تكيه‌گاه مفصلي و در طرف ديگر داراي تكيه‌گاه غلتكي هستند تا امكان حركت جانبي در اثر انقباض و انبساط براي عضو ايجاد شود.

نكته: از آن‌جا كه تكيه‌گاه‌هاي ثابت در برابر چرخش‌ مقاوم هستند، مي‌توانند به تنهايي استفاده شوند و براي حفظ تعادل عضو به تكيه‌گاه ديگري نياز ندارند.

برای مشاوره اینجا بزنید