بهطورکلی مهندسی سازه در ارتباط با طراحی و آنالیزسازههای مختلف مانند ساختمانهای بلند و کوتاهِ پیچیده، پلهای بزرگ، تونلها،تأسیسات نفتی، سازههای آبی و سدها، سازههای صنعتی و نظایر آنها میباشد و محور اصلی مباحث تشکیلدهندۀ آن، محاسبه تنشها و نیروهای فعال در سازههاست. مهندسی سازهدارای حوزه وسیعی است و لذا موضوعات متنوعی را دربرمی گیرد. رشتهکارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش سازهدر ارتباط باتحلیل و طراحی انواع سازهها میباشد و لذا ازجمله رشتههایی است که بیانگر کاربردعلم در ایجاد سازندگی و عمران است. به عبارتی هر چیزی که به آبادانی یک کشور بازمیگردد،مانند سد، فرودگاه، جاده، برج، تونل، دکلهای مخابراتی، ساختمانهای مقاوم و… بهنوعی به حوزه سازهها مربوط میشود، ازاینروسازهاز مهمترین وکاربردیترین گرایشهایمهندسی عمرانمحسوب میشود که اکثر زمینههای کاری عمرانی را پوشش میدهد.
تاریخچه مهندسی سازه:
تاریخچه مهندسی سازه با آغاز یکجانشینی بشر آغاز شد. اولین تاریخچه مدون مهندسی سازه با ساخت اهرام پلهای در مصر توسط آمون هوتپ که اولین مهندسی کهبا نام شناخته میشود بازمیگردد. در این دوره سازههای عظیمی چون اهرام در مصر،زیگورات چغازنبیل و پارسه (تخت جمشید) در ایران نام برد.
ساختار:
اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل وطراحی بدانیم، سرسلسلهی روابط تحلیلی تئوری الاستیسیته و مرجع بخش طراحی استانداردها وقضاوتهای مهندسی است. در تئوری الاستیسیته ازجبر تانسورهااستفاده میشود و با استفاده ازقانون هوک، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی تعاد لوسازگاری تشکیل میشوند. مشهورترین روش حل عددی این دستگاه معادلات، روشی است به نام اجزا محدود.
یک مهندس سازه باید در هنگام طرح یکسازه به دو مسئله توجه کند: مسئلهی اول بررسی مقاومت سازه در برابر بارهای وارد برسازه که شامل بارهای زنده، بار باد، برف، انسان، اشیا و بار مرده و بار زمینلرزه و… است که با طراحی سیستم باربر و محاسبه و کنترل مقاومت کافی اعضای سازه در برابر این بارهااست. مسئلهی دوم بررسی کارایی سازه است یعنی سازه باید فاقد مواردی مانند لرزش و تغییرشکلهای خارجازاندازه مجاز آییننامه باشد؛ زیرا این موارد در کاربری سازه مشکلزاهستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه و یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازککاریها میشوند.
زمينههاي كاري اين رشته شامل سه موضوع زير است:
الف– طراحي ومشاوره: اينزمينه كاري، شامل طرح يا مشورت درطراحي يك پروژه است. همانطور كه به نظر میرسد، اين نوع زمینه کاری به تجربه زيادو مفيد و همچنين به تخصص كافي نياز دارد و معمولاً اين وظيفه بر عهده متخصصين مجرب است. كسي كه چنين وظيفهاي به عهده ميگيرد، عمدتاً باکارهای دفتري و كار با نقشههاي مختلف سروكار خواهد داشت.
ب–پيمانكاري و اجرا: اين وظيفه بهسختی وظيفه مشاوره نيست و آن تخصص لازم را ندارد. يك مجري،طرح و نقشهی در نظر گرفتهشده براي يك پروژه رادريافت ميكند و فقط وظيفهاش اين خواهد بودكه طرح را بهخوبی اجرا كند. البته اكثر مشكلات سازندهاي در همين بخش است، چراکه ممكن است نقشههاي بسيار خوبي طراحي شود و سازهها ازنظر طراحي بدون عيب و نقص باشند، اماكار در اجرا بهدرستی انجام نگيرد. به همين جهت سازههاي ساختهشده معمولاً بیعیب و نقص است.
ج–نظارت: مهندس ناظر وظيفه دارد از طرف کارفرما،نظارت بر حسن انجام كارها را بر عهده بگيرد و همچنين وظيفه هماهنگي بين كارها و افرادمختلف را به انجام برساند.
با توجه به جامعیت گرایش سازه، بهطور کاملتر میتوان گفت که فارغالتحصیلان این دوره زمینه فنی کافی برای احراز مشاغل زیر رادارند:
همکاری با وزارتخانهها و سازمانهای مسئول اجرای طرحهای عمرانی و صنعتی جهت برنامهریزی، طراحی و نظارت بر طرحها مانند وزارت راهو شهرسازی، وزارت نیرو، وزارت صنایع، سازمان نظاممهندسی ساختمان و واحدهای عمرانی شهرداریها
همکاری بامهندسین مشاور سازه، معمار، راه و راهآهن و آب جهت مشارکت درطراحی ونظارت بر اجرای پروژههای موضوع فعالیت این مؤسسات
همکاری با مهندسین مشاور صنعتی جهت مشارکت در طراحی و نظارت بر اجرای ساختمانهای صنعتی، کارخانهها، سیلوها و برجها
همکاری با مؤسسات صنعتی که به نحوی با مهندسی سازه سروکار دارند، جهت مشارکت در طراحی فرآوردهها مانند صنایع دفاعی، کشتیسازی وهواپیماسازی
مهندسی عمران طیف بسیار وسیعی از کارها را در برمیگیرد؛ یعنی اگربخواهیم ساختمان، پل، برج، تونل، راه، سیلو و یا شبکههای فاضلاب بسازیم در آغازبه یک مهندس کارآمد عمران نیاز داریم تا علاوه بر رعایت جنبههای فنی و اجرایی،اقتصادی نیز عمل کند. چون اقتصادی بودن یک اصل در مهندسی عمران است.
تواناییهای موردنیاز و قابل توصیه:
یک مهندس عمران باید بسیار اجتماعی و دارای توان ایجاد ارتباط باجمله سایرین باشد. چون رشته مهندسی عمران یکرشته گروهی است؛ یعنی متخصص عمران درمحیط کار خود با اقشار مختلف جامعه از جامعه کارگران، تکنسینها و مهندسان رشتههای دیگر سروکار دارد و باید با همه این افراد ارتباط خوبی برقرار کند تا بتواند شاهدپیشرفت و موفقیت کارش باشد.
با توجه به کمیت و کیفیت درسهایی که در این رشته ارائه میگردد،داوطلب باید از توان و دانش برتر در زمینههای ریاضی و فیزیک برخوردار باشد.همچنین توان جسمی، قدرت تجزیهوتحلیل، قدرت تجسم و دقت کافی در بسیاری از مسائل راداشته باشد.
رشته مهندسی عمران دارای دو بعد اجرایی و نظری آزمایشگاهی است. دراین میان عدهای از مهندسین جذب کارهای اجرایی میشوند که در این صورت باید آمادگی کار در کارگاههای داخل و خارج شهر را داشته باشند یعنی برای برنامهریزی و سروکارداشتن با اقشار مختلف مردم آماده باشند وعدهای نیز جذب بعد نظری و آزمایشگاهی مهندسی میشوند که این عده نیز باید آمادگی کارهای محاسباتی، دفتری و آزمایشگاهی را داشته باشند. کارهایی که به ریاضیات قوی و صبر و حوصله بسیار نیاز دارد.
شایانذکر است که بسیاری از کارها و طرحهای عمرانی در خارج از محیطهای شهری بوده و فعالیت نسبتاً زیادی را میطلبد لذا داوطلب این رشته باید علاقهمندبه کارهای عمرانی بوده و توانایی کار در محیطهای پرجمعیت را داشته باشد.
مدلسازی اطلاعات ساختمان و تحلیل سازه:
ابزار مدلسازی اطلاعات ساختمان با داشتن خصوصیات دقیق از مصالح وخصوصیات هریک از آنها و ابزارهای تحلیل در موارد گوناگونی از قبیل انرژی تحلیل مقاومت و پایداری و … امروزه مورداستفاده قرار میگیرد.
طراحی عملکردی و سازه:
بسیاری از افراد با عبارت ” فرم از عملکرد پیروی میکند” آشنا هستند.همه افراد میتوانند نوع سازه بهکاررفته را در ارتباط با عملکرد موردنظر آن درساختمانهایی مانند پلها، سدها، عملکردهای ورزشی، نیروگاهها، بیمارستانها،سیلوها و… تشخیص دهند؛ اما هنگامیکه فقط روشهایی که در آن نیازهای عملکردی تعیینکننده هنر مهندسی سازهاند، در نظر گرفته شود، نتایج قابلتوجهی حاصل میشود.
سازههای معمارانه، اگر با حساسیت و مهارت کافی طراحی شوند، در ایجادتصویری زیبا از ساختمان بسیار مؤثر خواهند بود.
مهندس سازه بایدبه دو دلیل موارد متعددی را در مورد طراحی عملکردی بداند: اول آنکه وی میتواند باهوشمندی آنچه را که در اطراف وی قرار دارد در طی فرایند طراحی حس کند، اینکه چنین عواملی چگونه بر کار وی تأثیر مستقیم دارد، مهم نیست. دوم آنکه اگر طراح چنین تقاضاهایی را مشکل یا پرهزینه تشخیص دهد، میتواند پیشنهادات سازندهای برای دستیابی به فرم سازهای کاراتر و بدون تغییرات زیاد در عملکردارائه دهد.
منابع
تاریخچه مهندسی سازه:
تاریخچه مهندسی سازه با آغاز یکجانشینی بشر آغاز شد. اولین تاریخچه مدون مهندسی سازه با ساخت اهرام پلهای در مصر توسط آمون هوتپ که اولین مهندسی کهبا نام شناخته میشود بازمیگردد. در این دوره سازههای عظیمی چون اهرام در مصر،زیگورات چغازنبیل و پارسه (تخت جمشید) در ایران نام برد.
ساختار:
اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل وطراحی بدانیم، سرسلسلهی روابط تحلیلی تئوری الاستیسیته و مرجع بخش طراحی استانداردها وقضاوتهای مهندسی است. در تئوری الاستیسیته ازجبر تانسورهااستفاده میشود و با استفاده ازقانون هوک، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی تعاد لوسازگاری تشکیل میشوند. مشهورترین روش حل عددی این دستگاه معادلات، روشی است به نام اجزا محدود.
یک مهندس سازه باید در هنگام طرح یکسازه به دو مسئله توجه کند: مسئلهی اول بررسی مقاومت سازه در برابر بارهای وارد برسازه که شامل بارهای زنده، بار باد، برف، انسان، اشیا و بار مرده و بار زمینلرزه و… است که با طراحی سیستم باربر و محاسبه و کنترل مقاومت کافی اعضای سازه در برابر این بارهااست. مسئلهی دوم بررسی کارایی سازه است یعنی سازه باید فاقد مواردی مانند لرزش و تغییرشکلهای خارجازاندازه مجاز آییننامه باشد؛ زیرا این موارد در کاربری سازه مشکلزاهستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه و یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازککاریها میشوند.
زمينههاي كاري اين رشته شامل سه موضوع زير است:
الف– طراحي ومشاوره: اينزمينه كاري، شامل طرح يا مشورت درطراحي يك پروژه است. همانطور كه به نظر میرسد، اين نوع زمینه کاری به تجربه زيادو مفيد و همچنين به تخصص كافي نياز دارد و معمولاً اين وظيفه بر عهده متخصصين مجرب است. كسي كه چنين وظيفهاي به عهده ميگيرد، عمدتاً باکارهای دفتري و كار با نقشههاي مختلف سروكار خواهد داشت.
ب–پيمانكاري و اجرا: اين وظيفه بهسختی وظيفه مشاوره نيست و آن تخصص لازم را ندارد. يك مجري،طرح و نقشهی در نظر گرفتهشده براي يك پروژه رادريافت ميكند و فقط وظيفهاش اين خواهد بودكه طرح را بهخوبی اجرا كند. البته اكثر مشكلات سازندهاي در همين بخش است، چراکه ممكن است نقشههاي بسيار خوبي طراحي شود و سازهها ازنظر طراحي بدون عيب و نقص باشند، اماكار در اجرا بهدرستی انجام نگيرد. به همين جهت سازههاي ساختهشده معمولاً بیعیب و نقص است.
ج–نظارت: مهندس ناظر وظيفه دارد از طرف کارفرما،نظارت بر حسن انجام كارها را بر عهده بگيرد و همچنين وظيفه هماهنگي بين كارها و افرادمختلف را به انجام برساند.
با توجه به جامعیت گرایش سازه، بهطور کاملتر میتوان گفت که فارغالتحصیلان این دوره زمینه فنی کافی برای احراز مشاغل زیر رادارند:
همکاری با وزارتخانهها و سازمانهای مسئول اجرای طرحهای عمرانی و صنعتی جهت برنامهریزی، طراحی و نظارت بر طرحها مانند وزارت راهو شهرسازی، وزارت نیرو، وزارت صنایع، سازمان نظاممهندسی ساختمان و واحدهای عمرانی شهرداریها
همکاری بامهندسین مشاور سازه، معمار، راه و راهآهن و آب جهت مشارکت درطراحی ونظارت بر اجرای پروژههای موضوع فعالیت این مؤسسات
همکاری با مهندسین مشاور صنعتی جهت مشارکت در طراحی و نظارت بر اجرای ساختمانهای صنعتی، کارخانهها، سیلوها و برجها
همکاری با مؤسسات صنعتی که به نحوی با مهندسی سازه سروکار دارند، جهت مشارکت در طراحی فرآوردهها مانند صنایع دفاعی، کشتیسازی وهواپیماسازی
مهندسی عمران طیف بسیار وسیعی از کارها را در برمیگیرد؛ یعنی اگربخواهیم ساختمان، پل، برج، تونل، راه، سیلو و یا شبکههای فاضلاب بسازیم در آغازبه یک مهندس کارآمد عمران نیاز داریم تا علاوه بر رعایت جنبههای فنی و اجرایی،اقتصادی نیز عمل کند. چون اقتصادی بودن یک اصل در مهندسی عمران است.
تواناییهای موردنیاز و قابل توصیه:
یک مهندس عمران باید بسیار اجتماعی و دارای توان ایجاد ارتباط باجمله سایرین باشد. چون رشته مهندسی عمران یکرشته گروهی است؛ یعنی متخصص عمران درمحیط کار خود با اقشار مختلف جامعه از جامعه کارگران، تکنسینها و مهندسان رشتههای دیگر سروکار دارد و باید با همه این افراد ارتباط خوبی برقرار کند تا بتواند شاهدپیشرفت و موفقیت کارش باشد.
با توجه به کمیت و کیفیت درسهایی که در این رشته ارائه میگردد،داوطلب باید از توان و دانش برتر در زمینههای ریاضی و فیزیک برخوردار باشد.همچنین توان جسمی، قدرت تجزیهوتحلیل، قدرت تجسم و دقت کافی در بسیاری از مسائل راداشته باشد.
رشته مهندسی عمران دارای دو بعد اجرایی و نظری آزمایشگاهی است. دراین میان عدهای از مهندسین جذب کارهای اجرایی میشوند که در این صورت باید آمادگی کار در کارگاههای داخل و خارج شهر را داشته باشند یعنی برای برنامهریزی و سروکارداشتن با اقشار مختلف مردم آماده باشند وعدهای نیز جذب بعد نظری و آزمایشگاهی مهندسی میشوند که این عده نیز باید آمادگی کارهای محاسباتی، دفتری و آزمایشگاهی را داشته باشند. کارهایی که به ریاضیات قوی و صبر و حوصله بسیار نیاز دارد.
شایانذکر است که بسیاری از کارها و طرحهای عمرانی در خارج از محیطهای شهری بوده و فعالیت نسبتاً زیادی را میطلبد لذا داوطلب این رشته باید علاقهمندبه کارهای عمرانی بوده و توانایی کار در محیطهای پرجمعیت را داشته باشد.
مدلسازی اطلاعات ساختمان و تحلیل سازه:
ابزار مدلسازی اطلاعات ساختمان با داشتن خصوصیات دقیق از مصالح وخصوصیات هریک از آنها و ابزارهای تحلیل در موارد گوناگونی از قبیل انرژی تحلیل مقاومت و پایداری و … امروزه مورداستفاده قرار میگیرد.
طراحی عملکردی و سازه:
بسیاری از افراد با عبارت ” فرم از عملکرد پیروی میکند” آشنا هستند.همه افراد میتوانند نوع سازه بهکاررفته را در ارتباط با عملکرد موردنظر آن درساختمانهایی مانند پلها، سدها، عملکردهای ورزشی، نیروگاهها، بیمارستانها،سیلوها و… تشخیص دهند؛ اما هنگامیکه فقط روشهایی که در آن نیازهای عملکردی تعیینکننده هنر مهندسی سازهاند، در نظر گرفته شود، نتایج قابلتوجهی حاصل میشود.
سازههای معمارانه، اگر با حساسیت و مهارت کافی طراحی شوند، در ایجادتصویری زیبا از ساختمان بسیار مؤثر خواهند بود.
مهندس سازه بایدبه دو دلیل موارد متعددی را در مورد طراحی عملکردی بداند: اول آنکه وی میتواند باهوشمندی آنچه را که در اطراف وی قرار دارد در طی فرایند طراحی حس کند، اینکه چنین عواملی چگونه بر کار وی تأثیر مستقیم دارد، مهم نیست. دوم آنکه اگر طراح چنین تقاضاهایی را مشکل یا پرهزینه تشخیص دهد، میتواند پیشنهادات سازندهای برای دستیابی به فرم سازهای کاراتر و بدون تغییرات زیاد در عملکردارائه دهد.
منابع
[*=right]ستوده بیدختی، امیرحسین، 1393، مقدمهای بر کاربرد مدلسازی اطلاعات ساختمان در مدیریت پروژههای ساخت، اولین کنفرانس ملی شهرسازی، مدیریت شهری و توسعه پایدار، تهران، مؤسسه ایرانیان، انجمن معماری ایران
[*=right]Holgate, A. (1986), The art in structural design,Oxford University Press, London
[*=right]مور، فولر (1385)، درک رفتار سازهها، ترجمه دکتر محمود گلابچی، چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران
[*=right]Blockley, D. (1980), The nature of structural design and safety, Ellis Horwood. Chichester