سازه که در زبان انگلیسی به آن Structure گفته می شود و در فارسی نیز گاهی از واژه استراکچر استفاده می گردد، عبارت است از مجموعه ای از اعضا و عناصر یکپارچه و متصل به هم که قرار است نیرو ها و بار های وارد بر آن سازه را بطور مطلوب و ایمنی تحمل نموده و آنها را به تکیه گاه انتقال دهند. برای اینکه این هدف بدرستی حاصل شود باید توسط مهندسین طراحی سازه انجام شود. با این تعریف می توان گفت که یک درخت ، اسکلت بدن ، صندلی و امثال اینها همگی استراکچر هستند.
تحمل بار بصورت مطلوب به این معنا است که استراکچر تحت نیرو های وارد بر آن دچار تغییر شکل های بیش از اندازه و یا ارتعاش و لرزش و… نشود. یک صندلی را درنظر بگیرید که هنگام نشستن روی آن به حدی دچار تغییر شکل شود که به زمین برسد، در این صورت دیگر این وسیله نیاز و انتظار مورد نظر ما را فراهم نخواهد کرد.
اما متداول ترین سازه های مهندسی عمران عبارتند از ساختمان ها و ابنیه ، سوله ، پل ها ، سد ، تونل ، پی و فنداسیون ، دکل های مخابراتی و برق ، نگهدارنده تجهیزات ، پایه چراغ و دوربین ، میله پرچم ، سکو های دریایی ، سایه بان ها و… توسط مهندسین فارغ التحصیل مهندسی سازه طراحی می شوند. پس از تهیه نقشه های طراحی، عوامل اجرایی اقدام به ساخت آن مطابق نقشه های ارایه شده می نمایند.
گزارشات متعددی از خرابی ساختمان ها، پل ، رانش جاده ها و خرابی دیوار های حائل ثبت و ضبط شده است. ساختمان و ابنیه متعددی نیز در طول تاریخ در اثر وقوع زلزله های بزرگ ویران شده اند. بمنطور جلوگیری از خسارت های ناشی از زلزله لازم است به طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله و یا بطور خلاصه تر ساخت طراحی ساختمان ضد زلزله توجه ویژه ای شود.
بار های وارد بر سازه
متناسب با کاربر و شرایط و موقعیت، بار های متنوعی به سازه های مختلف وارد می شود. اما متداولترین بار هایی که در طراحی استراکچر های معمول مورد توجه قرار می گیرند به چند طریق دسته بندی می شوند.
معروف ترین روش دسته بندی بارهای وارد بر سازه مبتنی بر ماهیت و منشا آنها است که عبارتند از : بار مرده ، بار زنده ، بار برف ، بار باران ، بار ناشی از یخ زدگی ، بار خاک ، فشار ناشی از آب ، بار باد ، بار زلزله ، بار های حرارتی و…
اما در دسته بندی دیگری، بار های وارد بر سازه یا ساختمان با توجه به امتداد اعمال بار طبقه بندی می شوند: بار های ثقلی و بار های جانبی. باز در دسته بندی دیگری میتوان به تغییرات بار با زمان توجه نمود که در این حالت بار وارده به دو گروه بار استاتیک یا ایستا و بار دینامیک یا پویا طبقه بندی می شوند.
تفاوت بارهای استاتیک با بار دینامیک در این است که ۱- بار های دینامیک نسبت به زمان متغییر هستند، ۲- در سازه ایجاد ارتعاش و حرکت می کنند. بنحوی که معادله حاکم بر حرکت شامل شتاب، جرم ، سرعت و میرایی نیز می باشد. درحالیکه معادله حاکم بر سیستم های ایستا فقط شامل سختی و جابجایی است.
در مواردی که ابعاد سازه بزرگ باشد، بار حرارتی اهمیت بسیار زیادی پیدا می کنند. تا جایی که تغییرات دمایی می تواند منجر به تخریب و فروریزش نیز گردد. لذا در طراحی سازه باید به بارهای وارده توجه ویژه ای شود تا علاوه بر تامین نیاز و کاربر مناسب، ایمنی نیز حفظ گردد. نقش اصلی مهندس طراح علاوه بر دو نکته مذکور این است که اهداف ساخت بصورت اقتصادی و با طراحی بهینه ، مقرون بصرفه و معقول به سرانجام برساند.
