ستون
چگونگی ساخت ستون (مقاطع مرکب)
ستونها ممکن است بر حسب نیاز با ترکیب و اتصالات متنوع از انواع پروفیلهای مختلف ساخته شوند. اما رایجترین اتصال برای ساخت ستونها سه نوع است

اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن: ابتدا دو تیرآهن را در کنار یکدیگر و بر روی سطح صاف به هم چسبیده گردند؛ سپس دو سر و وسط ستون را جوش داده و ستون برگردانده شده و مانند قبل جوشکاری صورت میگیرد؛ آن گاه ستون معکوس و در قسمت وسط، جوشکاری میشود. همین کار را در سوی دیگر ستون انجام میدهند و به ترتیب جوشکاری ادامه مییابد تا جوش مورد نیاز ستون تامین گردد. این شیوه جوشکاری برای جلوگیری از پیچش ستون در اثر حرارت زیاد جوشکازی ممتد میباشد. در صورتیکه در سرتاسر ستون به جوش نیازی نباشد، دست کم جوشها باید به این ترتیب اجرا گردد:
الف) حداکثر فاصله بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممتد از ۶۰ سانتیمتر تجاوز نکند.
ب) طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر بزرگترین عرض مقطع باشد و به طور یکسره انجام گیرد.
ج) طول موثر هر قطعه از جوش منقطع نباید از ۴ برابر بعد جوش یا ۴۰ میلیمتر کمتر باشد.
د) تماس میان بدنه دو پروفیل نباید از یک شکاف ۵/۱ میلیمتری بیشتر، اما از ۶ میلیمتر کمتر باسد؛ ضمنا بررسیهای فنی نشان دهد مه مساحت کافی برای تماس وجود ندارد؛ در آن صورت، این بادخور باید با مصالح پر کننده مناسب شامل تیغههای فولادی با ضخامت ثابت پر شود.
۲- اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری روی بالها: در مقاطع مرکبی که ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل میشود تا مقاطع مرکب تشکیل بدهد؛ فاصله جوشهای مقطع (غیر ممتد) که ورق را به نیمرخها متصل میکند، نباید از ۳۰ سانتیمتر بیشتر شود. اندازه حداکثر فاصله فوقالذکر در مورد فولاد معمولی به صورت t22 که t در آن ضخامت ورق است در میآید.
۳- اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی (تسمه): متداولترین نوع ستون در ایران ستونهای مرکبی است که دو تیرآهن به فاصله معین از یکدیگر قرار میگیرد و قیدهای افقی یا چپ و راست این دو نیمرخ را به هم متصل میکند؛ البته بستهای چپ و راست که شکلهای مثلثی را به وجود میآورند، دارای مقاومت بهتری نسبت به قیدهای موازی میباشند. در مورد اینگونه ستونها، بویژه ستون با قید موازی مسائل زیر را بایستی رعایت کرد:
الف) ابعاد بست (وصله) افقی ستون کمتر از این مقادیر نباشد:
L: طول وصله حداقل به فاصله مرکز تا مرکز دو نیمرخ باشد.
B: عرض وصله از ۴۲ درصد طول آن کمتر نباشد.
T: ضخامت وصله از ۳۵/۱ طول آن کمتر نباشد.
ب) در اطراف کلیه وصلهها و در سطح تماس با بال نیمرخها عمل جوشکاری انجام گیرد (مجموع طول خط جوش در هر طرف صفحه نباید از طول صفحه کمتر شود).
ج) فاصله قیدها و ابعاد آن بر اساس محاسبات فنی تعیین میشود.
د) در قسمت انتهایی ستون، باید حتما از ورق با طول حداقل برابر عرض ستون استفاده کرد تا علاوه بر تقویت پایه، محل مناسبی برای اتصال بادبندها به ستون به وجود آید.
ه) در محل اتصال تیر یا پل به ستون لازم است قبلا ورق تقویتی به ابعاد کافی روی بالهای ستون جوش شده باشد.
روش نصب نبشی بر روی کف ستونها (بیس پلیت) برای استقرار ستون هنگام محاسبه ابعاد کف ستونها باید حداقل فاصله میله مهاری از لبه کف ستون و محل جاگذاری نبشی با ضخامت جوش لازم برای نگه داشتن ستون، همچنین ضخامت پلیت انتهایی ستون و ابعاد ستون را با دقت بررسی کرد؛ سپس با توجه به موارد یاد شده، به نصب نبشی و استقرار ستون به این صورت اقدام نمود. بر روی بیس پلیتها محل کف ستون و محل آکس را کنترل میکنیم؛ سپس نبشیهای اتصال را به صورت عمود برهم بر روی بیس پلیت جوش داده، آنگاه ستون را مستقر و اقدام به نصب دگر نبشیهای لازم کرده و آنها را به بیس پلیت جوش میدهیم. از مزایای عمود برهم بودن دو نبشی روی بیس پلیت علاوه بر سرعت عمل و استقرار بهتر به علت تماس مستقیم ستون به بال نبشی، اتصال جوشکاری به گونهای درست تر و اصولی تر صورت میگیرد. روشن است که قبل از جوشکاری باید ستونها را هم محور و قائم نموده و عمود بودن در دو جهت کنترل گردد. پس از نصب ستونها با توجه به ارتفاع ستون و آزاد بودن سر ستون ممکن است تا زمان نصب پلها، ستونها در اثر شدت باد و وزن خود حرکتهایی داشته باشند که احتمالا تاثیر نا مطلوب و ایجاد ضعف در جوشکاری و اتصالات کف ستونها خواهد داشت. به این سبب، باید پس از نصب، فورا به مهاربندی موقت ستونها به وسیله میلگرد یا نبشی بصورت ضربدری اقدام کرد.
طویل کردن ستونها
سازهای فلزی را اغلب در چندین طبقه احداث میکنند، طول پروفیلها برای ساخت ستون محدود است. با در نظر گرفتن بار وارده و دهانه بین ستونها و نحوه قرار گرفتن ستونهای کناری، مقاطع مختلفی برای ساخت ستونها به دست می اید. ممکن است در هر طبقه، ابعاد مقطع ستون با طبقه دیگر تفاوت داشته باشد؛ بنابراین، باید اتصال مقاطع با ابعاد مختلف برای طویل کردن با دقت زیادی انجام شود. محل مناسب برای وصله ستونها به هنگام طویل کردن آنها حداقل در ازتفاع ۴۵ تا ۶۰ سانتیمتر بالاتر از کف هر طبقه یا ۶/۱ ارتفاع طبقه میباشد. این ارتفاع اندازه حداقلی است که از نظر دسترسی به محل اجرای جوش و نصب اتصالات مورد نیاز برای ادامه ستون یا اتصال بادبند لازم است.
نحوه طویل کردن ستونها
ابتدا سطح تماس دو ستون را به خوبی گونیا میکنند و با سنگ زدن صاف مینمایند تا کاملا در تماس با یکدیگر یا صفحه وصله قرار گیرد. در صورتی که پروفیل دو ستون یکسان نباسد، باید اختلاف دو نمره ستون را با گذاردن صفحات لقمه (همسو کننده) بر ستون فوقانی را پر نمود؛ سپس صفحه وصله را نصب کرد و جوش لازم لازم را انجام داد. اگر ابعاد مقطع دو نیمرخ که به یکدیگر متصل میشوند، تفاوت زیاد داشته باشند، به طوری که قسمت بزرگی از سطح آن دو در تماس با یکدیگر قرار نگیرد، در این صورت باید یک صفحه تقسیم فشار افقی بین دو نیمرخ به کار برد. این صفحه معمولا باید ضخیم انتخاب شود تا بتواند بدون تغییر شکل زیاد، عمل تقسیم فشار را انجام دهد. کلیه ابعاد و ضخامت صفحه و مقدار جوش لازم را باید طبق محاسبه و بر اساس نقشههای اجرایی انجام داد.
ستونها با مقاطع دایرهای
معمولا مقاطع لولهای (دایرهای) از قطر ۲ تا ۱۲ اینچ برای ستونها بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند. مقطع لوله در مواقعی که بوسیله اتصال جوش باشد، آسانتر به کار میرود. کاربرد لوله بیشتر در پایههای بعضی منابع هوایی، دکلهای مختلف و خرپاهای سبک است. این مقطعها به طور کلی مقاومترند برای اینکه ممان انرسی انها در تمام جهات یکسان است. با تغییر ضخامت مقاطع لولهای میتوان اینرسیهای مختلف را به دستآورد.
طراحی اعضای خمشی
تنش مجاز برای اعضای خمشی بدون نیروی فشاری مطابق زیر است
الف) برای بالها.
ب) برای اعضای جان ساخته شده از میلگرد و یا مقاطع غیر میلگرد.
د) برای ورقهای نشیمن.
طراحی اعضای فشاری – خمشی
در صورتیکه فاصله بین گرهها مساوی ویا بیشتر از ۶۰ سانتیمتر باشد، اعضای فوقانی تیرچهها باید به نحوی طراحی شوند که رابطه زیر در گرهها برقرار شود و همچنین باید رابطه زیر دربین دو گره برقرارگردد:
برای اعضای میانی تیرچهها
برای اعضای کناری تیرچهها
Fe تنش مجاز اولر و L فاصله بین گرهها میباشد.
محدودیتهای لاغری اعضا
ضریب لاغری(L/r) در اعضای میانی وکناری بالها، همچنین در اعضا ی فشاری وکششی جان تیرچه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید:
در اعضای میانی بال فوقانی ۹۰
در اعضای کناری بال فوقانی ۱۲۰
در اعضای فشاری جان ۲۰۰
دراعضای کششی ۲۴۰
ضوابط ویژه اعضای جان تیرچهها (کنترل برش)
حداقل نیروی برشی قائم که برای اعضاء باید در نظر گرفته شود. نباید از ۲۵ درصد عکس العمل تکیه گاهی کمتر باشد.
در مواردیکه اعضای جان تیرچهها تحت اثر ترکیب تنشهای فشاری وخمشی قرار گیرند. باید بر اساس ضوابط اعضای فشاری – خمشی طراحی گردند. در حالتی که خمش در این اعضا، موجب انحنای دو طرفه آنها گردد، ضریب Cm معادل ۰٫۴ در نظر گرفته میشود.
مقاومت جوش
اتصالات جوش اعضا باید بتواند حداقل دوبرابر بار طراحی تیرچهها را تحمل نماید.
وصله
اتصال دوپروفیل بصورت وصله درهر نقطه ازبال مجاز است. وصله بصورت جوش سربه سر در اعضای کششی باید بتواند حداقل مقاومتی معادل 1.14Fy.A را از خود نشان دهد که درآن A کل سطح مقطع عضو وصله شده میباشد.
۲-طراحی مرحله دوم بعد از گرفتن بتن:
در این مرحله مقطع مرکب شامل تیرچه فولادی وبتن باید تلاشهای ناشی ازتمام بارهای وارده به سقف (قبل و بعد از گرفتن بتن) راتحمل کند .
اسکلت فولادی
اسکلت فولادی یا قاب فولادی اصطلاحی است که در ساختمانسازی به کار میرود. ساختمانهایی با اسکلت فولادی، از ستونهای عمودی و تیرهای I-شکل افقی که به شکل شبکههای مستطیلی به هم وصل شدهاند، تشکیل گردیدهاند. این شبکهٔ مستطیل-شکل، وظیفهٔ نگهداری طبقات، سقفها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شدهاند، برعهده دارد. توسعهٔ این فناوری، امکان ساخت آسمانخراشها را فراهم کردهاست.
مفهوم کلی
پروفیل یا نیمرخ یا سطح مقطع یک ستون فولادی نورد شده، مانند حرف H در زبان انگلیسی است. جهت فراهم کردن مقاومت مناسب در برابر تنشهای فشاری، فلنجهای ستونها دارای ضخامت و گستردگی بیشتری نسبت به فلنجهای تیرها است. فولادهایی با مقاطع مربعی و دایرهای توخالی نیز به طور معمول جهت پر شدن توسط خمیر بتن استفاده می شوند. تیرهای فولادی توسط پیچ و مهره و سایر اتصالات به ستونها وصل می شوند. در گذشته نیز از پرچ برای اتصال استفاده می شد. به دلیل بیشتر بودن لنگر خمشی در تیرها، معمولا جان مقطع فولادی تیرهای I-شکل دارای عرض بیشتری نسبت به جان ستونها است.
از عرشههای فولادی، می توان به عنوان قالبهای راهراه در زیر لایهٔ ضخیمی از بتن مسلح، برای پوشش قسمت بالایی قاب فولادی استفاده کرد. استفاده از قطعات بتنی پیشساخته نیز روش متداول دیگری است. معمولا در آخرین طبقهٔ ساختمانهای تجاری، از فضای خالی بین سطح بیرونی و قطعات سازهای کف طبقه به عنوان محلی برای کابلها و یا کانالهای هوا استفاده می شود.
اسکلت ساختمان باید از نفوذ حرارت بالا محافظت شود. زیرا نرم شدن فولاد در دمای زیاد، می تواند موجب فروپاشیدن ساختمان گردد. در ستونها می توان با پوشانده شدن توسط مواد مقاومی در برابر آتش همچون مصالح بنایی، بتن و یا لایهٔ گچی این مشکل را برطرف کرد. تیرها را نیز می توان با بتن، لایهٔ گچی و یا اسپریهای مخصوص عایقکاری در برابر حرارت، پوشش داد. همچنین از پوششهای سقفی مقاوم در برابر آتش نیز می توان بهره برد.
لایهٔ بیرونی ساختمان با استفاده از تکنیکهای ساختوساز و یا سبکهای معماری مختلف به اسکلت ساختمان متصل می شود. از آجرها، سنگها، قطعات بتنی، شیشه، صفحات فلزی و رنگ، برای محافظت از فولاد در برابر تغییرات آبوهوایی استفاده می شوند.
در ایران
سازه فلزی با دیوار برشی فولادی: که وزن آهن آلات مصرفی در آن ۴۵تا۵۵ کیلوگرم برای هر مترمربع است که نسبت به سازههای متداول ۴۰ درصد کمتر است.
در این نوع ساختمان برای ساختن ستونها و تیر از پروفیل فولادی استفاده میشود. همچنین از نبشی تسمه و برای زیر ستون از ورقه فولادی استفاده مینمایند و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم دیگر متصل مینمایند. سقف این نوع ساختمانها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد و یا از انواع سقفهای دیگر از قبیل تیرچه بلوک غیره استفاده میگردد.
برای پارتیشنها میتوان مانند ساختمانهای بتونی از انواع آجر و یا قطعات گچی و یا چوبی و سفالهایی تیغهای استفاده نمود. در هر حال جدا کنندهها میباید از مصالح سبک انتخاب شود. در بعضی کشورها بر خلاف کشور ما برای اتصال قطعات از جوش استفاده نکرده بلکه بیشتر از پرچ و یا پیچ و مهره استفاده مینمایند. البته برای ستونها نیز میتوان به جای تیرآهن از نبشی و یا ناودانی استفاده نمود.
بطور کلی منظور از ساختمان فلزی ساختمانی است که ستونها و تیرهای اصلی آن از پروفیلهای مختلف فلزی بوده و بار سقفها و دیوارها و جدا کنندهها (پارتیشنها) بوسیله تیرهای اصلی به ستون منتقل شده و وسیله ستونها به زمین منتقل گردد.
روشهای طراحی سازه های فولادی ساختمانی
ابعاد پروفیل های مورد استفاده در سازه های فلزی را می توان با یکی از روشهای زیر محاسبه کرد. از روشهای زیر دو روش تنش مجاز و روش حدی در مقررات ملی ساختمان مبحث ۱۰ ایران آورده شده است.
روش تنش مجاز
روش طرح پلاستیک
روش حالت حدی
تکیهگاه (سازه)
برای این که یک سازه، تحت تأثیر نیروهای خارجی حرکت نکند، باید توسط قیدهایی به محیط (زمین یا هر جسم دیگر) متصل گردد. به این قیدها، تکیهگاه (به انگلیسی: Support) میگویند.
تکیهگاهها بر حسب قیدی که در مقابل حرکت به وجود میآورند، به انواع زیر دستهبندی میشوند:
تکیهگاه مفصلی ثابت (لولایی)
تکیهگاه مفصلی ثابت یا تکیهگاه لولایی (به انگلیسی: Hinged Support) نوعی از تکیهگاهاست که از تغییر مکان نقطهٔ تکیهگاهی (در فضا و یا در صفحه) جلوگیری به عمل میآورد، ولی هیچ گونه مقاومتی در برابر دوران سازه، حول محورهای تکیهگاه ندارد. بنابر این چنانچه سازهای به این نوع تکیهگاه متکی باشد، در مقابل چرخش آن حول محورهای پایه، هیچ گونه لنگر واکنشی ایجاد نمیشود و به علت محدود شدن سه امتداد حرکت در فضا و دو امتداد حرکت در صفحه، درحالت کلی سه مؤلفهٔ واکنش تکیهگاهی در فضا و در حالت خاص دو مؤلفهٔ واکنش تکیهگاهی در صفحه ایجاد میشود.
تکیهگاه مفصلی متحرک (غلتکی)
تکیهگاه غلتکی (به انگلیسی: Roller Support) یا تکیهگاه مفصلی متحرک (به انگلیسی: Movable Support) کاملاً شبیه تکیهگاه لولایی است، با این تفاوت که نسبت به آن درجهٔ آزادی بیشتری دارد. این درجهٔ آزادی، همان حرکت پایه در امتداد حرکت غلتکهاست. در واقع در این نوع تکیهگاهها تنها یک امتداد حرکت محدود میشود و در نتیجه واکنش تکیهگاهی ایجاد شده، در امتدادی است که از حرکت پایه در آن امتداد جلوگیری شدهاست. این واکنش تکیهگاهی، عمود بر امتداد قابل حرکت تکیهگاهاست که از مرکز مفصل هم میگذرد.
تکیهگاه گیردار
در صفحه، تکیهگاه گیردار (به انگلیسی: Fixed Support) از حرکت نقطهٔ تکیهگاهی در امتداد محورهای x و y و همچنین از دوران جسم حول نقطهٔ تکیهگاهی جلوگیری میکند. بنابر این سه مؤلفهٔ واکنش تکیهگاهی در این نوع تکیهگاه ایجاد میشود.
تکیهگاه ارتجاعی (فنری)
در تکیهگاه ارتجاعی یا تکیهگاه فنری (به انگلیسی: Elastaic Support)، واکنشهای تکیهگاهی مؤثر به جسم، متناسب با سختی (قابلیت تغییر مکان و دوران) محیط تکیهگاهی در محل اتکا هستند. به عبارت دیگر اگر به جای تکیهگاه ساده، فنری با ضریب سختی K قرار داده شده و در محل اتکا تغییر مکانی برابر Δ در امتداد فنر ایجاد گردد، مقدار واکنش تکیهگاهی از رابطهٔ R=KΔ به دست میآید که در آن K ضریب ثابت فنر میباشد. به همین نحو اگر به جای تکیهگاه گیردار، سیستمی از فنرها با ضریب سختی K قرار داشته و چرخش و یا دوران معادل θ در محل اتکا ایجاد گردد، مقدار کوپل مقاوم، از رابطهٔ M=Kθ به دست خواهد آمد.
تکیهگاه رابط (میلهای)
تکیهگاه رابط یا تکیهگاه میلهای (به انگلیسی: Link Support)، نوعی تکیهگاهاست که از یک میله کوتاه که دو انتهای آن مفصل میباشد، تشکیل گردیدهاست. در نتیجه، واکنش تکیهگاه، نیرویی است که در امتداد محور میله باشد.
مهندسی سازه
مهندسی سازه (به انگلیسی: Structural engineering) بخشی از مهندسی عمران و مهندسی هوافضا است. در مهندسی عمران، مهندسی سازه در مورد ساختارهای انتقال بار از اجزاء یک ساختمان یا بنا به محل تکیهگاهی آن مانند پی سازه صحبت میکند.
اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل و طراحی بدانیم، سرسلسلهی روابط تحلیلی تئوری الاستیسیته و مرجع بخش طراحی استانداردها و قضاوتهای مهندسی است. درتئوری الاستیسیته از جبر تانسورها استفاده میشودو با استفاده از قانون هوک، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی تعادل و سازگاری تشکیل میشوند. مشهورترین روش حل عددی این دستگاه معادلات، روشی است به نام اجزا محدود.
مهندسی سازه گرایشی از مهندسی است که با طراحی سیستمهای سازهای به هدف باربری و مقاومت در برابر نیروهای گوناگون وارد بر سازه سروکار دارد.
مهندسی سازه عمدتاً با طراحی ساختمانها و سازههای غیر ساختمانی سر و کار دارد و همچنین نقش ضروری در طراحی ماشین آلات در جاهایی که یکپارچگی سازهای بر روی ایمنی و اطمینان پذیری ماشین تأثیر دارد بازی میکند. ساختههای دست بشر، از مبلمان تا تجهیزات پزشکی، از خودرو و ... نیاز به حضور مهندس سازه دارد.
یک مهندس سازه باید در هنگام طرح یک سازه به دو مسئله توجه کند: مسئلهٔ اول بررسی مقاومت سازه در برابر بارها ی وارد بر سازه که شامل بارهای زنده، بار باد، برف، انسان، اشیا و بار مرده و بار زمین لرزه و... است که با طراحی سیستم باربر ومحاسبه و کنترل مقاومت کافی اعضای سازه در برابر این بارها است. مسئلهٔ دوم بررسی کارایی سازه است یعنی سازه باید فاقد مواردی مانند لرزش و تغییر شکلهای خارج از اندازهٔ مجاز آیین نامه باشد. زیرا این موارد در کاربری سازه مشکل زا هستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه و یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازک کاریها میشوند.
تاریخچه مهندسی سازه
تاریخچه مهندسی سازه با آغاز یک جا نشینی بشر آغاز شد. اولین تاریخچه مدون مهندسی سازه با ساخت اهرام پلهای در مصر توسط آمون هوتپ، که اولین مهندسی که با نام شناخته میشود باز میگردد. در این دوره سازههای عظیمی چون اهرام در مصر، زیگورات چغازنبیل و پارسه (تخت جمشید) در ایران نام برد.
سازههای مهندسی سازه
پل، سد، پی، سازههای دریایی، خطوط لوله، نیروگاه، دیوارهای حائل و سازههای نگهبان، راه، تونل، آبرو
مهندسی سازه در ایران
در ایران گرایش سازه به عنوان زیر مجموعهٔ مهندسی عمران -عمران شناخته میشود.
مهندسی عمران
داوطلبان برای ورود به دورهٔ کارشناسی ارشد مورد سنجش قرار میگیرند. امکان ادامهٔ تحصیل در سطح کارشناسی ارشد و دکترا برای تمام کسانی که موفق به دریافت مدرک کارشناسی ولو از هر رشته ای هستند در دانشگاههای سراسری و آزاد وجود دارد:قوانین آموزش عالی کشور ایران
حداقل مدت زمان لازم برای اتمام این دوره 4ترم و حداکثر مجاز برای اتمام این دوره مطابق آئین نامه دوره کارشناسی ارشد3 سال میباشد.
در حال حاضر در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی سازه در دانشگاههای ایران دروس زیر به تایید وزارت آموزش عالی رسیده است • استاتیک و مقاومت مصالح
تحلیل سازهها
طراحی سازههای فولادی
طراحی سازههای بتنی
مبانی مکانیک خاک
بارگذاری
تحلیل ماتریسی سازهها
ریاضیات عالی مهندسی
دینامیک سازهها
تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
روش اجزاء محدود
سمینار
پایان نامه تز
پایداری سازهها
سازههای فلزی پیشرفته
سازههای بتن آرمه پیشرفته:
چارت دروس کارشناسی ارشد ناپیوسته- سازه
دروس جبرانی (22 واحد)
استاتیک و مقاومت مصالح
تحلیل سازهها
طراحی سازههای فولادی
طراحی سازههای بتنی
مبانی مکانیک خاک
بارگذاری
تحلیل ماتریسی سازهها
دروس اصلی و تخصصی الزامی (15واحد)
ریاضیات عالی مهندسی
دینامیک سازهها
تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
روش اجزاء محدود
سمینار
پایان نامه تز
یکی از دروس زیر: (توضیح در شماره 3)
پایداری سازهها
سازههای فلزی پیشرفته
سازههای بتن آرمه پیشرفته
دروس تخصصی اختیاری (9واحد)
پایداری سازهها، سازههای فلزی پیشرفته، سازههای بتن آرمه پیشرفته، مهندسی زلزله، اصول طراحی سازههای دریایی، طراحی غیر ارتجاعی سازهها، بتن پیش تنیده، اثر زلزله بر سازههای ویژه، طراحی ساختمانها در برابر زلزله، بهینه سازی در مهندسی عمران، تئوری صفحات و پوستهها، سدهای بتنی، نگهداری و ترمیم سازهها، آزمایشگاه سازه، مهندسی پل، تئوری پلاستیسیته، سازههای فضایی، تکنولوژی عالی بتن، ایمنی در سازهها، مهندسی پی پیشرفته، طراحی هیدرولیکی سازهها، اندرکنش خاک و سازه، دینامیک خاک، اندکنش سازه و آب، بهسازی سازههای آسیب دیده در زلزله .
مهندس سازه
مهندس سازه(به انگلیسی: Structural engineer)، وظیفه تحلیل، طراحی، برنامهریزی و پژوهش دربارهٔ اجزاء و سیستمهای سازهای را برعهده دارد تا به اهدافی همچون تضمین امنیت و آسایش کاربران وساکنان دست یابد. وظایف مهندس سازه، در حوزهٔ ایمنی، فنی، اقتصادی و محیط زیست بوده و ممکن است شامل عوامل زیباییشناسی و اجتماعی نیز باشد.
امور مربوط به مهندسی سازه معمولاً در حوزهٔ مهندسی عمران نیز مطرح است. هماکنون در ایالات متحده، مهندسان سازه، دارای مجوز مهندسی عمران هستند، البته این شرایط، در ایالتهای مختلف متفاوت است. در بریتانیا، بیشتر مهندسان سازه در صنعت ساختمان اکثراً عضو مؤسسهٔ مهندسان سازه هستند تا مؤسسهٔ مهندسان عمران.
معمولاً سازههایی از قبیل ساختمانها، برجها، استادیومها و پلها توسط مهندسان سازه طراحی میشوند. سازههای دیگری نیز همچون سکوهای نفتی، ماهوارههای فضایی، هواپیماها و کشتیها ممکن است توسط مهندس سازه طراحی شود. بیشتر مهندسان سازه، در زمینههای صنعت ساخت و ساز، مشغول هستند. اگرچه برخی از آنها در صنایع هوافضا، خودروسازی و کشتیسازی نیز کار میکنند. در صنعت ساخت و ساز نیز با همکاری معماران، مهندسان عمران، مکانیک، برق، نقشهبردارها و مدیران ساخت و ساز کار میکنند.
مهندسان سازه تضمین میکنند که ساختمانها یا پلها به حدی محکم و پایدار ساخته شدهاند که میتوانند بارهای سازهای متداول (همچون گرانش زمین، باد، برف، باران، زمینلرزه، فشار زمین، تغییرات دما و رفتوآمد و ترافیک) را تحمل کرده و جلوی مرگ و آسیبدیدگی را بگیرند. آنها همچنین سازهها را چنان طراحی میکنند که به حدی محکم هستند که تغییر شکل و لرزشهای نامتداول و بیشتر از محدودیتها را نداشته باشند. آسایش مردم، موضوعی است که در این محدودیتها در نظر گرفته میشود. ماندگاری نیز بحثی است که در طراحی پلها و هواپیماها و یا سازههای دیگری که در طول عمرشان تنشهای زیادی به آنها وارد خواهد شد، مورد بررسی قرار میگیرد. موضوع دیگر نیز، دوام و پایداری مصالح، در مقابل خرابیهایی است که میتوانند موجب مختل شدن کارآییشان در طول عمر سازه باشند.
تحصیلات
تحصیلات مهندس سازه معمولاً از طریق مقطع کارشناسی مهندسی عمران و کارشناسی ارشد مهندسی سازه به دست میآید. هستهٔ اصلی موضوعات مهندسی سازه عبارتند از مقاومت مصالح، مکانیک جامدات، استاتیک، دینامیک، علم مواد، محاسبات عددی و طراحی سازهها. دروس عمومی این رشته نیز عبارتند از طراحی سازههای بتن آرمه، سازههای مرکب، چوبی، بنائی و فولادی که در سطوح بالاتر تحصیلات مهندسی سازه تدریس میشوند. درس تحلیل سازهها که شامل تحلیل مکانیک سازه، دینامیک سازه و شکست سازه میشود برای بالا بردن مهارتهای بنیادین طراحی سازهها برای دانشجویان در نظر گرفته شدهاست. در سطوح بالاتر یا در برنامه فارغ التحصیلی، طراحی بتن پیش تنیده، طراحی قاب فضایی برای ساختمان و هواپیما، مهندسی پل، نوسازی سازههای شهری و هوافضا و تخصصهای پیشرفته دیگر مهندسی سازه معمولاً تدریس میشوند.
اخیراً در ایالات متحده، در انجمن مهندسی سازه دربارهٔ آموختههای فارغالتحصیلان مهندسی سازه صحبتهایی شدهاست. بعضی از این صحبتها دربارهٔ مدرک کارشناسی ارشد و به عنوان حداقل استانداردها برای صدور مجوز به عنوان مهندس عمران هستند. در دانشگاه کالیفرنیا، سن دییگو مدرک جداگانهای برای دوره لیسانس مهندسی سازه ارائه میشود. بسیاری از دانشجویانی که به عنوان مهندس سازه فارغالتحصیل میشوند، در زمینهٔ مهندسی عمران، مکانیک و یا هوافضا نیز با تاکید بر مهندسی سازه کسب تخصص میکنند. برنامههای درسی رشتهٔ مهندسی معماری نیز بر سازه تاکید داشته و معمولاً به همراه مهندسی عمران در یک دانشکدهٔ مشترک، استقرار دارند.
ستونها ممکن است بر حسب نیاز با ترکیب و اتصالات متنوع از انواع پروفیلهای مختلف ساخته شوند. اما رایجترین اتصال برای ساخت ستونها سه نوع است

اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن: ابتدا دو تیرآهن را در کنار یکدیگر و بر روی سطح صاف به هم چسبیده گردند؛ سپس دو سر و وسط ستون را جوش داده و ستون برگردانده شده و مانند قبل جوشکاری صورت میگیرد؛ آن گاه ستون معکوس و در قسمت وسط، جوشکاری میشود. همین کار را در سوی دیگر ستون انجام میدهند و به ترتیب جوشکاری ادامه مییابد تا جوش مورد نیاز ستون تامین گردد. این شیوه جوشکاری برای جلوگیری از پیچش ستون در اثر حرارت زیاد جوشکازی ممتد میباشد. در صورتیکه در سرتاسر ستون به جوش نیازی نباشد، دست کم جوشها باید به این ترتیب اجرا گردد:
الف) حداکثر فاصله بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممتد از ۶۰ سانتیمتر تجاوز نکند.
ب) طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر بزرگترین عرض مقطع باشد و به طور یکسره انجام گیرد.
ج) طول موثر هر قطعه از جوش منقطع نباید از ۴ برابر بعد جوش یا ۴۰ میلیمتر کمتر باشد.
د) تماس میان بدنه دو پروفیل نباید از یک شکاف ۵/۱ میلیمتری بیشتر، اما از ۶ میلیمتر کمتر باسد؛ ضمنا بررسیهای فنی نشان دهد مه مساحت کافی برای تماس وجود ندارد؛ در آن صورت، این بادخور باید با مصالح پر کننده مناسب شامل تیغههای فولادی با ضخامت ثابت پر شود.
۲- اتصال دو پروفیل با یک ورق سراسری روی بالها: در مقاطع مرکبی که ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل میشود تا مقاطع مرکب تشکیل بدهد؛ فاصله جوشهای مقطع (غیر ممتد) که ورق را به نیمرخها متصل میکند، نباید از ۳۰ سانتیمتر بیشتر شود. اندازه حداکثر فاصله فوقالذکر در مورد فولاد معمولی به صورت t22 که t در آن ضخامت ورق است در میآید.
۳- اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی (تسمه): متداولترین نوع ستون در ایران ستونهای مرکبی است که دو تیرآهن به فاصله معین از یکدیگر قرار میگیرد و قیدهای افقی یا چپ و راست این دو نیمرخ را به هم متصل میکند؛ البته بستهای چپ و راست که شکلهای مثلثی را به وجود میآورند، دارای مقاومت بهتری نسبت به قیدهای موازی میباشند. در مورد اینگونه ستونها، بویژه ستون با قید موازی مسائل زیر را بایستی رعایت کرد:
الف) ابعاد بست (وصله) افقی ستون کمتر از این مقادیر نباشد:
L: طول وصله حداقل به فاصله مرکز تا مرکز دو نیمرخ باشد.
B: عرض وصله از ۴۲ درصد طول آن کمتر نباشد.
T: ضخامت وصله از ۳۵/۱ طول آن کمتر نباشد.
ب) در اطراف کلیه وصلهها و در سطح تماس با بال نیمرخها عمل جوشکاری انجام گیرد (مجموع طول خط جوش در هر طرف صفحه نباید از طول صفحه کمتر شود).
ج) فاصله قیدها و ابعاد آن بر اساس محاسبات فنی تعیین میشود.
د) در قسمت انتهایی ستون، باید حتما از ورق با طول حداقل برابر عرض ستون استفاده کرد تا علاوه بر تقویت پایه، محل مناسبی برای اتصال بادبندها به ستون به وجود آید.
ه) در محل اتصال تیر یا پل به ستون لازم است قبلا ورق تقویتی به ابعاد کافی روی بالهای ستون جوش شده باشد.
روش نصب نبشی بر روی کف ستونها (بیس پلیت) برای استقرار ستون هنگام محاسبه ابعاد کف ستونها باید حداقل فاصله میله مهاری از لبه کف ستون و محل جاگذاری نبشی با ضخامت جوش لازم برای نگه داشتن ستون، همچنین ضخامت پلیت انتهایی ستون و ابعاد ستون را با دقت بررسی کرد؛ سپس با توجه به موارد یاد شده، به نصب نبشی و استقرار ستون به این صورت اقدام نمود. بر روی بیس پلیتها محل کف ستون و محل آکس را کنترل میکنیم؛ سپس نبشیهای اتصال را به صورت عمود برهم بر روی بیس پلیت جوش داده، آنگاه ستون را مستقر و اقدام به نصب دگر نبشیهای لازم کرده و آنها را به بیس پلیت جوش میدهیم. از مزایای عمود برهم بودن دو نبشی روی بیس پلیت علاوه بر سرعت عمل و استقرار بهتر به علت تماس مستقیم ستون به بال نبشی، اتصال جوشکاری به گونهای درست تر و اصولی تر صورت میگیرد. روشن است که قبل از جوشکاری باید ستونها را هم محور و قائم نموده و عمود بودن در دو جهت کنترل گردد. پس از نصب ستونها با توجه به ارتفاع ستون و آزاد بودن سر ستون ممکن است تا زمان نصب پلها، ستونها در اثر شدت باد و وزن خود حرکتهایی داشته باشند که احتمالا تاثیر نا مطلوب و ایجاد ضعف در جوشکاری و اتصالات کف ستونها خواهد داشت. به این سبب، باید پس از نصب، فورا به مهاربندی موقت ستونها به وسیله میلگرد یا نبشی بصورت ضربدری اقدام کرد.
طویل کردن ستونها
سازهای فلزی را اغلب در چندین طبقه احداث میکنند، طول پروفیلها برای ساخت ستون محدود است. با در نظر گرفتن بار وارده و دهانه بین ستونها و نحوه قرار گرفتن ستونهای کناری، مقاطع مختلفی برای ساخت ستونها به دست می اید. ممکن است در هر طبقه، ابعاد مقطع ستون با طبقه دیگر تفاوت داشته باشد؛ بنابراین، باید اتصال مقاطع با ابعاد مختلف برای طویل کردن با دقت زیادی انجام شود. محل مناسب برای وصله ستونها به هنگام طویل کردن آنها حداقل در ازتفاع ۴۵ تا ۶۰ سانتیمتر بالاتر از کف هر طبقه یا ۶/۱ ارتفاع طبقه میباشد. این ارتفاع اندازه حداقلی است که از نظر دسترسی به محل اجرای جوش و نصب اتصالات مورد نیاز برای ادامه ستون یا اتصال بادبند لازم است.
نحوه طویل کردن ستونها
ابتدا سطح تماس دو ستون را به خوبی گونیا میکنند و با سنگ زدن صاف مینمایند تا کاملا در تماس با یکدیگر یا صفحه وصله قرار گیرد. در صورتی که پروفیل دو ستون یکسان نباسد، باید اختلاف دو نمره ستون را با گذاردن صفحات لقمه (همسو کننده) بر ستون فوقانی را پر نمود؛ سپس صفحه وصله را نصب کرد و جوش لازم لازم را انجام داد. اگر ابعاد مقطع دو نیمرخ که به یکدیگر متصل میشوند، تفاوت زیاد داشته باشند، به طوری که قسمت بزرگی از سطح آن دو در تماس با یکدیگر قرار نگیرد، در این صورت باید یک صفحه تقسیم فشار افقی بین دو نیمرخ به کار برد. این صفحه معمولا باید ضخیم انتخاب شود تا بتواند بدون تغییر شکل زیاد، عمل تقسیم فشار را انجام دهد. کلیه ابعاد و ضخامت صفحه و مقدار جوش لازم را باید طبق محاسبه و بر اساس نقشههای اجرایی انجام داد.
ستونها با مقاطع دایرهای
معمولا مقاطع لولهای (دایرهای) از قطر ۲ تا ۱۲ اینچ برای ستونها بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند. مقطع لوله در مواقعی که بوسیله اتصال جوش باشد، آسانتر به کار میرود. کاربرد لوله بیشتر در پایههای بعضی منابع هوایی، دکلهای مختلف و خرپاهای سبک است. این مقطعها به طور کلی مقاومترند برای اینکه ممان انرسی انها در تمام جهات یکسان است. با تغییر ضخامت مقاطع لولهای میتوان اینرسیهای مختلف را به دستآورد.
طراحی اعضای خمشی
تنش مجاز برای اعضای خمشی بدون نیروی فشاری مطابق زیر است
الف) برای بالها.
ب) برای اعضای جان ساخته شده از میلگرد و یا مقاطع غیر میلگرد.
د) برای ورقهای نشیمن.
طراحی اعضای فشاری – خمشی
در صورتیکه فاصله بین گرهها مساوی ویا بیشتر از ۶۰ سانتیمتر باشد، اعضای فوقانی تیرچهها باید به نحوی طراحی شوند که رابطه زیر در گرهها برقرار شود و همچنین باید رابطه زیر دربین دو گره برقرارگردد:
برای اعضای میانی تیرچهها
برای اعضای کناری تیرچهها
Fe تنش مجاز اولر و L فاصله بین گرهها میباشد.
محدودیتهای لاغری اعضا
ضریب لاغری(L/r) در اعضای میانی وکناری بالها، همچنین در اعضا ی فشاری وکششی جان تیرچه نباید از مقادیر زیر تجاوز نماید:
در اعضای میانی بال فوقانی ۹۰
در اعضای کناری بال فوقانی ۱۲۰
در اعضای فشاری جان ۲۰۰
دراعضای کششی ۲۴۰
ضوابط ویژه اعضای جان تیرچهها (کنترل برش)
حداقل نیروی برشی قائم که برای اعضاء باید در نظر گرفته شود. نباید از ۲۵ درصد عکس العمل تکیه گاهی کمتر باشد.
در مواردیکه اعضای جان تیرچهها تحت اثر ترکیب تنشهای فشاری وخمشی قرار گیرند. باید بر اساس ضوابط اعضای فشاری – خمشی طراحی گردند. در حالتی که خمش در این اعضا، موجب انحنای دو طرفه آنها گردد، ضریب Cm معادل ۰٫۴ در نظر گرفته میشود.
مقاومت جوش
اتصالات جوش اعضا باید بتواند حداقل دوبرابر بار طراحی تیرچهها را تحمل نماید.
وصله
اتصال دوپروفیل بصورت وصله درهر نقطه ازبال مجاز است. وصله بصورت جوش سربه سر در اعضای کششی باید بتواند حداقل مقاومتی معادل 1.14Fy.A را از خود نشان دهد که درآن A کل سطح مقطع عضو وصله شده میباشد.
۲-طراحی مرحله دوم بعد از گرفتن بتن:
در این مرحله مقطع مرکب شامل تیرچه فولادی وبتن باید تلاشهای ناشی ازتمام بارهای وارده به سقف (قبل و بعد از گرفتن بتن) راتحمل کند .
اسکلت فولادی
اسکلت فولادی یا قاب فولادی اصطلاحی است که در ساختمانسازی به کار میرود. ساختمانهایی با اسکلت فولادی، از ستونهای عمودی و تیرهای I-شکل افقی که به شکل شبکههای مستطیلی به هم وصل شدهاند، تشکیل گردیدهاند. این شبکهٔ مستطیل-شکل، وظیفهٔ نگهداری طبقات، سقفها و دیوارهایی را که به اسکلت ساختمان وصل شدهاند، برعهده دارد. توسعهٔ این فناوری، امکان ساخت آسمانخراشها را فراهم کردهاست.
مفهوم کلی
پروفیل یا نیمرخ یا سطح مقطع یک ستون فولادی نورد شده، مانند حرف H در زبان انگلیسی است. جهت فراهم کردن مقاومت مناسب در برابر تنشهای فشاری، فلنجهای ستونها دارای ضخامت و گستردگی بیشتری نسبت به فلنجهای تیرها است. فولادهایی با مقاطع مربعی و دایرهای توخالی نیز به طور معمول جهت پر شدن توسط خمیر بتن استفاده می شوند. تیرهای فولادی توسط پیچ و مهره و سایر اتصالات به ستونها وصل می شوند. در گذشته نیز از پرچ برای اتصال استفاده می شد. به دلیل بیشتر بودن لنگر خمشی در تیرها، معمولا جان مقطع فولادی تیرهای I-شکل دارای عرض بیشتری نسبت به جان ستونها است.
از عرشههای فولادی، می توان به عنوان قالبهای راهراه در زیر لایهٔ ضخیمی از بتن مسلح، برای پوشش قسمت بالایی قاب فولادی استفاده کرد. استفاده از قطعات بتنی پیشساخته نیز روش متداول دیگری است. معمولا در آخرین طبقهٔ ساختمانهای تجاری، از فضای خالی بین سطح بیرونی و قطعات سازهای کف طبقه به عنوان محلی برای کابلها و یا کانالهای هوا استفاده می شود.
اسکلت ساختمان باید از نفوذ حرارت بالا محافظت شود. زیرا نرم شدن فولاد در دمای زیاد، می تواند موجب فروپاشیدن ساختمان گردد. در ستونها می توان با پوشانده شدن توسط مواد مقاومی در برابر آتش همچون مصالح بنایی، بتن و یا لایهٔ گچی این مشکل را برطرف کرد. تیرها را نیز می توان با بتن، لایهٔ گچی و یا اسپریهای مخصوص عایقکاری در برابر حرارت، پوشش داد. همچنین از پوششهای سقفی مقاوم در برابر آتش نیز می توان بهره برد.
لایهٔ بیرونی ساختمان با استفاده از تکنیکهای ساختوساز و یا سبکهای معماری مختلف به اسکلت ساختمان متصل می شود. از آجرها، سنگها، قطعات بتنی، شیشه، صفحات فلزی و رنگ، برای محافظت از فولاد در برابر تغییرات آبوهوایی استفاده می شوند.
در ایران
سازه فلزی با دیوار برشی فولادی: که وزن آهن آلات مصرفی در آن ۴۵تا۵۵ کیلوگرم برای هر مترمربع است که نسبت به سازههای متداول ۴۰ درصد کمتر است.
در این نوع ساختمان برای ساختن ستونها و تیر از پروفیل فولادی استفاده میشود. همچنین از نبشی تسمه و برای زیر ستون از ورقه فولادی استفاده مینمایند و معمولاً دو قطعه را به وسیله جوش به هم دیگر متصل مینمایند. سقف این نوع ساختمانها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد و یا از انواع سقفهای دیگر از قبیل تیرچه بلوک غیره استفاده میگردد.
برای پارتیشنها میتوان مانند ساختمانهای بتونی از انواع آجر و یا قطعات گچی و یا چوبی و سفالهایی تیغهای استفاده نمود. در هر حال جدا کنندهها میباید از مصالح سبک انتخاب شود. در بعضی کشورها بر خلاف کشور ما برای اتصال قطعات از جوش استفاده نکرده بلکه بیشتر از پرچ و یا پیچ و مهره استفاده مینمایند. البته برای ستونها نیز میتوان به جای تیرآهن از نبشی و یا ناودانی استفاده نمود.
بطور کلی منظور از ساختمان فلزی ساختمانی است که ستونها و تیرهای اصلی آن از پروفیلهای مختلف فلزی بوده و بار سقفها و دیوارها و جدا کنندهها (پارتیشنها) بوسیله تیرهای اصلی به ستون منتقل شده و وسیله ستونها به زمین منتقل گردد.
روشهای طراحی سازه های فولادی ساختمانی
ابعاد پروفیل های مورد استفاده در سازه های فلزی را می توان با یکی از روشهای زیر محاسبه کرد. از روشهای زیر دو روش تنش مجاز و روش حدی در مقررات ملی ساختمان مبحث ۱۰ ایران آورده شده است.
روش تنش مجاز
روش طرح پلاستیک
روش حالت حدی
تکیهگاه (سازه)
برای این که یک سازه، تحت تأثیر نیروهای خارجی حرکت نکند، باید توسط قیدهایی به محیط (زمین یا هر جسم دیگر) متصل گردد. به این قیدها، تکیهگاه (به انگلیسی: Support) میگویند.
تکیهگاهها بر حسب قیدی که در مقابل حرکت به وجود میآورند، به انواع زیر دستهبندی میشوند:
تکیهگاه مفصلی ثابت (لولایی)
تکیهگاه مفصلی ثابت یا تکیهگاه لولایی (به انگلیسی: Hinged Support) نوعی از تکیهگاهاست که از تغییر مکان نقطهٔ تکیهگاهی (در فضا و یا در صفحه) جلوگیری به عمل میآورد، ولی هیچ گونه مقاومتی در برابر دوران سازه، حول محورهای تکیهگاه ندارد. بنابر این چنانچه سازهای به این نوع تکیهگاه متکی باشد، در مقابل چرخش آن حول محورهای پایه، هیچ گونه لنگر واکنشی ایجاد نمیشود و به علت محدود شدن سه امتداد حرکت در فضا و دو امتداد حرکت در صفحه، درحالت کلی سه مؤلفهٔ واکنش تکیهگاهی در فضا و در حالت خاص دو مؤلفهٔ واکنش تکیهگاهی در صفحه ایجاد میشود.
تکیهگاه مفصلی متحرک (غلتکی)
تکیهگاه غلتکی (به انگلیسی: Roller Support) یا تکیهگاه مفصلی متحرک (به انگلیسی: Movable Support) کاملاً شبیه تکیهگاه لولایی است، با این تفاوت که نسبت به آن درجهٔ آزادی بیشتری دارد. این درجهٔ آزادی، همان حرکت پایه در امتداد حرکت غلتکهاست. در واقع در این نوع تکیهگاهها تنها یک امتداد حرکت محدود میشود و در نتیجه واکنش تکیهگاهی ایجاد شده، در امتدادی است که از حرکت پایه در آن امتداد جلوگیری شدهاست. این واکنش تکیهگاهی، عمود بر امتداد قابل حرکت تکیهگاهاست که از مرکز مفصل هم میگذرد.
تکیهگاه گیردار
در صفحه، تکیهگاه گیردار (به انگلیسی: Fixed Support) از حرکت نقطهٔ تکیهگاهی در امتداد محورهای x و y و همچنین از دوران جسم حول نقطهٔ تکیهگاهی جلوگیری میکند. بنابر این سه مؤلفهٔ واکنش تکیهگاهی در این نوع تکیهگاه ایجاد میشود.
تکیهگاه ارتجاعی (فنری)
در تکیهگاه ارتجاعی یا تکیهگاه فنری (به انگلیسی: Elastaic Support)، واکنشهای تکیهگاهی مؤثر به جسم، متناسب با سختی (قابلیت تغییر مکان و دوران) محیط تکیهگاهی در محل اتکا هستند. به عبارت دیگر اگر به جای تکیهگاه ساده، فنری با ضریب سختی K قرار داده شده و در محل اتکا تغییر مکانی برابر Δ در امتداد فنر ایجاد گردد، مقدار واکنش تکیهگاهی از رابطهٔ R=KΔ به دست میآید که در آن K ضریب ثابت فنر میباشد. به همین نحو اگر به جای تکیهگاه گیردار، سیستمی از فنرها با ضریب سختی K قرار داشته و چرخش و یا دوران معادل θ در محل اتکا ایجاد گردد، مقدار کوپل مقاوم، از رابطهٔ M=Kθ به دست خواهد آمد.
تکیهگاه رابط (میلهای)
تکیهگاه رابط یا تکیهگاه میلهای (به انگلیسی: Link Support)، نوعی تکیهگاهاست که از یک میله کوتاه که دو انتهای آن مفصل میباشد، تشکیل گردیدهاست. در نتیجه، واکنش تکیهگاه، نیرویی است که در امتداد محور میله باشد.
مهندسی سازه
مهندسی سازه (به انگلیسی: Structural engineering) بخشی از مهندسی عمران و مهندسی هوافضا است. در مهندسی عمران، مهندسی سازه در مورد ساختارهای انتقال بار از اجزاء یک ساختمان یا بنا به محل تکیهگاهی آن مانند پی سازه صحبت میکند.
اگر مهندسی سازه را متشکل از دو بخش تحلیل و طراحی بدانیم، سرسلسلهی روابط تحلیلی تئوری الاستیسیته و مرجع بخش طراحی استانداردها و قضاوتهای مهندسی است. درتئوری الاستیسیته از جبر تانسورها استفاده میشودو با استفاده از قانون هوک، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی تعادل و سازگاری تشکیل میشوند. مشهورترین روش حل عددی این دستگاه معادلات، روشی است به نام اجزا محدود.
مهندسی سازه گرایشی از مهندسی است که با طراحی سیستمهای سازهای به هدف باربری و مقاومت در برابر نیروهای گوناگون وارد بر سازه سروکار دارد.
مهندسی سازه عمدتاً با طراحی ساختمانها و سازههای غیر ساختمانی سر و کار دارد و همچنین نقش ضروری در طراحی ماشین آلات در جاهایی که یکپارچگی سازهای بر روی ایمنی و اطمینان پذیری ماشین تأثیر دارد بازی میکند. ساختههای دست بشر، از مبلمان تا تجهیزات پزشکی، از خودرو و ... نیاز به حضور مهندس سازه دارد.
یک مهندس سازه باید در هنگام طرح یک سازه به دو مسئله توجه کند: مسئلهٔ اول بررسی مقاومت سازه در برابر بارها ی وارد بر سازه که شامل بارهای زنده، بار باد، برف، انسان، اشیا و بار مرده و بار زمین لرزه و... است که با طراحی سیستم باربر ومحاسبه و کنترل مقاومت کافی اعضای سازه در برابر این بارها است. مسئلهٔ دوم بررسی کارایی سازه است یعنی سازه باید فاقد مواردی مانند لرزش و تغییر شکلهای خارج از اندازهٔ مجاز آیین نامه باشد. زیرا این موارد در کاربری سازه مشکل زا هستند و باعث مشکلی مانند ترس در کاربران سازه و یا مواردی مانند ترک خوردن دیوارها و نازک کاریها میشوند.
تاریخچه مهندسی سازه
تاریخچه مهندسی سازه با آغاز یک جا نشینی بشر آغاز شد. اولین تاریخچه مدون مهندسی سازه با ساخت اهرام پلهای در مصر توسط آمون هوتپ، که اولین مهندسی که با نام شناخته میشود باز میگردد. در این دوره سازههای عظیمی چون اهرام در مصر، زیگورات چغازنبیل و پارسه (تخت جمشید) در ایران نام برد.
سازههای مهندسی سازه
پل، سد، پی، سازههای دریایی، خطوط لوله، نیروگاه، دیوارهای حائل و سازههای نگهبان، راه، تونل، آبرو
مهندسی سازه در ایران
در ایران گرایش سازه به عنوان زیر مجموعهٔ مهندسی عمران -عمران شناخته میشود.
مهندسی عمران
داوطلبان برای ورود به دورهٔ کارشناسی ارشد مورد سنجش قرار میگیرند. امکان ادامهٔ تحصیل در سطح کارشناسی ارشد و دکترا برای تمام کسانی که موفق به دریافت مدرک کارشناسی ولو از هر رشته ای هستند در دانشگاههای سراسری و آزاد وجود دارد:قوانین آموزش عالی کشور ایران
حداقل مدت زمان لازم برای اتمام این دوره 4ترم و حداکثر مجاز برای اتمام این دوره مطابق آئین نامه دوره کارشناسی ارشد3 سال میباشد.
در حال حاضر در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی سازه در دانشگاههای ایران دروس زیر به تایید وزارت آموزش عالی رسیده است • استاتیک و مقاومت مصالح
تحلیل سازهها
طراحی سازههای فولادی
طراحی سازههای بتنی
مبانی مکانیک خاک
بارگذاری
تحلیل ماتریسی سازهها
ریاضیات عالی مهندسی
دینامیک سازهها
تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
روش اجزاء محدود
سمینار
پایان نامه تز
پایداری سازهها
سازههای فلزی پیشرفته
سازههای بتن آرمه پیشرفته:
چارت دروس کارشناسی ارشد ناپیوسته- سازه
دروس جبرانی (22 واحد)
استاتیک و مقاومت مصالح
تحلیل سازهها
طراحی سازههای فولادی
طراحی سازههای بتنی
مبانی مکانیک خاک
بارگذاری
تحلیل ماتریسی سازهها
دروس اصلی و تخصصی الزامی (15واحد)
ریاضیات عالی مهندسی
دینامیک سازهها
تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته
روش اجزاء محدود
سمینار
پایان نامه تز
یکی از دروس زیر: (توضیح در شماره 3)
پایداری سازهها
سازههای فلزی پیشرفته
سازههای بتن آرمه پیشرفته
دروس تخصصی اختیاری (9واحد)
پایداری سازهها، سازههای فلزی پیشرفته، سازههای بتن آرمه پیشرفته، مهندسی زلزله، اصول طراحی سازههای دریایی، طراحی غیر ارتجاعی سازهها، بتن پیش تنیده، اثر زلزله بر سازههای ویژه، طراحی ساختمانها در برابر زلزله، بهینه سازی در مهندسی عمران، تئوری صفحات و پوستهها، سدهای بتنی، نگهداری و ترمیم سازهها، آزمایشگاه سازه، مهندسی پل، تئوری پلاستیسیته، سازههای فضایی، تکنولوژی عالی بتن، ایمنی در سازهها، مهندسی پی پیشرفته، طراحی هیدرولیکی سازهها، اندرکنش خاک و سازه، دینامیک خاک، اندکنش سازه و آب، بهسازی سازههای آسیب دیده در زلزله .
مهندس سازه
مهندس سازه(به انگلیسی: Structural engineer)، وظیفه تحلیل، طراحی، برنامهریزی و پژوهش دربارهٔ اجزاء و سیستمهای سازهای را برعهده دارد تا به اهدافی همچون تضمین امنیت و آسایش کاربران وساکنان دست یابد. وظایف مهندس سازه، در حوزهٔ ایمنی، فنی، اقتصادی و محیط زیست بوده و ممکن است شامل عوامل زیباییشناسی و اجتماعی نیز باشد.
امور مربوط به مهندسی سازه معمولاً در حوزهٔ مهندسی عمران نیز مطرح است. هماکنون در ایالات متحده، مهندسان سازه، دارای مجوز مهندسی عمران هستند، البته این شرایط، در ایالتهای مختلف متفاوت است. در بریتانیا، بیشتر مهندسان سازه در صنعت ساختمان اکثراً عضو مؤسسهٔ مهندسان سازه هستند تا مؤسسهٔ مهندسان عمران.
معمولاً سازههایی از قبیل ساختمانها، برجها، استادیومها و پلها توسط مهندسان سازه طراحی میشوند. سازههای دیگری نیز همچون سکوهای نفتی، ماهوارههای فضایی، هواپیماها و کشتیها ممکن است توسط مهندس سازه طراحی شود. بیشتر مهندسان سازه، در زمینههای صنعت ساخت و ساز، مشغول هستند. اگرچه برخی از آنها در صنایع هوافضا، خودروسازی و کشتیسازی نیز کار میکنند. در صنعت ساخت و ساز نیز با همکاری معماران، مهندسان عمران، مکانیک، برق، نقشهبردارها و مدیران ساخت و ساز کار میکنند.
مهندسان سازه تضمین میکنند که ساختمانها یا پلها به حدی محکم و پایدار ساخته شدهاند که میتوانند بارهای سازهای متداول (همچون گرانش زمین، باد، برف، باران، زمینلرزه، فشار زمین، تغییرات دما و رفتوآمد و ترافیک) را تحمل کرده و جلوی مرگ و آسیبدیدگی را بگیرند. آنها همچنین سازهها را چنان طراحی میکنند که به حدی محکم هستند که تغییر شکل و لرزشهای نامتداول و بیشتر از محدودیتها را نداشته باشند. آسایش مردم، موضوعی است که در این محدودیتها در نظر گرفته میشود. ماندگاری نیز بحثی است که در طراحی پلها و هواپیماها و یا سازههای دیگری که در طول عمرشان تنشهای زیادی به آنها وارد خواهد شد، مورد بررسی قرار میگیرد. موضوع دیگر نیز، دوام و پایداری مصالح، در مقابل خرابیهایی است که میتوانند موجب مختل شدن کارآییشان در طول عمر سازه باشند.
تحصیلات
تحصیلات مهندس سازه معمولاً از طریق مقطع کارشناسی مهندسی عمران و کارشناسی ارشد مهندسی سازه به دست میآید. هستهٔ اصلی موضوعات مهندسی سازه عبارتند از مقاومت مصالح، مکانیک جامدات، استاتیک، دینامیک، علم مواد، محاسبات عددی و طراحی سازهها. دروس عمومی این رشته نیز عبارتند از طراحی سازههای بتن آرمه، سازههای مرکب، چوبی، بنائی و فولادی که در سطوح بالاتر تحصیلات مهندسی سازه تدریس میشوند. درس تحلیل سازهها که شامل تحلیل مکانیک سازه، دینامیک سازه و شکست سازه میشود برای بالا بردن مهارتهای بنیادین طراحی سازهها برای دانشجویان در نظر گرفته شدهاست. در سطوح بالاتر یا در برنامه فارغ التحصیلی، طراحی بتن پیش تنیده، طراحی قاب فضایی برای ساختمان و هواپیما، مهندسی پل، نوسازی سازههای شهری و هوافضا و تخصصهای پیشرفته دیگر مهندسی سازه معمولاً تدریس میشوند.
اخیراً در ایالات متحده، در انجمن مهندسی سازه دربارهٔ آموختههای فارغالتحصیلان مهندسی سازه صحبتهایی شدهاست. بعضی از این صحبتها دربارهٔ مدرک کارشناسی ارشد و به عنوان حداقل استانداردها برای صدور مجوز به عنوان مهندس عمران هستند. در دانشگاه کالیفرنیا، سن دییگو مدرک جداگانهای برای دوره لیسانس مهندسی سازه ارائه میشود. بسیاری از دانشجویانی که به عنوان مهندس سازه فارغالتحصیل میشوند، در زمینهٔ مهندسی عمران، مکانیک و یا هوافضا نیز با تاکید بر مهندسی سازه کسب تخصص میکنند. برنامههای درسی رشتهٔ مهندسی معماری نیز بر سازه تاکید داشته و معمولاً به همراه مهندسی عمران در یک دانشکدهٔ مشترک، استقرار دارند.
سندرم ديسترس تنفسي حاد (ARDS) يک بيماري سريعا پيشرونده است که در ابتدا با
تنگي نفس، تاکي پنه، و هيپوکسمي تظاهر ميکند و سپس به سرعت به سمت نارسايي
تنفسي پيش ميرود.کنفرانس اجماع عمومي آمريکايي - اروپايي (AECC) معيارهاي
تشخيصي براي ARDS منتشر کرده: شروع حاد، نسبت فشار نسبي اکسيژن شرياني به درصد
اکسيژن استنشاق شده (PaO2/FiO2) برابر با200 يا کمتر، بدون در نظر گرفتن فشار
مثبت در پايان بازدم(PEEP); ارتشاح دو طرفه در راديوگرافي فرونتال قفسه سينه و
فشار گوه اي شريان ريوي برابر با 18 ميليمتر جيوه يا کمتر يا عدم وجود شواهد
باليني ازفشار بالاي دهليزچپ. آسيب حاد ريه، سندرمي است که مختصري از شدت کمتري
برخوردار است و با هيپوکسمي خفيفتر ولي معيارهاي تشخيصي ديگر مشابه با ARDS
مشخص ميشود. از آنجا که بيش از نيمي از واحدهاي مراقبتهاي ويژه (ICUs) در
ايالات متحده داراي متخصص مراقبتهاي ويژه نيستند، بسياري از پزشکان مراقبتهاي
اوليه، مسوول ارايه مراقبت از بيماران مبتلا به ARDS يا آسيب حاد ريه هستند.

پاتوفيزيولوژي
پاتوفيزيولوژي ARDS به طور کامل شناخته نشده است. اعتقاد بر اين است که در ابتدا، يک آسيب مستقيم ريوي يا غيرمستقيم خارج ريوي، منجر به تکثير واسطههاي التهابي ميشود که اين واسطهها باعث تجمع نوتروفيلها در ميکروسيرکولاسيون ريه ميشوند. اين نوتروفيلها فعال شده به تعداد زياد از سطوح اندوتليال عروق و اپيتليال آلوئولار مهاجرت ميکنند و پروتئازها، سيتوکينها و گونههاي فعال اکسيژن را آزاد ميکنند. مهاجرت و آزاد شدن واسطهها منجر به نفوذپذيري پاتولوژيک عروق، شکاف در سد اپيتليال آلوئولار و نکروز سلولهاي آلوئولي نوع I و II ميشود. اين فرايند منجر به ادم ريه، تشکيل غشاء هياليني و از دستدادن سورفاکتانت ميشود که سبب کاهش کمپليانس ريوي شده، تبادل هوا را دشوار ميکند. ارتشاح بعدي فيبروبلاستها ميتواند منجر به رسوب کلاژن، فيبروز، و بدتر شدن بيماري شود. شکل 1 راديوگرافي يک بيمار مبتلا به ARDS ميباشد که کدورت فضاهاي هوايي دو طرفه را نشان ميدهد که از اين فرآيند نتيجه شده است.
اقدامات متعددي به طور همزمان در فرايند بهبود رخ ميدهد. سيتوکينهاي ضدالتهابي نوتروفيلهاي آسيب رسان را غيرفعال ميکنند و سپس نوتروفيلها دچار آپوپتوز و فاگوسيتوز قرار ميشوند. سلولهاي آلوئولي نوع دو تکثير شده و به سلولهاي نوع يک تمايز مييابند که سبب برقراري مجدد يکپارچگي در پوشش اپيتليال و ايجاد گراديان اسمزي ميشوند. اين گراديان اسمزي سبب به خارج کشيده شدن مايع از آلوئولها و ورود آن به ميکروسيرکولاسيون و لنفاتيکهاي ريه ميشود. به طور همزمان، ماکروفاژها و سلولهاي آلوئولي، ترکيبات پروتئيني را از آلوئولها برميدارند و به ريهها اجاره ميدهند تا بهبود يابند.
عوامل خطر و ميزان بروز
در بزرگسالان اغلب موارد ARDS با سپسيس ريوي (46%) يا سپسيس غير ريوي (33%) همراهي دارد. عوامل خطر اين بيماري عبارتند ازعواملي که باعث آسيب مستقيم ريه ميشوند (مثل پنوموني، آسيب استنشاقي، کوفتگي ريه) وعواملي که آسيب غيرمستقيم ريه ميشوند (مثل سپسيس غير ريوي، سوختگيها، آسيب حاد ريه ناشي از تزريق خون). عوامل خطر در کودکان مشابه بزرگسالان است به علاوه اختلالات مرتبط با سن خاص، مانند عفونت با ويروس سنسيشيال تنفسي و آسيب ناشي از آسپيراسيون حالت نزديک به غرقشدگي. جدول 1 شامل علايم و نشانههاي بيانگر علل خاص ARDS است.
مطالعات اخير نشان ميدهند که در بزرگسالان ميزان بروز آسيب حاد ريه 86-22 مورد در هر 100.000 فرد- سال و ARDS تا 64 مورد در هر 100.000 فرد- سال است. يک کارآزمايي بزرگ آيندهنگر اروپايي تخمين زده است که 1/7% از بيماران بستري در ICU و 1/16% از تمام بيماران تحت تهويه مکانيکي دچار آسيب حاد ريه يا ARDS ميشوند. ميزان مرگومير داخل بيمارستاني اين شرايط بين 55% و 34% تخمين زده ميشود. عوامل خطر مرگومير شامل افزايش سن، بدتر شدن اختلال عملکرد چند عضوي پيشرونده، وجود بيماريهاي ريوي و غيرريوي، امتياز بالاتر در APACHE II و اسيدوز است. اکثر موارد مرگومير مربوط به ARDS به علت نارسايي چند عضوي است. هيپوکسمي مقاوم به درمان تنها مسوول 16% از مرگومير مرتبط با ARDS است.
در کودکان ARDS کمتر رايج است و کمتر احتمال دارد که منجر به مرگ شود. در مطالعهاي در سال 2009 در بيماران 6 ماه تا 15 سال نشان داده شد که ميزان بروز آسيب حاد ريه و ARDS به ترتيب 5/9 و 8/12 در هر 100.000 نفر – سال بود و مجموع مرگومير داخل بيمارستاني آنها 18% بود.
تشخيصهاي افتراقي
از آنجا که علايم اوليه ARDS غيراختصاصي هستند، پزشکان بايد ساير علل تنفسي، قلبي، عفوني و سمي را در نظر بگيرند (جدول 2). شرح حال بيمار (به عنوان مثال بيماريهاي همراه، مواجههها، داروها) همراه با يک معاينه فيزيکي با تمرکز بر روي سيستم تنفسي و قلبي - عروقي ميتواند در محدود کردن تشخيصهاي افتراقي و تعيين دوره مطلوب درمان کمک کند.
اغلب، ARDS بايد از نارسايي احتقاني قلب و پنوموني افتراق داده شود (جدول 3). نارسايي احتقاني قلب با اضافه بار مايع مشخص ميشود، در حالي که بيماران مبتلا به ARDS بر اساس تعريف نشانههاي پرفشاري دهليز چپ و يا افزايش حجم واضح را ندارند. بيماران مبتلا به نارسايي احتقاني قلب ممکن است ادم، اتساع وريد ژوگولار، صداي سوم قلب، افزايش سطح پپتيد ناتريورتيک مغزي (BNP) و دفع نمک در پاسخ به ديورتيک داشته باشند. انتظار نميرود بيماران مبتلا به ARDS اين يافتهها را داشته باشند.
از آنجا که پنوموني يکي از علل عمده ARDS است، تشخيص بيماران مبتلا به پنوموني بدون عارضه از کساني که پنوموني عارضهدار شده با ARDS دارند سبب چالش تشخيصي بيشتري ميشود. به طور کلي، يک بيمار مبتلا به پنوموني بدون عارضه ممکن است نشانههايي از التهاب سيستميک و ريوي داشته باشد (به عنوان مثال، تب، لرز، خستگي، توليد خلط، درد قفسه سينه پلورتيک و ارتشاح موضعي يا چند کانوني)؛ هيپوکسي همراه بايد به تجويز اکسيژن پاسخ دهد. اگر هيپوکسي با تجويز اکسيژن اصلاح نشود، بايد به ARDS مشکوک شد و آن را بر اساس معيارهاي تشخيصي AECC اثبات نمود. در افراد مبتلا به پنوموني و ARDS همزمان، درمان شامل آنتيبيوتيکها و تهويه مکانيکي است.
درمان و پشتيباني
درمان ARDS حمايتي است از جمله تهويه مکانيکي، جلوگيري از استرس اولسر و ترومبوآمبولي وريدي، و حمايت تغذيهاي. جدول 4 درمان ARDS را به صورت خلاصه نشان داده است.
تهويه مکانيکي
بيشتر بيماران با ARDS نياز به آرام بخش، لولهگذاري و تهويه همزمان با درمان بيماري زمينهاي دارند. بر اساس دستورالعمل باليني موسسه ملي قلب، ريه و خون (Net ARDS) هر مد ونتيلاتور ممکن است استفاده شود. سرعت تنفس ، زمان بازدم، فشار مثبت پايان بازدمي و FiO2، مطابق با پروتکلهاي ARDSNet تنظيم ميشوند. تنظيمات به گونهاي اعمال ميشوند که اشباع اکسيژن شرياني 95% - 88% و فشار کفهاي (plateau) 30 سانتيمتر آب يا کمتر (براي جلوگيري از باروتروما) حفظ شود. دستورالعملهاي درمان باليني توصيه به حفظ pH شرياني از 45/7 -30/7 دارند اگر چه بيماران در برخي از کارآزماييهاي تحقيقاتي هيپرکاپنه کنترل شده و pH تا 15/7 را نيز تحمل کردهاند.
شواهد نشان داده است که شروع با حجم جاري کم به ميزان 6 ميليليتر به ازاي هر کيلوگرم نسبت به شروع با حجمهاي جاري معمول 15 - 10 ميليليتر به ازاي هر کيلوگرم برتري دارد (تعداد مورد نياز براي درمان [NNT] = 4/11). به طور مشابه، فشار مثبت پايان بازدمي بالاتر(12 سانتيمتر H2O يا بيشتر) در مقايسه با مقادير پايينتر در حد 12-5 سانتيمتر H2O با کاهش مرگومير همراهي دارد (NNT = 20). مايع درماني محافظه کارانه (براي پايين نگهداشتن فشار مرکزي) با کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور و افزايش روزهاي خارج ICU همراهي دارد. با توجه به عوارض بالقوه کاتترهاي شريان ريوي و وريد مرکزي از آنها به طور معمول استفاده نميشود و تنها بايد توسط افراد آموزش ديده و با تجربه استفاده شود.
درمان هاي دارويي
گزينههاي دارويي براي درمان ARDS محدود است. هر چند درمان با سورفاکتانت ممکن است در کودکان مبتلا به ARDS مفيد باشد، يک مرور کاکرين سودمندي آن را در بزرگسالان نشان نداد. استفاده از کورتيکواستروييدها بحث برانگيز است. مطالعات شاهددار تصادفيشده و مطالعات همگروهي از استفاده زودرس از کورتيکواستروييدها براي کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور حمايت ميکنند (با دوز متيل پردنيزولون در محدوده 120 - 1 ميليگرم به ازاي هر کيلوگرم در روز). با اين حال، هيچگونه سودمندي قطعي از جهت مرگومير براي اين درمان نشان داده نشده است. زماني که استفاده از کورتيکواستروييدها مدنظر باشد بايد با يک متخصص مراقبتهاي ويژه مشورت شود.
علاوه بر اقدامات تهويهاي، بيماران مبتلا به ARDS بايد هپارين با وزن مولکولي کم (40 ميليگرم انوکساپارين يا 5000 واحد دالتپارين زيرجلدي روزانه) و يا هپارين تفکيک نشده با دوز پايين (5000 واحد زيرجلدي دو بار در روز) براي جلوگيري از ترومبوآمبولي وريدي دريافت نمايند، مگر اينکه کنترا انديکاسيوني وجود داشته باشد. همچنين بيماران بايد براي پروفيلاکسي استرس اولسر از دارويي مانند سوکرالفات (1 گرم خوراکي و يا از طريق لوله معده چهار بار در روز)، رانيتيدين (150 ميليگرم خوراکي يا از طريق لوله معده دو بار در روز، 50 ميليگرم وريدي هر 8-6 ساعت، يا 25/6 ميليگرم در ساعت به صورت انفوزيون وريدي مداوم) يا امپرازول (40 ميليگرم خوراکي، وريدي، يا از طريق لوله معده روزانه) استفاده نمايند. در نهايت، بيماران بايد حمايت تغذيهاي، ترجيحا به صورت رودهاي، در عرض 48 - 24 ساعت از بستري در ICU دريافت نمايند.
جدا کردن از ونتيلاتور
به طور متوسط، بيماران مبتلا به ARDS حدود 16 روز (انحراف معيار = 8/15) در ICU و کلا 26 روز (انحراف معيار = 7/27) دربيمارستان سپري ميکنند. بيماراني که در آنها احتمال نياز به تهويه به مدتي بيش از 10 روز وجود دارد، ممکن است از تراکئوستومي سود ببرند.
همگام با بهبود بيماري زمينهاي و بهتر شدن وضعيت بيمار، بررسي تنفس خود به خودي ضروري است. براي اينکه بيمار واجد شرايط اين آزمون باشد بايد از نظر هموديناميک پايدار بوده و قادر به برآوردن نيازهاي اکسيژن از طريق روشهاي غيرتهاجمي باشد. آزمايشات تنفس خود به خودي در زمان 2-1 ساعت انجام ميشوند. احتمال موفقيتآميز بودن خارج ساختن لوله تراشه در صورتي که بيمار از نظر هموديناميک پايدار باقي بماند و پارامترهاي تهويه خوب داشته باشد بيشتر است. به منظور کاهش مدت زمان تهويه مکانيکي از پروتکلهاي استاندارد جدا کردن از ونتيلاتور استفاده شده است. جدول 5 خلاصه معيارهاي واجد شرايط بودن براي شروع يک آزمون تنفس خود به خودي و پارامترهاي جداسازي بيمار از ونتيلاتور را نشان ميدهد.
به حرکت درآوردن بيمار
بيماران متصل به دستگاه تهويه مصنوعي بايد تشويق به شرکت در اين درمان شوند. اين روش درماني با کاهش تعداد روزهاي درمان با دستگاه تنفس مصنوعي، بستري در ICU و بستري در بيمارستان در بيماران مبتلا به نارسايي تنفسي حاد همراهي دارد.
مراقبتهاي اوليه بعد از ARDS
مراقبت از بيماران مبتلا به ARDS بعد از دوره بيماري حاد و بستري طولاني مدتشان خاتمه نمييابد. پس از ترخيص از ICU، بيماران مبتلا به ARDS نسبت به قبل کيفيت پايينتر زندگي، ضعف قابلتوجه ناشي از نوروپاتي و ميوپاتي، اختلال شناختي دائمي و تاخير در بازگشت به کار دارند. مرگومير درطي سه سال در کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU داشته اند در مقايسه با کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU نداشتهاند و کساني که در ICU بستري نشدهاند بالاتر است (3/57% در مقابل 3/38% و 9/14%).
بيماران مبتلا به ARDS و يا آنهايي که نياز به تهويه طولاني مدت (بيش از هفت روز) در ICU داشتند از کساني که ARDS و يا نياز به تهويه طولاني مدت نداشتند، کيفيت زندگي پايينتر و ضعف بيشتري در زمان ترخيص داشتند. بيماريهاي رواني نيز به طور گستردهاي پس از ARDS شايع هستند، 43% - 17% از بازماندگان به افسردگي، 35% - 21% به PTSD، و 48% - 23% به اضطراب دچار شدند. عوامل خطر براي نتايج ضعيف شامل نمره بالاتر APACHE II، کسب بيماري در ICU، زمان طولانيتر بهبود اختلال عملکرد ريه و نارسايي چند عضوي و استفاده از کورتيکواستروييدهاي سيستميک است.
تمام تاثيرات زيان بار ناشي از بستري شدن در بيمارستان به علت ARDS با گذشت زمان از بين نميرود. اگرچه عملکرد ريه پس از پنج سال به نرمال نزديک ميشود، مسافت پيموده شده در شش دقيقه، عملکرد فيزيکي وکيفيت زندگي هنوز هم کاهش يافته است. علاوه بر اين، بسياري از بيماران از انزواي اجتماعي و اختلال عملکرد جنسي و بيش از نيمي از بيماران از افسردگي مداوم، اضطراب يا هر دو شکايت دارند.
از آنجا که بار بيماري دربيش از100،000نفرکه همه ساله از ARDS جان سالم به در مي برند سنگين است ، ضروري است که پزشکان مراقبتهاي اوليه خدمات مستمر براي اين بيماران را شروع و هماهنگ کرده، بر آن نظارت داشته باشند. پزشکان بايد وضعيت عملکردي را در پيگيري بيمارستاني ارزيابي نمايند و اطمينان حاصل کنند که از منابع تيم مراقبتهاي بهداشتي چند بعدي (به عنوان مثال درمانهاي فيزيکي وحرفهاي، پرستاري توانبخشي، مراقبت بهداشتي خانه، همکاران فوق تخصص) براي بهبود سلامت و عملکرد مطلوب استفاده ميشود. علاوه بر اين، پزشکان مراقبتهاي اوليه بايد براي اختلال در سلامت رواني غربالگري انجام دهند و در صورت نياز درمان را شروع کرده يا ارجاع دهند.

پاتوفيزيولوژي
پاتوفيزيولوژي ARDS به طور کامل شناخته نشده است. اعتقاد بر اين است که در ابتدا، يک آسيب مستقيم ريوي يا غيرمستقيم خارج ريوي، منجر به تکثير واسطههاي التهابي ميشود که اين واسطهها باعث تجمع نوتروفيلها در ميکروسيرکولاسيون ريه ميشوند. اين نوتروفيلها فعال شده به تعداد زياد از سطوح اندوتليال عروق و اپيتليال آلوئولار مهاجرت ميکنند و پروتئازها، سيتوکينها و گونههاي فعال اکسيژن را آزاد ميکنند. مهاجرت و آزاد شدن واسطهها منجر به نفوذپذيري پاتولوژيک عروق، شکاف در سد اپيتليال آلوئولار و نکروز سلولهاي آلوئولي نوع I و II ميشود. اين فرايند منجر به ادم ريه، تشکيل غشاء هياليني و از دستدادن سورفاکتانت ميشود که سبب کاهش کمپليانس ريوي شده، تبادل هوا را دشوار ميکند. ارتشاح بعدي فيبروبلاستها ميتواند منجر به رسوب کلاژن، فيبروز، و بدتر شدن بيماري شود. شکل 1 راديوگرافي يک بيمار مبتلا به ARDS ميباشد که کدورت فضاهاي هوايي دو طرفه را نشان ميدهد که از اين فرآيند نتيجه شده است.
اقدامات متعددي به طور همزمان در فرايند بهبود رخ ميدهد. سيتوکينهاي ضدالتهابي نوتروفيلهاي آسيب رسان را غيرفعال ميکنند و سپس نوتروفيلها دچار آپوپتوز و فاگوسيتوز قرار ميشوند. سلولهاي آلوئولي نوع دو تکثير شده و به سلولهاي نوع يک تمايز مييابند که سبب برقراري مجدد يکپارچگي در پوشش اپيتليال و ايجاد گراديان اسمزي ميشوند. اين گراديان اسمزي سبب به خارج کشيده شدن مايع از آلوئولها و ورود آن به ميکروسيرکولاسيون و لنفاتيکهاي ريه ميشود. به طور همزمان، ماکروفاژها و سلولهاي آلوئولي، ترکيبات پروتئيني را از آلوئولها برميدارند و به ريهها اجاره ميدهند تا بهبود يابند.
عوامل خطر و ميزان بروز
در بزرگسالان اغلب موارد ARDS با سپسيس ريوي (46%) يا سپسيس غير ريوي (33%) همراهي دارد. عوامل خطر اين بيماري عبارتند ازعواملي که باعث آسيب مستقيم ريه ميشوند (مثل پنوموني، آسيب استنشاقي، کوفتگي ريه) وعواملي که آسيب غيرمستقيم ريه ميشوند (مثل سپسيس غير ريوي، سوختگيها، آسيب حاد ريه ناشي از تزريق خون). عوامل خطر در کودکان مشابه بزرگسالان است به علاوه اختلالات مرتبط با سن خاص، مانند عفونت با ويروس سنسيشيال تنفسي و آسيب ناشي از آسپيراسيون حالت نزديک به غرقشدگي. جدول 1 شامل علايم و نشانههاي بيانگر علل خاص ARDS است.
مطالعات اخير نشان ميدهند که در بزرگسالان ميزان بروز آسيب حاد ريه 86-22 مورد در هر 100.000 فرد- سال و ARDS تا 64 مورد در هر 100.000 فرد- سال است. يک کارآزمايي بزرگ آيندهنگر اروپايي تخمين زده است که 1/7% از بيماران بستري در ICU و 1/16% از تمام بيماران تحت تهويه مکانيکي دچار آسيب حاد ريه يا ARDS ميشوند. ميزان مرگومير داخل بيمارستاني اين شرايط بين 55% و 34% تخمين زده ميشود. عوامل خطر مرگومير شامل افزايش سن، بدتر شدن اختلال عملکرد چند عضوي پيشرونده، وجود بيماريهاي ريوي و غيرريوي، امتياز بالاتر در APACHE II و اسيدوز است. اکثر موارد مرگومير مربوط به ARDS به علت نارسايي چند عضوي است. هيپوکسمي مقاوم به درمان تنها مسوول 16% از مرگومير مرتبط با ARDS است.
در کودکان ARDS کمتر رايج است و کمتر احتمال دارد که منجر به مرگ شود. در مطالعهاي در سال 2009 در بيماران 6 ماه تا 15 سال نشان داده شد که ميزان بروز آسيب حاد ريه و ARDS به ترتيب 5/9 و 8/12 در هر 100.000 نفر – سال بود و مجموع مرگومير داخل بيمارستاني آنها 18% بود.
تشخيصهاي افتراقي
از آنجا که علايم اوليه ARDS غيراختصاصي هستند، پزشکان بايد ساير علل تنفسي، قلبي، عفوني و سمي را در نظر بگيرند (جدول 2). شرح حال بيمار (به عنوان مثال بيماريهاي همراه، مواجههها، داروها) همراه با يک معاينه فيزيکي با تمرکز بر روي سيستم تنفسي و قلبي - عروقي ميتواند در محدود کردن تشخيصهاي افتراقي و تعيين دوره مطلوب درمان کمک کند.
اغلب، ARDS بايد از نارسايي احتقاني قلب و پنوموني افتراق داده شود (جدول 3). نارسايي احتقاني قلب با اضافه بار مايع مشخص ميشود، در حالي که بيماران مبتلا به ARDS بر اساس تعريف نشانههاي پرفشاري دهليز چپ و يا افزايش حجم واضح را ندارند. بيماران مبتلا به نارسايي احتقاني قلب ممکن است ادم، اتساع وريد ژوگولار، صداي سوم قلب، افزايش سطح پپتيد ناتريورتيک مغزي (BNP) و دفع نمک در پاسخ به ديورتيک داشته باشند. انتظار نميرود بيماران مبتلا به ARDS اين يافتهها را داشته باشند.
از آنجا که پنوموني يکي از علل عمده ARDS است، تشخيص بيماران مبتلا به پنوموني بدون عارضه از کساني که پنوموني عارضهدار شده با ARDS دارند سبب چالش تشخيصي بيشتري ميشود. به طور کلي، يک بيمار مبتلا به پنوموني بدون عارضه ممکن است نشانههايي از التهاب سيستميک و ريوي داشته باشد (به عنوان مثال، تب، لرز، خستگي، توليد خلط، درد قفسه سينه پلورتيک و ارتشاح موضعي يا چند کانوني)؛ هيپوکسي همراه بايد به تجويز اکسيژن پاسخ دهد. اگر هيپوکسي با تجويز اکسيژن اصلاح نشود، بايد به ARDS مشکوک شد و آن را بر اساس معيارهاي تشخيصي AECC اثبات نمود. در افراد مبتلا به پنوموني و ARDS همزمان، درمان شامل آنتيبيوتيکها و تهويه مکانيکي است.
درمان و پشتيباني
درمان ARDS حمايتي است از جمله تهويه مکانيکي، جلوگيري از استرس اولسر و ترومبوآمبولي وريدي، و حمايت تغذيهاي. جدول 4 درمان ARDS را به صورت خلاصه نشان داده است.
تهويه مکانيکي
بيشتر بيماران با ARDS نياز به آرام بخش، لولهگذاري و تهويه همزمان با درمان بيماري زمينهاي دارند. بر اساس دستورالعمل باليني موسسه ملي قلب، ريه و خون (Net ARDS) هر مد ونتيلاتور ممکن است استفاده شود. سرعت تنفس ، زمان بازدم، فشار مثبت پايان بازدمي و FiO2، مطابق با پروتکلهاي ARDSNet تنظيم ميشوند. تنظيمات به گونهاي اعمال ميشوند که اشباع اکسيژن شرياني 95% - 88% و فشار کفهاي (plateau) 30 سانتيمتر آب يا کمتر (براي جلوگيري از باروتروما) حفظ شود. دستورالعملهاي درمان باليني توصيه به حفظ pH شرياني از 45/7 -30/7 دارند اگر چه بيماران در برخي از کارآزماييهاي تحقيقاتي هيپرکاپنه کنترل شده و pH تا 15/7 را نيز تحمل کردهاند.
شواهد نشان داده است که شروع با حجم جاري کم به ميزان 6 ميليليتر به ازاي هر کيلوگرم نسبت به شروع با حجمهاي جاري معمول 15 - 10 ميليليتر به ازاي هر کيلوگرم برتري دارد (تعداد مورد نياز براي درمان [NNT] = 4/11). به طور مشابه، فشار مثبت پايان بازدمي بالاتر(12 سانتيمتر H2O يا بيشتر) در مقايسه با مقادير پايينتر در حد 12-5 سانتيمتر H2O با کاهش مرگومير همراهي دارد (NNT = 20). مايع درماني محافظه کارانه (براي پايين نگهداشتن فشار مرکزي) با کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور و افزايش روزهاي خارج ICU همراهي دارد. با توجه به عوارض بالقوه کاتترهاي شريان ريوي و وريد مرکزي از آنها به طور معمول استفاده نميشود و تنها بايد توسط افراد آموزش ديده و با تجربه استفاده شود.
درمان هاي دارويي
گزينههاي دارويي براي درمان ARDS محدود است. هر چند درمان با سورفاکتانت ممکن است در کودکان مبتلا به ARDS مفيد باشد، يک مرور کاکرين سودمندي آن را در بزرگسالان نشان نداد. استفاده از کورتيکواستروييدها بحث برانگيز است. مطالعات شاهددار تصادفيشده و مطالعات همگروهي از استفاده زودرس از کورتيکواستروييدها براي کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور حمايت ميکنند (با دوز متيل پردنيزولون در محدوده 120 - 1 ميليگرم به ازاي هر کيلوگرم در روز). با اين حال، هيچگونه سودمندي قطعي از جهت مرگومير براي اين درمان نشان داده نشده است. زماني که استفاده از کورتيکواستروييدها مدنظر باشد بايد با يک متخصص مراقبتهاي ويژه مشورت شود.
علاوه بر اقدامات تهويهاي، بيماران مبتلا به ARDS بايد هپارين با وزن مولکولي کم (40 ميليگرم انوکساپارين يا 5000 واحد دالتپارين زيرجلدي روزانه) و يا هپارين تفکيک نشده با دوز پايين (5000 واحد زيرجلدي دو بار در روز) براي جلوگيري از ترومبوآمبولي وريدي دريافت نمايند، مگر اينکه کنترا انديکاسيوني وجود داشته باشد. همچنين بيماران بايد براي پروفيلاکسي استرس اولسر از دارويي مانند سوکرالفات (1 گرم خوراکي و يا از طريق لوله معده چهار بار در روز)، رانيتيدين (150 ميليگرم خوراکي يا از طريق لوله معده دو بار در روز، 50 ميليگرم وريدي هر 8-6 ساعت، يا 25/6 ميليگرم در ساعت به صورت انفوزيون وريدي مداوم) يا امپرازول (40 ميليگرم خوراکي، وريدي، يا از طريق لوله معده روزانه) استفاده نمايند. در نهايت، بيماران بايد حمايت تغذيهاي، ترجيحا به صورت رودهاي، در عرض 48 - 24 ساعت از بستري در ICU دريافت نمايند.
جدا کردن از ونتيلاتور
به طور متوسط، بيماران مبتلا به ARDS حدود 16 روز (انحراف معيار = 8/15) در ICU و کلا 26 روز (انحراف معيار = 7/27) دربيمارستان سپري ميکنند. بيماراني که در آنها احتمال نياز به تهويه به مدتي بيش از 10 روز وجود دارد، ممکن است از تراکئوستومي سود ببرند.
همگام با بهبود بيماري زمينهاي و بهتر شدن وضعيت بيمار، بررسي تنفس خود به خودي ضروري است. براي اينکه بيمار واجد شرايط اين آزمون باشد بايد از نظر هموديناميک پايدار بوده و قادر به برآوردن نيازهاي اکسيژن از طريق روشهاي غيرتهاجمي باشد. آزمايشات تنفس خود به خودي در زمان 2-1 ساعت انجام ميشوند. احتمال موفقيتآميز بودن خارج ساختن لوله تراشه در صورتي که بيمار از نظر هموديناميک پايدار باقي بماند و پارامترهاي تهويه خوب داشته باشد بيشتر است. به منظور کاهش مدت زمان تهويه مکانيکي از پروتکلهاي استاندارد جدا کردن از ونتيلاتور استفاده شده است. جدول 5 خلاصه معيارهاي واجد شرايط بودن براي شروع يک آزمون تنفس خود به خودي و پارامترهاي جداسازي بيمار از ونتيلاتور را نشان ميدهد.
به حرکت درآوردن بيمار
بيماران متصل به دستگاه تهويه مصنوعي بايد تشويق به شرکت در اين درمان شوند. اين روش درماني با کاهش تعداد روزهاي درمان با دستگاه تنفس مصنوعي، بستري در ICU و بستري در بيمارستان در بيماران مبتلا به نارسايي تنفسي حاد همراهي دارد.
مراقبتهاي اوليه بعد از ARDS
مراقبت از بيماران مبتلا به ARDS بعد از دوره بيماري حاد و بستري طولاني مدتشان خاتمه نمييابد. پس از ترخيص از ICU، بيماران مبتلا به ARDS نسبت به قبل کيفيت پايينتر زندگي، ضعف قابلتوجه ناشي از نوروپاتي و ميوپاتي، اختلال شناختي دائمي و تاخير در بازگشت به کار دارند. مرگومير درطي سه سال در کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU داشته اند در مقايسه با کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU نداشتهاند و کساني که در ICU بستري نشدهاند بالاتر است (3/57% در مقابل 3/38% و 9/14%).
بيماران مبتلا به ARDS و يا آنهايي که نياز به تهويه طولاني مدت (بيش از هفت روز) در ICU داشتند از کساني که ARDS و يا نياز به تهويه طولاني مدت نداشتند، کيفيت زندگي پايينتر و ضعف بيشتري در زمان ترخيص داشتند. بيماريهاي رواني نيز به طور گستردهاي پس از ARDS شايع هستند، 43% - 17% از بازماندگان به افسردگي، 35% - 21% به PTSD، و 48% - 23% به اضطراب دچار شدند. عوامل خطر براي نتايج ضعيف شامل نمره بالاتر APACHE II، کسب بيماري در ICU، زمان طولانيتر بهبود اختلال عملکرد ريه و نارسايي چند عضوي و استفاده از کورتيکواستروييدهاي سيستميک است.
تمام تاثيرات زيان بار ناشي از بستري شدن در بيمارستان به علت ARDS با گذشت زمان از بين نميرود. اگرچه عملکرد ريه پس از پنج سال به نرمال نزديک ميشود، مسافت پيموده شده در شش دقيقه، عملکرد فيزيکي وکيفيت زندگي هنوز هم کاهش يافته است. علاوه بر اين، بسياري از بيماران از انزواي اجتماعي و اختلال عملکرد جنسي و بيش از نيمي از بيماران از افسردگي مداوم، اضطراب يا هر دو شکايت دارند.
از آنجا که بار بيماري دربيش از100،000نفرکه همه ساله از ARDS جان سالم به در مي برند سنگين است ، ضروري است که پزشکان مراقبتهاي اوليه خدمات مستمر براي اين بيماران را شروع و هماهنگ کرده، بر آن نظارت داشته باشند. پزشکان بايد وضعيت عملکردي را در پيگيري بيمارستاني ارزيابي نمايند و اطمينان حاصل کنند که از منابع تيم مراقبتهاي بهداشتي چند بعدي (به عنوان مثال درمانهاي فيزيکي وحرفهاي، پرستاري توانبخشي، مراقبت بهداشتي خانه، همکاران فوق تخصص) براي بهبود سلامت و عملکرد مطلوب استفاده ميشود. علاوه بر اين، پزشکان مراقبتهاي اوليه بايد براي اختلال در سلامت رواني غربالگري انجام دهند و در صورت نياز درمان را شروع کرده يا ارجاع دهند.
ساعت : 1:29 am | نویسنده : admin
|
مطلب بعدی