Физика дар илми масолеҳи сохтмонӣ
Пендахулуан
Физика як соҳаи илм аст, ки хосиятҳо ва падидаҳои коинотро меомӯзад. Дар заминаи илми масолеҳи сохтмонӣ, физика нақши муҳим мебозад. Фаҳмидани принсипҳои физика ба муҳандисон ва меъморон имкон медиҳад, ки сохторҳои бехатар, самаранок ва пойдорро тарҳрезӣ ва созанд. Дар ин мақола муҳокима карда мешавад, ки чӣ гуна принсипҳои физика дар илми масолеҳи сохтмонӣ, аз механика ва термодинамика то хосиятҳои мавод, татбиқ мешаванд.
Механикаи маводҳо
Қонунҳо ва татбиқи Нютон дар сохтмон
Яке аз муҳимтарин принсипҳои асосии физика дар илми масолеҳи сохтмонӣ қонунҳои Нютон мебошад. Қонуни аввали Нютон ба инерсия дахл дорад, ки маънои онро дорад, ки объект дар ҳолати оромӣ ё дар ҳаракати якхела дар хати рост боқӣ мемонад, агар ба он қувваи беруна таъсир нарасонад. Дар сохтмони биноҳо, ин маънои онро дорад, ки сохторҳо бояд тавре тарҳрезӣ шаванд, ки ба борҳои беруна, ба монанди шамол, заминларза ё дигар борҳои динамикӣ тоб оваранд.
Қонуни дуюми Нютон мегӯяд, ки шитобёбии объект ба қувваи ба он татбиқшаванда мутаносиб ва ба массаи он мутаносиб аст (F = ma). Дар заминаи биноҳо, муҳандисони сохтмонӣ ин қонунро барои тарҳрезии унсурҳои бино, ба монанди чӯбҳо, сутунҳо ва таҳкурсӣ барои муқовимат ба қувваҳои таъсиррасон ба онҳо истифода мебаранд. Масалан, ҳангоми тарҳрезии пул, муҳим аст, ки қувваҳои гуногун, аз қабили борҳои воситаҳои нақлиёт, шамол ва заминларзаро ба назар гирем ва боварӣ ҳосил кунем, ки сохтор метавонад ба ин қувваҳо бе фурӯпошӣ тоб оварад.
Қонуни ҳифзи энергия
Қонуни нигоҳдории энергия мегӯяд, ки энергияро наметавон тавлид ё нобуд кард; онро танҳо аз як шакл ба шакли дигар табдил дод. Дар илми масолеҳи сохтмонӣ, ин принсип бо роҳҳои гуногун, ба монанди таҳлили самаранокии гармии биноҳо ва системаҳои гармидиҳӣ ва хунуккунӣ, татбиқ мешавад. Масалан, дар тарҳрезии биноҳои каммасрафи энергия (биноҳои сабз), муҳандисон принсипи нигоҳдории энергияро барои беҳтар кардани истифодаи энергия истифода мебаранд, масалан, бо истифода аз изолятсияи хуби гармӣ барои кам кардани талафоти гармӣ ё истифодаи панелҳои офтобӣ барои табдил додани энергияи офтоб ба нерӯи барқ.
Термодинамика дар масолеҳи сохтмонӣ
Гузаронидани барқ, конвексия ва радиатсия
Термодинамика як соҳаи физика аст, ки робитаи байни гармӣ, энергия ва корро меомӯзад. Дар заминаи биноҳо, термодинамика дар тарҳрезии системаҳои HVAC (гармкунӣ, вентилятсия ва кондитсионер) ва интихоби масолеҳи сохтмонӣ муҳим аст.
Се усули асосии интиқоли гармӣ инҳоянд: гузаронандагӣ, конвексия ва радиатсия. Ноқилият интиқоли гармӣ тавассути мавод аст ва ҳангоми баррасии изолятсияи бино муҳим аст. Масалан, маводҳои изолятсия ба монанди пашми шишагӣ ё полистирол барои кам кардани интиқоли гармӣ тавассути деворҳо ва боми бино истифода мешаванд.
Конвексия интиқоли гармӣ тавассути ҳаракати моеъ, одатан ҳаво, мебошад. Дар ин ҳолат, вентилятсияи дуруст метавонад ба танзими ҳарорати дохили бино тавассути таъмини ҷараёни самараноки ҳаво мусоидат кунад. Ҷараёни хуби ҳаво инчунин барои пешгирии мушкилот ба монанди намӣ ва қолаб, ки метавонад ба сохторҳои бино зарар расонад, муҳим аст.
Радиатсия интиқоли энергияи гармӣ дар шакли мавҷҳои электромагнитӣ мебошад. Масалан, тирезаҳо бо шишаи тунук қабатдор метавонанд барои кам кардани гармии аз нури офтоб гирифташуда истифода шаванд ва ҳамзамон ба ворид шудани нури табиӣ имкон диҳанд. Ин технология бо номи шишаи Low-E (Low Emissivity) маълум аст.
Қонуни дуюми термодинамика
Қонуни дуюми термодинамика мегӯяд, ки интиқоли гармӣ аз минтақаҳои дорои ҳарорати баланд ба минтақаҳои дорои ҳарорати паст худ аз худ ба амал меояд ва ҳеҷ гоҳ баръакс намешавад. Дар заминаи биноҳо, ин қонун, масалан, барои тарҳрезии системаҳои муассири изолятсия истифода мешавад. Бо дарки тарзи интиқоли гармӣ, муҳандисон метавонанд сохторҳоеро тарҳрезӣ кунанд, ки талафоти гармиро дар зимистон ба ҳадди ақалл мерасонанд ва аз афзоиши гармии аз ҳад зиёд дар тобистон пешгирӣ мекунанд.
Хусусиятҳои моддӣ
Стресс ва шиддат
Вақте ки мавод таҳти таъсири қувва қарор мегирад, он шаклашро тағйир медиҳад ё деформатсия мешавад. Шиддат ва деформатсия мафҳумҳои асосӣ дар фаҳмидани тарзи рафтори маводҳо дар зери бор мебошанд. Шиддат қувваест, ки ба як воҳиди масоҳат таъсир мерасонад, дар ҳоле ки деформатсияест, ки мавод дар посух ба ин фишор аз сар мегузаронад.
Ҳар як мавод маҳдудияти мушаххаси фишор дорад, ки агар аз ҳад зиёд шавад, боиси деформатсияи доимӣ ё ҳатто шикастан мегардад. Дар сохтмон, интихоби маводе муҳим аст, ки метавонад фишори интизоршударо бе вайроншавӣ тоб оварад. Масалан, пӯлод аксар вақт дар сохтмон аз сабаби қувваи баланди кашиш истифода мешавад, дар ҳоле ки бетон дар муқовимат ба фишори фишурда бартарӣ дорад.
Модули чандирӣ
Модули чандирӣ, ки онро модули Янг низ меноманд, ченаки сахтии мавод аст. Он нишон медиҳад, ки мавод ҳангоми фишор чӣ қадар деформатсияи чандирӣ (баргардонидашаванда)-ро аз сар мегузаронад. Маводи дорои модули чандирии баланд, ба монанди пӯлод, нисбат ба маводе, ки модули чандирии паст дорад, ба монанди чӯб, дар ҳамон сатҳи фишор деформатсияи камтарро аз сар мегузаронад. Фаҳмидани модули чандирӣ дар тарҳрезии сохторӣ муҳим аст, то боварӣ ҳосил шавад, ки маводи истифодашуда мувофиқи мақсад кор мекунад.
Устувории энергия ва мавод
Мафҳуми дигари муҳими физика дар илми мавод энергия ва устувории маводҳо мебошад. Энергияе, ки мавод метавонад пеш аз шикастан ҷаббида гирад, ченаки муҳими устувории он мебошад. Маводҳои сохтмонӣ, ки метавонанд пеш аз шикастан миқдори зиёди энергияро ҷаббида гиранд, устувортар ва бехатартар ҳисобида мешаванд. Масалан, пӯлод қобилияти баланди ҷабби энергия дорад, ки онро барои сохторҳое, ки бояд ба борҳои динамикӣ тоб оваранд, ба монанди пулҳо ё биноҳои баланд, хеле мувофиқ мегардонад.
Моеъҳо дар сохтмон
Динамикаи моеъ
Динамикаи моеъ як соҳаи физика аст, ки ҳаракати моеъҳо (моеъҳо ва газҳо) ва қувваҳои таъсиррасонро ба онҳо меомӯзад. Дар робита бо биноҳо, ин, масалан, дар тарҳрезии системаҳои дренажӣ ва системаҳои HVAC муҳим аст. Принсипи Бернулли, ки изҳор медорад, ки афзоиши суръати моеъ бо коҳиши фишор ҳамроҳ аст, аксар вақт дар тарҳрезии системаҳои вентилятсия барои таъмини ҷараёни оптималии ҳаво истифода мешавад.
Гидростатика ва обногузарии биноҳо
Гидростатика омӯзиши моеъҳо дар ҳолати оромӣ мебошад. Принсипҳои асосии гидростатика, ба монанди фишори гидростатикӣ, дар тарҳрезии сохторҳои обногузар муҳиманд. Масалан, ҳангоми тарҳрезии таҳкурсӣ дар зери сатҳи обҳои зеризаминӣ, муҳандисон бояд фишори оберо, ки ба сохтор таъсир мерасонад, ба назар гиранд ва боварӣ ҳосил кунанд, ки маводҳои истифодашуда метавонанд ба ин фишор бидуни ихроҷ тоб оваранд.
Penutup
Физика дар илми масолеҳи сохтмонӣ нақши муҳим дорад. Дарки принсипҳои асосии физика на танҳо дар тарҳрезии сохторҳои бехатар ва самаранок, балки дар интихоби маводҳои мувофиқ барои истифодаҳои гуногун низ кӯмак мекунад. Аз механикаи маводҳо то термодинамика ва динамикаи моеъ, истифодаи физика дар сохтмони муосир кафолат медиҳад, ки биноҳои оянда қавитар, пойдортар ва аз ҷиҳати экологӣ тозатар хоҳанд буд. Бо рушди технологӣ ва таҳқиқоти пайваста, мо метавонем дар оянда татбиқи инноватсионии принсипҳои физикаро дар ҷаҳони сохтмон интизор шавем.
