امروزه با توجه به
استفاده روز افزون از سازه های فضاکار و با بوجود آمدن نرم افزارها در عرصه مهندسی
عمران (سازه)، نوآوری
هایی در زمینه طراحی و ساخت سازه های فضاکار صورت گرفته به نحوی که امروزه در دنیا
شاهد محبوبیت روزافزون این نوع سازه ها هستیم و این محبوبیت ناشی از قابلیت منحصر
بفرد این سازه ها است که عبارت است از پوشش دهانه های بزرگ به جلوه های زیبا، وزن کم،
سادگی تولید، سرعت نصب و… است. از طرفی با پیشرفت علم و تکنولوژی نیازها و
خواسته های جدید در زمینه مهندسی سازه رخ داده است.
امروزه با توجه به استفاده روز افزون از
سازه های فضاکار و با بوجود آمدن نرم افزارها در عرصه مهندسی عمران (سازه)، نوآوری هایی در زمینه طراحی و ساخت سازه های فضاکار صورت گرفته به
نحوی که امروزه در دنیا شاهد محبوبیت روزافزون این نوع سازه ها هستیم و این
محبوبیت ناشی از قابلیت منحصر بفرد این سازه ها است که عبارت است از پوشش دهانه
های بزرگ به جلوه های زیبا، وزن کم، سادگی تولید، سرعت نصب و… است. از طرفی با پیشرفت علم و تکنولوژی نیازها
و خواسته های جدید در زمینه مهندسی سازه رخ داده است.
عامل زمان اهمیت بیشتری یافته و باعث روی
آوردن به سازه های پیش ساخته شده است، همچنین با افزایش جمعیت، جوامع بشری علاقه
به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی از جمله مراکز خرید و سوپرمارکت
ها، مساجد، پل ها و سازه هایی که در مدار زمین قرار می گیرند نظیر بشقاب مخابراتی
اشاره کرد. این نوع سازه ها بدلیل اشکال بسیار متنوع
از جمله گنبدی، چلیکی، قوسی، شبکه ای مسطح دو یا چند لایه و… دارای جذابیت
فراوان هستند. در این مقاله سعی شده است کلیاتی مفید و
قابل کاربرد در زمینه سازه های فضاکار اجمالاً بیان شود تا مورد استفاده دانشجویان
قرارگیرد.:
امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی نیازها
و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه رخ نموده است. عامل زمان در ساخت سازه ها اهمیت دوچندان یافته و این امر
گرایش به سازه های پیش ساخته را افزایش داده است همچنین با افزایش جمعیت بشری
علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیاری پیدا کرده
است. در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی
از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاکار گشته پاسخ بسیاری از
نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست
یافته اند. با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه
با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای که با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه
های فضاکار در کانون متخصصین و دانشجویان قرار دارد. در این مقاله منظور از عبارت سازه فضاکار سیستم های اسکلت
فلزی بوده که از بافت تعدادی زیادی المان یا مدول با شکلهای استاندارد به یکدیگر
تشکیل می شوند و نهایتاً یک سیستم سبک و با صلبیت زیاد را ایجاد می کنند. سازه های فضاکار در اشکال بسیار متنوعی
ساخته می شوند که مهمترین آنها عبارتند از : شبکه های مسطح دو یا چند لایه، چلیک
ها، گنبدها و قوس ها. علاوه بر این،
سازه های فضاکار دارای بافتار متنوعی نیز می باشند. بدین ترتیب که با تغییر در آرایش المان ها می توان بافتار
جدید ایجاد کرد و بدیهی است که کارایی هر بافتار باید در مقایسه با بافتارهای دیگر
سنجیده شود. مثالهای متعددی از سازه های فضاکاری که
در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد؛ استادیوم های ورزشی، مراکز فرهنگی، سالن
های اجتماعات، مراکز خرید، ایستگاه های قطار، آشیانه های هواپیما ها، مراکز
تفریحی، برجهای رادیویی و…
۲-تعریف و تاریخچه سازه های فضاکار:
به سازه ای که اصولا رفتار سه بعدی داشته
باشد، به طوریکه به هیچ ترتیبی نتوان رفتار کلی آن را با استفاده از یک یا چند
مجموعه مستقل دوبعدی تقریب زد، سازه فضاکار نامیده می شود. با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی برخی از قوس ها
و گنبدهای آجری گذشته نیز جزء سازه های فضاکار محسوب می شوند، اما در اینجا منظور
سازه های سه بعدی خاص هستند که معمولاً دارای اعضای مستقیم با اتصالات صلب یا
مفصلی می باشند.
۳- انواع سازه های فضاکار :
الف) شبکه های تخت : به ترکیب یک سیستم
یک یا چند وجهی با لایه های واحد شبکه گفته می شود. شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده
است می باشد. شبکه های تخت می توانند دارای یک، دو یا
سه و حتی چند لایه باشند، ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه های دولایه از دو صفحه موازی که
بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند. یک نمونه استفاده از این شبکه ها در آشیانه هواپیما است. زمانی که اعضا در شبکه دولایه طویل شوند
برای جلوگیری از خطرکمانش کردن از شبکه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به
اینکه نیمی از هزینه های سازه های فضاکار را پیوندها تشکیل می دهند این نوع سازه
ها اغلب غیر اقتصادی است. نکته دیگری که در طراحی شبکه های دولایه و اکثر سازه های فضاکار باید در
نظرگرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن ستون ها در داخل شبکه قرار
می گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه ها
در اطراف کنسول داشته باشیم.
ب) شبکه های چلیک : به شبکه ای که در یک
جهت دارای انحنا باشد، چلیک می گویند. این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضاً فاقد
ستون می باشند و روی لبه های چلیک که به تکیه گاه متصل است، قرار می گیرند. چلیک ها دارای محور می باشند. اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل
صلب است. چلیک ها اغلب به شکل ترکیبی استفاده می
شوند و تیرکمری نقش ترکیب کردن چلیک ها به یکدیگر را بازی می کنند. نکته ای که در طراحی این نوع سازه ها
باید در نظرگرفت این است که انتهای چلیک باید قوی باشد و این تقویت را می شود
بوسیله تیر، و تیروستون و شکل خورشیدمانند انجام داد. انواع چلیک ها عبارتند از : چلیک اریبی، چلیک لملا با مقاطع
بیضی گون، سهمی گون، هذلولی گون و… .
اگر شبکه ای در دو جهت دارای انحنا باشد،
گنبد نامیده می شود. شاید رویه یک گنبد
بخشی از یک کره یا یک مخروط با اتصال چندین رویه باشد. گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های
بسیار بزرگ تا حدود ۲۵۰ متر مورد استفاده قرار می گیرند. ارتفاع گنبد باید بزرگتر از ۱۵% قطر پایه گنبد باشد. گنبدها دارای مرکز هستند. از انواع گنبدها می توان گنبد از نوع
دنده ای اشاره کرد که در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مسیله شلوغی
اعضا در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسیله بهتر است که برخی از دنده
های نزدیک رأس، حذف شود. گنبد دیگری به نام اشفدلر ( مهندس آلمانی ) وجود دارد که تعداد زیادی از این
نوع گنبدها بعد از قرن ۱۹ توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است. از ایرادات این گنبد می توان به مسیله
شلوغی اعضا در رأس اشاره کرد، که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارایه می شود.
نمونه دیگر از گنبدها، گنبد لملا است. این گنبد را می توان به نوعی ترکیبی از
یک یا چند حلقه که با یکدیگر متقاطع هستند، دانست. از نمونه دیگر گنبدها می توان به گنبدهای دیامتیک و گنبدهای
حبابی و ژیودزیک اشاره کرد. اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتماً صلب هستند. از لحاظ پخش منظم نیرو، گنبدهای ژیودزیک، دیامتیک و حبابی
بسیار مناسب هستند.
۴- امتیازات سازه های فضاکار :
امروزه در سراسر دنیا سازه های فضاکار به
سرعت در حال پذیرش و مقبولیت در بین طراحان و مهندسین سازه می باشند، این امر را
نمی توان فقط مرهون جذابیت و زیبایی بیشتر این سازه ها دانست، بلکه دلایل متعددی
که در ذیل به پاره ای از آنها اشاره می شود در گسترش محبوبیت این سازه ها موثر
بوده است :
· جذابیت و زیبایی بیشتر و قابلیت ساخت
انواع فرمهای دلخواه
· ذخیره مقاومتی بیشتر به دلیل داشتن
درجات نامعینی بالا در مقایسه با سایر سازه های متداول.
· سختی و صلبیت زیاد این سقف ها قابلیت
استثنایی برای حمل بارهای بزرگ متمرکز و غیر متقارن بوجود می آورد.
· سیستم های فضاکار برای پوشش سالن های بزرگ اجتماعات، سالن
های نمایشگاهی، ورزشگاه ها، آشیانه هواپیما، کارخانه های صنعتی، مساجد و به طور کلی
تمام سازه هایی که به نحوی محدودیت تکیه گاه های میانی دارند، ایده ال بوده و در
این موارد از نظر جلوه های ظاهری و مسایل سازه ای حالت منحصربفردی را نسبت به سایر
سیستم های جایگزین ایجاد می کند.
· اکثر سیستم های فضاکار پیش ساخته بوده و قطعات مورد نیاز
آنها انبوه سازی می شوند به همین دلیل این سیستم ها معمولاً به سادگی و در زمان
کوتاهی تولید و نصب می شوند.
· در آخر می توان گفت که اصلی ترین علت گسترش روز افزون سازه
های فضاکار در جهان، اقتصادی تر بودن این سیستم ها است.
|
سازه های فضایی فضاکار
سازه های فضایی شکلهای هندسی منظمی هستند که در کنار یکدیگر تکرار شده و با اتصال مکرر این
اجزا شبکه ای مستحکم و یکپارچه با ساختاری سه بعدی ایجاد می کنند . این اجزا از
المانهای طولی با مقطع های مربعی ، دایره ای ، مثلثی و ... ) و اتصالهایی که هر
روز بر انواع آنها افزوده می شود تشکیل می شود . جنس المانهای طولی متنوع بوده و
بسته به نوع مصرف آنها متغیر خواهد بود ولی معمولاً از انواع پلاستیک و پروفیل ، فولاد
و آلومینیوم استفاده می شود
به عنوان نمونه هایی از این نوع
سازه ها در ایران ، پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران را می
توان نام برد . البته این نوع سازه پدیده خیلی جدیدی نیست ، زیرا گراهام بل طرحهایی از
شبکه های منظم هندسی که کاربرد ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود . همچنین
آلاچیقهای عشایر محلی ایران ، سبکی مانند این نوع سازه ها دارند ولی در دهه 60 میلادی
بود که این نوع سازه ها به صورت موضوعی بین اللملی و قابل بحث مطرح شد به طوری که
اولین کنفرانس بین اللملی سازه های فضایی ( فضاکار ) در سال 1966 در دانشگاه ساری
انگستان برگزار شد .
دلیل شهرت ناگهانی چه می تواند
باشد ؟ سازه های فضایی چه خصوصیاتی دارند که همه کشورها به آن روی آورده اند ؟
این سوال چند جواب می تواند داشته باشد :
1- سازه های فضایی از قطعه های پیش
ساخته استاندارد تشکیل می یابند که در صورت تولید انبوه ، قیمت این قطعات بسیار
پایین می آید . این قطعات توسط کارگران نیمه ماهر قابل نصب هستند .
2- یکی از مهمترین خصوصیات سازه های فضایی ، قابلیت پوشش سطحهای وسیع بدون ایجاد مانع و همچنین قابلیت پوشانیدن دهانه های بسیار بلند است که برای استفاده در امر ساختن
استادیوم های ورزشی ، سالنهای چند منظوره ، آشیانه های هوایی ، سقف
استخرها و ... ایده آل است .
3- سادگی ولی در عین حال زیباییظاهری
این سازه ها توجه بسیاری از مهندسین معمار را به خود جلب کرده ، به طوری که قبل از
مهندسین ساختمان ، این آرشیتکتها بودند که به این نوع سازه روی آوردند و تنوع
بسیار وسیع آن ، که بویژه با پیشرفت علم کامپیوتر و ایجاد برنامه گرافیکی جدیدی بر آن
افزوده شده ، قدرت خلاقیت بسیار زیادی به طراح می بخشد .
4- دانشمندان پس از آزمایشهای زیاد ،
به مقاومت بسیار زیاد انواع مختلف سازه های فضایی در مقابل
بارگذاریهای سنگین متمرکز یا نامتقارن پی برده اند . سازه های فضایی دارای آنچنان
نیروی پایداری و مقاومت نهایی هستند که سازه را قادر به تحمل بارگذاری موضعی بیش
از حد میکند . تجربه نشان می دهد که انواع ویژه ای از شبکه های فضایی حتی در صورت
صدمه دیدن ، به صورت ناگهانی فرو نمی ریزند و این ویژگی ، در صورت بروز حریق و
انفجار ، اهمیت بیشتری دارد .
همچنین استحکام این قابهای فضایی ،
امکان جابجایی بعضی از ستونها را بدون ایجاد نقض ساختمانی می آورد .
5- با پیشرفت تکنولوژی ، مهندسین و طراحان ، انواع جدیدی از اتصالهای ارزان قیمت را اختراع کرده
اند که اتصال چند قطعه را در فضا توسط کارگران نیمه ماهر بدون هیچ مشکلی
ممکن می سازد .
6- از انجا که سازه های فضایی از نظر
استاتیکی نامعین هستند بنابراین تحلیل دستی آنها با استفاده از روشهای دقیق ، کار بسیار
دشواری است . این امر یکی از دلایل معوق ماندن طرحهای سازه های فضایی در گذشته بوده
است ، ولی امروزه با استفاده از کامپیوترهای الکترونیکی و رورشهای ریاضی نوین
، امر تحیلی سازه بسیار سریعتر و دقیق تر از گذشته صورت می گیرد . همچنین استفاده
از روشهای نوین طراحی بهینه سازه با حداقل مصالح را امکان پذیر می سازد و سازه
، دست بالا طراحی نمی شود .
از آغاز پیدایش سازه های فضایی
اشکال بسیار گوناگونی به انواع آن افزوده شده که دارای طبقه بندی جامع ذیل است :
1- داربستهای اسکلتی ( Skeleton Frameworks )
2- سیستمهای پوسته تحت تنش ( Stressed Skin Systems )
3-سازه های معلق ( Suspended Structures )
4- سازه های هوای فشرده ( Pneumatic
Structures )
در انواع این سازه ها ، اتصالهای مختلف که در طی مدت زمان طولانی تکمیل شده اند به کار
گرفته می شوند و اکثر آنها شکل ظاهری بسیار ساده ای دارند . با استفاده از
این اتصالها امکان ساختن این سازه ها به صورت دو و یا چند لایه وجود می آید و با
استفاده از قطعات پیش ساخته می توان سازه های عظیمی را با هزینه کم و به آسانی ایجاد
کرد .
یک نمونه از سیستمهای موفق ، سیستم گوی و لوله ( mero ) است که
اتصالهایش گوی هایی با 18 سوراخ است که از جهات مختلف عضو می پذیرد و قدرت عمل
زیادی را به طراح و سازنده می بخشد . یک نمونه جالب از سازه های دو لایه ، ساختمان
نمایشگاه واقع در سائوپولو ، برزیل است که محوطه ای به مساحت 260 در 260 متر مربع را
با تکیه بر 25 ستون و با استفاده از 48000 عضو لوله ای آلومینیومی پوشش می دهد .
نمونه جالب دیگری از کاربرد سازه های فضاکار قابل جداشدن ، پارکینگ هیترو لندن است .
این پارکینگ قابلیت تحمل 325 اتومبیل را داشته و استفاده از آن بسیار اقتصادی است .
این نمونه ، تصور اکثر افراد را مبنی بر اینکه شبکه های فضایی فقط برای مسقف
کردن محوطه بکار می روند را باطل می سازد . نمونه دیگر ، آشیانه هواپیما در لندن است
که دهانه ای به طول 138 متر دارد . این سقف باید لوازمی به وزن حدود 700 تن را
تحمل کند که 300 تن آن متحرک و شامل چندین دستگاه جرثقیل است که امکان تعمیرات و
نگهداری هواپیما را به سهولت فراهم می آورد .
|
|
|
|
|
space structure سازه های فضا کار
space
structure سازه های فضا کار
سازه های فضایی بعلت پخش نیرو در
جهات مختلف از استحکام توام با سبکی استثنایی برخوردار می
یاشد.به نحوی که وزن آنها 35% از سازه های متداول کمتر است و بعلت استفاده حداکثر از
سیستم پیش ساختگی از سرعت ساخت و نصب بیشتری برخوردار می باشد و بعلت یکپارچگی
میتوان کلیه سازه و تاسیسات مربوطه را در تراز زمین سوار کرده و سپس سقف را بالا برده
و نصب کرد.
سازه فضایی با گسترش فضای باز بدون ستونها مترادف است که این
امر راندمان فضا را بسیار بالا می برد(تا 25%) و این گسترش در هر دو بعد براحتی
میسر است .
شکل منتظم سازه های فضایی نمای خوش آیندی را عرضه می دارد که به
لحاظ معماری با ارزش می باشد و از این روست که بسیاری از معماران در سالنها و مراکز
اجتماعات و غیره از سقف کاذب استفاده نکرده و خود سازه را به نمایش می گذارند.
امروزه با پیشرفت علوم و تكنولوژی
نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه رخ نموده است . عامل زمان در ساخت سازه ها
اهمیت دوچندان یافته و این امر گرایش به سازه های پیش ساخته را افزایش داده است
همچنین با افزایش جمعیت بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی
خواهان بسیاری پیدا كرده است . در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب
قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاكار گشته پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در
این سازه ها جسته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافته اند . با
انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای كه با
گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاكار در كانون متخصصین و دانشجویان
قرار دارد. در این مقاله منظور از عبارت سازه فضاكار سیستم های اسكلت فلزی بوده كه
از بافت تعدادی زیادی المان یا مدول با شكلهای استاندارد به یكدیگر تشكیل می
شوند و نهایتا یك سیستم سبك و با صلبیت زیاد را ایجاد می كنند . سازه های فضاكار در
اشكال بسیار متنوعی ساخته می شوند كه مهمترین آنها عبارتند از : شبكه های مسطح دو
یا چند لایه ، چلیك ها ، گنبدها و قوس ها . علاوه بر این ، سازه های فضاكار دارای
بافتار متنوعی نیز می باشند . بدین ترتیب كه با تغییر در آرایش المان ها می
توان بافتار جدید ایجاد كرد و بدیهی است كه كارایی هر بافتار باید در مقایسه با
بافتارهای دیگر سنجیده شود . مثالهای متعددی از سازهای فضاكاری كه در دنیا و ایران
ساخته شده است وجود دارد ؛ استادیوم های ورزشی ، مراكز فرهنگی ، سالن های اجتماعات ،
مراكز خرید ، ایستگاه های قطار ، آشیانهای هواپیما ها ، مراكز تفریحی ، برجهای
رادیویی و .....
2-تعریف و تاریخچه سازه های فضاكار:
به سازه ای كه اصولا رفتار سه بعدی داشته باشد ، به طوریكه به هیچ ترتیبی نتوان رفتار
كلی آن را با استفاده از یك یا چند مجموعه مستقل دوبعدی تقریب زد ،
سازه فضاكار نامیده می شود . با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی برخی از قوس
ها و گنبدهای آجری گذشته نیز جزو سازه های فضاكار محسوب می شوند ، اما در اینجا
منظور سازه های سه بعدی خاص هستند كه معمولا دارای اعضای مستقیم با اتصالات صلب یا
مفصلی می باشند.
3- انواع سازه های فضاكار :
الف) شبكه های تخت : به تركیب یك سیستم یك یا چند وجهی با لایه های واحد شبكه گفته می شود .
شبكه مسطح تركیبی از یك دو وجهی كه با تیرهای واحد متصل شده است می باشد .
شبكه های تخت می توانند دارای یك ، دو یا سه و حتی چند لایه باشند ، ولی بیشتر به صورت
دو لایه مورد استفاده قرار می گیرند. شبكه های دولایه از دو صفحه موازی كه بوسیله
عناصری به هم متصل گردیده اند تشكیل می شوند . یك نمونه استفاده از این شبكه ها در
آشیانه هواپیما است . زمانی كه اعضا در شبكه دولایه طویل شوند برای جلوگیری از
خطركمانش كردن از شبكه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینكه نیمی از هزینه
های سازه های فضاكار را پیوندها تشكیل می دهند این نوع سازه ها اغلب غیر اقتصادی
است . نكته دیگری كه در طراحی شبكه های دولایه و اكثر سازه های فضاكار باید در
نظرگرفت این است كه برای توزیع بهتر نیرو و كششی شدن آن ستون ها در داخل شبكه قرار
می گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه ها
در اطراف كنسول داشته باشیم .
ب) شبكه های چیلك : به شبكه ای كه
در یك جهت دارای انحنا باشد ، چلیك می گویند . این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی
دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیك كه به تكیه
گاه متصل است ، قرار می گیرند . چلیك ها دارای محور می باشند . اگر چلیك یك لایه
باشد اتصالات به شكل صلب است . چلیك ها اغلب به شكل تركیبی استفاده می شوند و
تیركمری نقش تركیب كردن چلیك ها به یكدیگر را بازی می كنند . نكته ای كه در طراحی این
نوع سازه ها باید در نظرگرفت این است كه انتهای چلیك باید قوی باشد و این
تقویت را می شود بوسیله تیر ، و تیروستون و شكل خورشیدمانند انجام داد . انواع چلیك ها
عبارتند از : چلیك اریبی ، چلیك لملا با مقاطع بیضی گونه ، سهمی گون ، هذلولی گون و ..... .
اگر شبكه ای در دو جهت دارای انحنا باشد ، گنبد نامیده می شود .
شاید رویه یك گنبد بخشی از یك كره یا یك مخروط با اتصال چندین رویه باشد . گنبدها
سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد
استفاده قرار می گیرند . ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15% قطر پایه گنبد باشد .
گنبدها دارای مركز هستند . از انواع گنبدها می توان گنبد از نوع دنده ای اشاره كرد كه
در صورتیكه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مسئله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود
كه برای اجتناب از این مسئله بهتر است كه برخی از دنده های نزدیك راس حذف شود .
گنبد دیگری به نام اشفدلر ( مهندس آلمانی ) وجود دارد كه تعداد زیادی از این نوع
گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است . از ایرادات این گنبد می
توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره كرد ، كه برای حل این مشكل همان راه حل بالا
ارائه می شود . نمونه دیگر از گنبدها ، گنبد لملا است . این گنبد را می توان به
نوعی تركیبی از یك یا چند حلقه كه با یكدیگر متقاطع هستند ، دانست . از نمونه دیگر
گنبدها می توان به گنبدهای دیامتیك و گندهای حبابی و ژئودزیك اشاره كرد. اتصالات در
گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتما صلب هستند . از لحاظ پخش منظم نیرو ، گنبدهای
ژئودزیك ، دیامتیك و حبابی بسیار مناسب هستند .
4- امتیازات سازه های فضاكار :
امروزه در سراسر دنیا سازه های فضاكار به سرعت در حال پذیرش و
مقبولیت در بین طراحان و مهندسین سازه می باشند ، این امر را نمی توان فقط مرهون
جذابیت و زیبایی بیشتر این سازه ها دانست ، بلكه دلایل متعددی كه در ذیل به پاره ای
از آنها اشاره می شود در گسترش محبوبیت این سازه ها موثر بوده است :
· جذابیت و زیبایی بیشتر و قابلیت ساخت انواع فرمهای دلخواه
· ذخیره مقاومتی بیشتر به دلیل داشتن درجات نامعینی بالا در مقایسه با سایر سازه های متداول .
· سختی و صلبیت زیاد این سقف ها قابلیت استثنایی برای حمل بارهای بزرگ
متمركز و غیر متقارن بوجود می آورد.
· سیستم های فضاكار برای پوشش سالن
های بزرگ اجتماعات ، سالن های نمایشگاهی ، ورزشگاه ها ، آشیانه هواپیما ، كارخانه های
صنعتی ، مساجد و به طور كلی تمام سازه هایی كه به نحوی محدودیت تكیه گاه های میانی
دارند ، ایده ال بوده و در این موارد از نظر جلوه های ظاهری و مسائل سازه ای حالت
منحصربفردی را نسبت به سایر سیستم های جایگزین ایجاد می كند .
· اكثر سیستم های فضاكار پیش ساخته
بوده و قطعات مورد نیاز آنها انبوه سازی می شوند به همین دلیل
این سیستم ها معمولا به سادگی و در زمان كوتاهی تولید و نصب می شوند.
· در اخر می توان گفت كه اصلی ترین علت گسترش روز افزون سازه های فضاكار در جهان ، اقتصادی تر
بودن این سیستم ها است .
|
|
سازه های فضايی دارای مشخصات ومزايای زير می باشد:
- قابليت ساخت با دهانه
100 متر بدون ستون فرعی
-
قطعات از پيش ساخته شده که بطور دقيق توسط کامپيوتر طراحی شده اند.
-
صرفه
جويی در زمان بخاطر سرعت نصب
-
سبکی همراه با حفظ شکل اوليه در پايه ها وپی
-
قابل انعطاف در شکل: تخت، منحنی، گنبد، طاق استوانه ای، هرم، سهمی گون و...
-
آسانی
در تثبيت سقف های ناهموارونصب وسايل روشنايی،عبورلوله های تهويه ، کابل کشی ونصب
پله.
-
مقاوم در برابر زلرله ، همانطور که در زلزله اخير کيوتوژاپن نشان داده شد.
-
مقاوم
در برابر زنگ خوردگی بخاطر گالوانيزه بودن تمام اجزاء.
-
زيبا وجذاب وقابليت کروم اندود شدن تمام اجزاء.
-
سازه
های فضايی ميرو ايران ساختار های اقتصادی باکيفيت بالا را برای ساختمانهای با سقف
وسيع که حداقل اتصال به اجزاء داخلی را دارند فراهم می کند.
-
ويژگی
منحصربفرد سيستم سازه های فضايی طراحی ابداعی گوی و لوله های اتصال می باشد که
برای نصب در محل بسيار آسان وسريع می باشند.اين سيستم شامل اجزاء راست به همراه
گوی های فلزی و اتصالات شامل غلاف، مخروط و پيچ با کشش بالا می باشد.هرکدام از
اجزاء که برای اتصالات مورد استفاده قرار می گيرد در کارخانه ما بادقت و کنترل
کيفيت بالا ساخته می شود.
-
تمامی سازه های فضايی بطور مجزا بااستفاده از نرم افزار کامپيوتری طراحی می شود.
برای هر پروژه طراحی منحصربفرد آن انجام می شود.
|
زيبايي
|
|
طراحي اجزاء سازه اي در اين
سيستم به گونه اي است كه سيستم اجرا شده از چنان زيبايي برخوردار است كه در اكثر پروژ ه هاي اجرا شده ، سازه بصورت نمايان
باقي مي ماند ، حتي در بسياري از موارد جهت نماسازي ها از اين سيستم استفاده مي گردد .
|
|
|
|
|
|
|
امكان همزماني اجراي سازه فضايي با عمليات ساختماني ديگر
|
|
از آنجايي كه روش هاي مختلفي
براي بافت در اين سيستم وجود دارد ، امكان همزماني اجراي اين سيستم با ديگر فعاليت هاي ساختماني بطور همزمان و بدون مزاحمت
وجود خواهد داشت .
|
|
|
|
سبك بودن
|
|
عليرغم انچه كه از شكل
ظاهري اين سستم به نظر مي آيد سازه اجرا شده بسيار سبك مي باشد بطوريكه در مقايسه با ديگر سازه هاي ساختماني در شرايط مساوي
ترجيح داده مي شود و از اين سيستم در اضافه
اشكوب ها و در زمين هاي با مقاومت خاك پايين استفاده فراواني صورت مي گيرد .
|
|
|
|
|
|
|
سرعت
|
|
استفاده از نرم افزارهاي
مختلف كامپيوتري و هم چنين نرم افزارهاي خاص اين سيستم كه توسط متخصصين اين شركت طراحي وآماده شده است در مرحله طراحي
استفاده از ماشين آلات اتوماتيك و نيمه
اتوماتيك در توليد قعات در مرحله توليد و روش هاي متعددي كه در زمان اجراي سازه فضايي توسط نيروهاي مجرب اين شركت بكار گرفته مي
شود .
|
|
|
|
ضريب ايمني بالا
|
|
درجه نامعيني بالاي اين
سيستم ، ژيچ و مهره اي بودن اتصالات و سهولت كنترل كيفيت قطعات و اتصالات و ساخت كارخانه اي قطعات بصورت پيش ساخته عواملي است
كه ضريب اطمينان و ايمني سازه را به ميزان قابل ملاحظه اي افزايش مي دهد .
|
|
|
|
|
|
|
عبور تاسيسات از داخل سازه اجرا شده
|
|
فضاي موجود بين لايه هاي
سازه فضايي اجرا شده محل مناسبي را جهت عبور تاسيسات برقي و مكانيكي كه مي بايستي در سطح سالن پراكنده شود فراهم مي سازد با اين
مزيت كه اين تاسيسات از حداقل ديد برخوردار مي باشد و هم چنين اتصال اين قطعات و
قطعات الحاقي ديگر نظير تابلوها ، نور افكن ها و ... به راحتي و در
تمامي سطح ايجاد شده وجود خواهد داشت .
|
|
|
|
تغيير در فضاي ايجاد شده
|
|
به واسطه قابليت خاصي كه اين
سيستم سازه اي دارا مي باشد كاهش و يا افزايش سطح سازه فضايي اجرا شده از هر طرف و به هر شكل تغيير محل تكيه گاهها با حفظ
سازه قبلي با رعايت نكات طراحي به راحتي امكان پذير مي باشد كه اين مطلب امكان فوق
العاده اي را در سالن هاي تجاري و صنعتي جهت طرح هاي توسعه ايجاد مي نمايد كه از اين
نظر با هيچ نوع از سازه هاي ديگر قابل مقايسه نيست .
|
|
|
|
|
|
|
عدم استفاده از عمليات جوشكاري در هنگام نصب
|
|
بواسطه پيش ساخته سازي اجزاي
سازه در كارخانه و پيچ و مهره اي بودن كليه اتصالات هيچگونه عمليات جوشكاري در هنگام مونتاژ و نصب سازه بر روي قطعات
انجام نمي ژذيرد .
|
|
|
|
امكان باز كردن و بستن مجدد سازه
|
|
از آنجايي كه رد طول عمليات
نصب سازه هيچگونه عمليات جوشكاري صورت نميگيرد و كليه اتصالات در سازه اصلي وقطعات الحاقي بصورت پيچ و مهره اي صورت مي گيرد
لذا سازه اجرا شده اين قابليت را دارا مي باشد كه بطور كامل مونتاژ گردد و در محل
ديگر به همان شكل ديگري تنها با تغييرات اندكي در قطعات سازه اي نصب شود .
|
|
|
|
|
|
|
توليد قطعات در كارخانه
|
|
ساخت و توليد قطعات سازه
در كارخانه ، كنترل كيفيت و دقت بسيار بالايي را موجب خواهد شد كه اين امر خود دقت وكيفيت بالا در كل سازه اجرا شده را به
همراه خواهد داشت .
|
|
|
|
امكان خلق اشكال مختلف معماري
|
|
قابليت ايجاد انواع اشكال
هنذسي مطابق با طرح هاي گوناگون معماري بوده كه اين قابليت به خصوص در طرح هاي با معماري خاص نسبت به ساير سيستم هاي سازه
اي جلوه گر ميگردد .
|
|
|
|
|
|
|
ايجاد سقف افقي در فضايي داخلي
|
|
ايجاد سقف افقي در داخل
سالن ها از ديگر مزيت اين سيستم مي باشد كه علاوه بر زيبايي نسبت به سيستم هايي نظير سوله در مصرف انرژي جهت گرمايش و سرمايش
فضاي داخل حداكثر صرفه جويي را موجب مي گردد .
|
|
|
|
هزينه پايين در دهانه هاي بزرگ
|
|
ارزان تر بودن اين سيستم
در مقايسه با ساير سيستم هاي سازه اي به خصوص در سالن هاي با دهانه بالا اين سيستم را تبديل به تنها گزينه اي نموده كه با
توجه به ساير مزيت هاي آن داراي توجيه اقتصادي مي باشد .
|
|
|
|
|
گسترش فضاي اجرا شده
|
|
قابليت گسترش فضاي اجرا
شده در هر جهت چه در حين اجرا و چه پس از اتمام كار و يا حتي پس از گذشت چند سال از ساخت با حداقل تغيير در سازه اجرا شده
قبلي و حداقل هزينه و زمان امكان پذير مي باشد .
|
|
|
|
اجراي انواع پوشش هاي محافظ
|
|
قابليت اجراي انواع پوشش
هاي محافظ بر روي قطعات نظير انواع رنگ ها و حتي آبكاري ها ، بواسطه محدود بودن ابعاد اعضاء متشكله سازه فضايي نيز از
ديگر قابليت هاي آن مي باشد .
|
|
|
سازه های فضایی شکلهای هندسی منظمی هستند که
در کنار یکدیگر تکرار شده و با اتصال مکرر این اجزا شبکه ای مستحکم و یکپارچه با
ساختاری سه بعدی ایجاد می کنند . این اجزا از المانهای طولی ( با مقطع های مربعی ،
دایره ای ، مثلثی و ... ) و اتصالهایی که هر روز بر انواع آنها افزوده می شود
تشکیل می شود .
جنس المانهای طولی متنوع بوده و بسته به نوع مصرف آنها متغیر خواهد بود ولی
معمولاً از انواع پلاستیک و پروفیل ، فولاد و آلومینیوم استفاده می شود
به عنوان نمونه هایی از این نوع سازه ها در ایران ، پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند
غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران را می توان نام برد . البته این نوع سازه پدیده
خیلی جدیدی نیست ، زیرا گراهام بل طرحهایی از شبکه های منظم هندسی که کاربرد
ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود . همچنین آلاچیقهای عشایر محلی ایران ، سبکی
مانند این نوع سازه ها دارند ولی در دهه 60 میلادی بود که این نوع سازه ها به صورت
موضوعی بین اللملی و قابل بحث مطرح شد به طوری که اولین کنفرانس بین اللملی سازه
های فضایی ( فضاکار ) در سال 1966 در دانشگاه ساری انگستان برگزار شد .
هندسه شبکه های
فضایی – تفکر در سه بعد :معماران و احتمالا بیش از
آنان مهندسان ، برای پوشش دهانه های مختلف به سازه های مسطح ازقبیل تیرها ،خرپاها
وقا ب های مسطح فکر میکنند .در بیشتر موارد در صورتی که طراحی به صورت سه بعدی
انجام شود و برای دهانه های متوسط و دهانه های بلند از سازه های فضایی استفاده
شود،مزایای بیشتری به دست می آید . در حقیقت همه سازه ها سه بعدی ودارای طول ،
ارتفاع و ضخامتند . اگر چه تیرها وخرپاهای مسطح اغلب رفتار سازه ای دو بعدی دارند
، اما این عناصرسازه ای به طور کلی در یک صفحه د ر برابر بارهای وارده مقاومت می
کنند. زمانی که دهانه سازه بیشتراز 10 متر میشود ، استفاده ازاعضای تیر د ر شبکه
تک لایه ای اقتصادی نیست و خرپاهای با جان باز با شبکه های ویرندیل ممکن است
جایگزین تیرهای توپر شود .
در این صورت سازه از دو شبکه موازی افقی که با یک الگوی عمودی یا مایل ازاعضای جان
واقع در بین دو صفحه شبکه به هم متصل شده اند ، تشکیل میشود . این سازه سه بعدی به
صورت کلی به عنوان شبکه های دو لایه یا شبکه های فضایی معرفی میشود ، همچنین اغلب
بسته به نوع مهار بندی بین دو لایه و روش های اتصال اعضا به عنوان قاب فضایی یا خرپای
فضایی شناخته می شوند . شبکه های دو لایه دلیل توانایی تقسیم وحمل بار در تمام
سازه است و به عنوان یکی از کاراترین و سبک ترین سیستم های سازه ای شناخته می شوند
.
عبارت " قاب فضایی " بیشتر توسط مهندسان و معماران برای توضیح انواع
گوناگونی از شبکه های دو لایه ای که حتی ممکن است بارها را توسط رفتارهای سازه ای
کاملا متفاوتی حمل کنند ، به کار می رود . انواع شبکه های فضایی به شرح زیر است
:1- شبکه های دو لایه با اعضای ما یل جان 2-شبکه های دو لایه بدون اعضای ما یل جان
حالت ( 1) بر اسا س رفتار خرپاها و سازه های کاملا مثلثی است که اغلب از میله هایی
با انتهای مفصلی یا اعضایی که مابین گره ها متصل شده اند ، تشکیل شده است . در این
نوع سازه ها که باید آن را خرپای فضایی نامید ، اگر بارها به طور مستقیم بر گره ها
وارد شود ، اعضای درون شبکۀ فضایی ، نیروی کششی یا فشاری محوری را تحمل می کنند
.درنوع (2) تقا طع اعضا به صورت قاب هاست وبه صورت مشابهی دارای اتصالات کاملا صلب
هستند و در برابر بارهای وارده همانند رفتار قاب ها مقاومت می کنند . این شبکه های
دو لایه قا ب فضایی واقعی هستند و اغلب به صورت پیش ساخته از مدول های سه بعدی
تشکیل شده و یا اینکه از طریق جوش دادن اعضای منفرد به یکدیگر در محل ساخته می
شوند . احتمالا کسب توانایی لازم برای تشخیص صحیح تفاوت های بین خرپای فضایی وقاب
فضایی ، برای معمار به اندازه یک مهندس مهم نیست .در کاربرد رایج ، اصطلاح "
قاب فضایی " اغلب به تمامی شبکه های فضایی اطلاق شده و بیشتر شامل سیستم های
مدولاری است که در واقع خرپای فضایی می باشند .
پایداری خرپای فضایی :اگر چه پایداری سازه خرپای فضایی بر اسا س شکل هندسی حاصل می
شود ، اما پایداری قاب های فضایی با اتصالات صلب ،بر اساس مقاومت خمشی اتصالات
سازه آن ها به دست می آید . برای شکل دادن پایداری یک خرپا با اتصالات مفصلی متشکل
از گره ها و اعضای محوری ، لازم است یک سازه مثلثی ساخته شود . در سازه خرپای
فضایی مفصلی سه بعدی ( متفاوت با آنچه به عنوان فرمول ماکسول و قانون فوپل شناخته
شده است ) که در آن ، شرایط زیر برای پایداری الزاما باید فراهم شود : n=3j – 6 n
= تعداد اعضای سازه J = تعداد گره های سازه6 = کمترین عدد به عنوان عکس العمل های تکیه
گاهی
از فرمول فوق می توان نتیجه گرفت اگر سازه ای دارای هندسه کاملا مثلثی نباشد ، با
تامین تکیه گاه های خارجی اضافی و کافی میتوان آن را پایدار کرد.
