سازه‌های فضاکار
صفحه اصلی جستجو تماس با ما ثبت کالا

سازه‌های فضاکار

[ مشاهده نسخه اصلي ]

امروزه با پيشرفت علوم و تكنولوژي نيازها و خواسته هاي جديدي در زمينه مهندسي سازه های فلزی رخ نموده و نیز افزايش جمعيت جوامع بشري علاقه به داشتن فضاهاي بزرگ بدون حضور ستون هاي مياني خواهان بسيار پيدا كرده است .در اين راستا از اوايل قرن حاضر تعدادي از متخصصين مجذوب قابليت هاي منحصر بفرد سازه هاي فضاكار گشته و پاسخ بسياري از نيازهاي جديد را در اين سازه ها جسته اند .


سازه های فضاکار عمدتاً دارای فرم بدیع مستوی یا منحنی در فضا بوده و با واحدهای حتی المقدور یکسان در الگویی تکرار شونده احداث می‌شوند.

به طوریکه اشاره شد، درسازه های فضاکار، ترکیب مجموعۀ تاشه و فرم هندسی، بارهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییرمکانهای سازه در یک صفحه قرار نگرفته و از آن فراتر رفته و به سه بعد گسترش مییابند. در عمل، سازه های فضاکار به گروههایی از سازه ها، عمدتاً شامل شبکه های تخت، چلیکها، گنبدها، دکلها، شبکه های متشکل از کابلها، سازه های غشایی، سازه های تاشو، سازه های کشبستی و نظایر آنها اطلاق میگردد. سیستمهای نوین متشکل از عناصر کششی و فشاری خود متعادل کنندۀ کشبستی امروزه از جذبۀ زیادی برخوردارند. سازه های فضاکار شکلهای گوناگون و متنوع به خود گرفته و از انواع متفاوت مصالح مانند فولاد، آلومینیوم، چوب، بتن آرمه، مصالح مختلط و مواد پلاستیکی مسلح با انواع فیبرها، شیشه و ترکیبات این مصالح در ساخت سازه های فضاکار بهره گیری می‌شود. سازه های فضاکار را میتوان به شرح زیر نیز طبقه بندی نمود (پروفسور نوشین، 1998). این طبقه بندی به بحثهای بعدی، از جمله شناسایی سازه های فضاکار مشمول بخشی از آیین نامه حاضر که در مرحلۀ اولویت کاری قرار داده شده است، مدد می‌رساند:

به منظور روشن ترشدن امرکه در حوزۀ فراگیری پیش بینی شدۀ آیین نامه ذیمدخل خواهد بود، به اختصار به تشریح سازه های فضاکار با طبقه بندی فوق مبادرت می‌شود (پروفسور نوشین، 1998)

شبکه های تک لایۀ تخت

شبکه عبارت است از سیستم سازه ای مشتمل بر یک یا تعدادی افزونتر لایۀ متشکل از مجموعه ای از اعضا. یک شبکۀ تک لایه یا شبکۀ تخت، متشکل است از اعضای تیر با اتصالات صلب (با قابلیت انتقال لنگر قابل ملاحظه) که در آن تمامی اعضا به نحوی مطلوب طراحی، اجرا و در درون صفحۀ واحدی هم بندی شده اند. معمولاً بارهای بیرونی وارد بر چنین شبکۀ تختی، از نوع نیروهای متعامد بر صفحۀ شبکه و لنگرهای اعمال شونده حول محورهای مارّ بر صفحه می‌باشند. تحت تأثیر چنین نیروهایی، تغییرمکان های حاصله در امتداد خارج از صفحه، مؤلفۀ قابل ملاحظه ای خواهند داشت. بنابراین اگرچه اعضای تیر در صورتیکه به نحومطلوب طرح و اجرا شده باشد (و در صورت صرفنظر نمودن از بعد قایم آنها) و تقریباً در درون یک صفحه واقع میگردند، ولی بارهای مؤثر و تغییرمکان های حاصله در امتداد عمود بر صفحه، مؤلفه های قابل توجه داشته و در نتیجه رفتار مجموعه تنها با ملحوظ داشتن سه بعد قابل بررسی است. تاشه های متداول شبکه های تخت شامل الگوهای دوراهی ، سه راهی و چهارمسیره است. الگوهای دو راهی به عنوان ساده ترین تاشه ها متشکل از دو مجموعه از تیرهای متقاطع می باشند که در دو راستای معمولاً متعامد به موازات خطوط مرزی (شبکه راست گوشه) یا با زاویۀ تورب نسبت به مرزها (شبکۀ قطری) امتداد مییابند. در طراحی تاشه مناسب یک شبکۀ تخت (تکلایه) برای کاربرد ویژه، پس از بررسی گزینه های متفاوت و شناسایی ویژگیهای هر یک، با در نظرگرفتن شکل، نوع مقاطع تیر، نوع مصالح، موقعیت، وضعیت و شرایط تکیه گاهها و خطوط مرزی و شیوۀ ساخت، امکان اتّخاذ تصمیم منطقی در طراحی فراهم خواهدشد.

شبکه های دولایه

شبکۀ دولایه، از دولایه اعضای موازی تشکیل میگردد که به وسیلۀ اعضای موسوم به جان به یکدیگر متّصل می‌شوند. هنگامی که از چنین شبکه ای به عنوان پوشانۀ سقف با شیب اندک استفاده گردد، یکی از لایه های شبکه، لایۀ رویین و دیگری لایه زیرین نامیده می‌شود.

در حالاتی که از چنین شبکه هایی به عنوان دیواره های سازه بهره گیری شود، یکی از لایه های شبکه را لایۀ بیرونی و دیگری را لایۀ درونی، در مقایسه با موقعیت مرجع، می‌نامند.

شبکه های چندلایه

شبکه ها با ساختار چندلایه افزایش فاصلۀ بین لایه های رویین و زیرین را ممکن و به این ترتیب امکان پوشاندن دهانه های وسیعتر با مصالح بالنسبه سبک را فراهم میآورند. در این حالت، وظیفۀ عمدۀ لایه های میانی کاهش طول مؤثر اعضای جان می‌باشد.

تفاوت اساسی رفتار شبکه های تک لایه و چندلایه

تفاوت اساسی بین رفتار شبکه های تک لایۀ تخت و شبکه های دو یا چندلایه، عبارت است از آنکه شبکه های تک لایۀ تخت تحت تأثیر رفتار خمشی مسلط بوده و اعضای آنها عمدتاً لنگر خمشی حول محورهای واقع در درون صفحه، نیروی برشی (در امتداد عمود بر صفحۀ شبکه) و گشتاور پیچشی (حول محور درون صفحه) را تجربه می‌نمایند، حال آنکه نیروهای داخلی اعضا در شبکه های دو و چندلایه عمدتاً از نوع نیروهای محوری هستند.

شبکه های دو گونه

از گروه هایی از شبکه های دو گونه به طور متداول بهره گیری گسترده به عمل آمده است:

- شبکه های تخت بتن آرمه یکپارچه با دال فوقانی یا شبکه متقاطع فولادی مختلط با بتن درجای فوقانی.

- نمونه های متنوعی از شبکه های دو یا چندلایۀ فولادی ساخته شده که لایۀ رویین آنها در دال بتنی محصور یا اصولاً دال بتنی نقش لایۀ رویین را ایفا می‌نماید.

- همچنین حالات گوناگونی از شبکه های دو یا چندلایه با رفتار توأم با اجزا و عناصر غشایی - پوسته ای متصور است. سازه های فضاکار دو گونه ای که از شبکه های متشکل از اعضای منفصل با عملکرد توأم با دالها و پوسته های بتنی مسلح تشکیل گردیده اند، به طور متداول به سازه های فضاکار مختلط موسوم گردیده اند. همچنین سازه های فضاکار مشبکی را که با اجزای غشایی به صورت در هم آمیخته عمل می‌نمایند، سازه های فضاکار دوگانه می‌نامند.

لازمۀ آنکه سازۀ فضاکار از نوع دوگونه باشد، عملکرد لاینفک اجزای منفصل با اجزای پیوسته از دیدگاه سازه ای می‌باشد.

سازه های فضاکار چلیکی

یک چلیک از تبدیل یک شبکۀ تک لایه، دولایه یا چندلایه به فرم قوسی در یک جهت ایجاد میگردد و حاصل آن تشکیل تاشۀ چلیکی یک، دو یا چندلایه خواهد بود. سازه های فضاکار چلیکی گونه های همبندی متنوعی دارند که از هریک بسته به ویژگی های رفتاری در مقام مناسب، می توان بهره گیری نمود. مقطع عمومی یک سازۀ چلیکی ممکن است بخشی از دایره، بیضی یا سهمی باشد.

گنبدها

گنبد مشبک، یک سیستم سازۀ فضاکار است که شامل یک یا چند لایه (از اجزا) می‌باشد که در تمامی جهات به فرم قوسی در آمده اند. برخی از گنبدها دارای رویه ای ظاهری هستند که بخشی از یک سطح منفرد و واحد همانند کره را تشکیل میدهد و برخی دیگر متشکل از مجموعه ای از سطوح گنبدی شکل متفاوت می‌باشند.

در صورتیکه الگوی یک شبکه تخت را بر سطحی منحنی تصویر نموده و تطابق دهیم، گنبد شبکه گونۀ تک لایه ایجاد میگردد. در این نوع گنبدها باید دقت کافی برای حصول اطمینان از مقاومت مکفی خمشی - برشی علاوه بر مقاومت در مقابل نیروهای محوری و ممانعت از بروز پدیدۀ فروجهش به عمل آید. با توجه به نسبت خیز به دهانه، اتصالات گنبدهای تک لایۀ مشبک را باید چنان طراحی نمود که صلبیت به میزان مورد نظر تأمین گردد.

سازه های فضاکار مشبک دوگونۀ چلیکی و گنبدی

سازۀ فضاکار گنبدی و چلیکی مختلط متشکّل است از یک شبکۀ فلزی همراه با یک پوسته بتن آرمۀ در گیر شده که به منظور عملکرد توام و تفکیک ناپذیر باشبکۀ فلزی طراحی شده است. سازۀ فضاکار گنبدی و چلیکی دوگانه، شامل یک شبکۀ فلزی باربر و اجزای غشایی فعّال با عملکرد توأم سازه ای می‌باشد.

سایر تاشه ها

انواع سازه های فضاکار مورد اشاره سهم قابل ملاحظه ای از حالات کاربردی را در بر میگیرند و پاسخگوی بسیاری از نیازها می‌باشند. از جملۀ سایر کاربردهای سازه های فضاکار میتوان از برجهای مشبک، سازه های هرمی شکل، تاشه های سهموی، سازه های غشای نازک و شبکه های کابلی با فرمهای بدیع و گوناگون نام برد.

کاربردهای نوین سازه های فضاکار شبکه ای

 

در کاربرد سازه های فضاکار شبکه ای به نظر نمی رسد محدودیتی وجود داشته باشد و از این سازه ها تاکنون در کاربری های گوناگونی بهره گیری شده است. طبعاً استفادۀ بجا از سازه های فضاکار شبکه ای به معنی آن است که در کاربری موردنظر، از جمیع جهات و پس از مقایسه گزینه های سازه فضاکار شبکه ای با گزینه های انواع دیگر سیستم های سازه ای و بررسی مزایا و معایبگزینه ها از دیدگاه فنی و اقتصادی و سایر جنبه های ذیربط، گزینه های سازۀ فضاکار شبکه ای به عنوان گزینه یا گزینه های برتر انتخاب شده باشد. با توجه به سبکی وزن، صلبیت قابل ملاحظه و عملکرد سه بعدی سیستمهای سازه ای فضاکار، امکان احداث سازه های پوشش فضاهای سرپوشیدهای که در آن عملکرد معماری دهانه های آزاد نسبتاً طویلی را در دو امتداد متعامد ایجاب می‌نماید، به نحوه مطلوبی فراهم گردیده است. در عین حال، در صورتی که فرم به نحو شایسته درخدمت محتوای سازه ای قرار گیرد، کاربرد این سازه ها در بسیاری دیگر از پروژه های متنوعی که تاکنون کمتر در احداث آنها از سازه های فضاکار شبکه ای بهره گیری شده است، واجد مزایای غیرقابل انکاری خواهد بود. از جمله، بهره گیری از سازه های فضاکار شبکه ای پیش ساخته در احداث و تولید انبوه سازه های مسکونی، اداری و تجاری سریع النصب و با دهانه های آزاد نسبتاً قابل ملاحظه، بازسازی بافتهای دارای ارزش تاریخی  فرهنگی، سکوهای دریایی، سازه هایصنعتی و برجهای انتقال نیرو و سازه های متنوع دیگر، به دلایل عدیده، زمینه های کاربرد نوین سازه های فضاکار شبکه ای را به میزان گسترده تر میسر خواهد ساخت. همچنین سازه فضاکار به دلیل صرفه جویی در میزان فولاد و مصالح مصرفی، گامی در جهت کاهش تخریب در منابع موجود در کره خاکی و محیط زیست به شمار می‌رود.

سازه‌های فضاکار مزیت‌هایی دارند که در ذیل به آنها اشاره می‌کنیم:

زیبایی

طراحی اجزاء سازه‌ای در این سیستم به گونه‌ای است که سیستم اجرا شده از چنان زیبایی برخوردار است که در اکثر پروژ ه‌های اجرا شده، سازه بصورت نمایان باقی می‌ماند، حتی در بسیاری از موارد جهت نماسازی‌ها از این سیستم استفاده می‌گردد.

امکان همزمانی اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی دیگر از آنجایی که روش‌های مختلفی برای بافت در این سیستم وجود دارد، امکان همزمانی اجرای این سیستم با دیگر فعالیت‌های ساختمانی بطور همزمان و بدون مزاحمت وجود خواهد داشت.

عبور تاسیسات از داخل سازه اجرا شده

فضای موجود بین لایه‌های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تاسیسات برقی و مکانیکی که می‌بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می‌سازد با این مزیت که این تاسیسات از حداقل دید برخوردار می‌باشد و هم چنین اتصال این قطعات و قطعات الحاقی دیگر نظیر تابلوها، نور افکن‌ها و ... به راحتی و در تمامی سطح ایجاد شده وجود خواهد داشت.

عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب

بواسطه پیش ساخته سازی اجزای سازه در کارخانه و پیچ و مهره‌ای بودن کلیه اتصالات هیچگونه عملیات جوشکاری در هنگام مونتاژ و نصب سازه بر روی قطعات انجام نمی‌پذیرد.

سبک بودن

علیرغم انچه که از شکل ظاهری این سستم به نظر می‌آید سازه اجرا شده بسیار سبک می‌باشد بطوریکه در مقایسه با دیگر سازه‌های ساختمانی در شرایط مساوی ترجیح داده می‌شود و از این سیستم در اضافه اشکوب‌ها و در زمین‌های با مقاومت خاک پایین استفاده فراوانی صورت می‌گیرد.

سرعت

استفاده از نرم‌افزارهای مختلف کامپیوتری و هم چنین نرم‌افزارهای خاص این سیستم که توسط متخصصین این شرکت طراحی وآماده شده است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قعات در مرحله تولید و روش‌های متعددی که در زمان اجرای سازه فضایی توسط نیروهای مجرب این شرکت بکار گرفته می‌شود.

هزینه پایین در دهانه‌های بزرگ

ارزان تر بودن این سیستم در مقایسه با سایر سیستم‌های سازه‌ای به خصوص در سالن‌های با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه‌ای نموده که با توجه به سایر مزیت‌های آن دارای توجیه اقتصادی می‌باشد.

امکان بازکردن و بستن مجدد سازه

از آنجایی که رد طول عملیات نصب سازه هیچگونه عملیات جوشکاری صورت نمی‌گیرد و کلیه اتصالات در سازه اصلی وقطعات الحاقی بصورت پیچ و مهره‌ای صورت می‌گیرد لذا سازه اجرا شده این قابلیت را دارا می‌باشد که بطور کامل مونتاژ گردد و در محل دیگر به همان شکل دیگری تنها با تغییرات اندکی در قطعات سازه‌ای نصب شود.

تولید قطعات در کارخانه

ساخت و تولید قطعات سازه در کارخانه،کنترل کیفیت و دقت بسیار بالایی را موجب خواهد شد که این امر خود دقت وکیفیت بالا در کل سازه اجرا شده را به همراه خواهد داشت.

تغییر در فضای ایجاد شده

به واسطه قابلیت خاصی که این سیستم سازه ای دارا می‌باشد کاهش و یا افزایش سطح سازه فضایی اجرا شده از هر طرف و به هر شکل تغییر محل تکیه گاهها با حفظ سازه قبلی با رعایت نکات طراحی به راحتی امکان‌پذیر می‌باشد که این مطلب امکان فوق العاده‌ای را در سالن‌های تجاری و صنعتی جهت طرح‌های توسعه ایجاد می‌نماید که از این نظر با هیچ نوع از سازه‌های دیگر قابل مقایسه نیست.

ضریب ایمنی بالا

درجه نامعینی بالای این سیستم، ژیچ و مهره‌ای بودن اتصالات و سهولت کنترل کیفیت قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه‌ای قطعات بصورت پیش ساخته عواملی است که ضریب اطمینان و ایمنی سازه را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد.

ایجاد سقف افقی در فضایی داخلی

ایجاد سقف افقی در داخل سالن‌ها از دیگر مزیت این سیستم می‌باشد که علاوه بر زیبایی نسبت به سیستم‌هایی نظیر سوله در مصرف انرژی جهت گرمایش و سرمایش فضای داخل حداکثر صرفه جویی را موجب می‌گردد.



SAKHT BAZAR