سازه های فضایی/Space Structures

سازه های فضایی

سازه فضاکار چیست؟

سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه های آن در دو جهت گسترش یافته اند و اعضای آن در دوجهت گسترش یافته اند واعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قراردارند.این سازه ها از مدولهای یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می گردند.سازه فضا کار،به مجموعه سازه های مشابهی اطلاق می شود که شامل شبکه ها، طاقها،برجها،شبکه های کابلی،سیستمهای پوسته ای و غشایی،سازه های تا شونده و ترکیبات کشی بستی می شود.این تعریف،یک تعریف ریخت شناسانه از سازه های فضاکار است.

یک قاب فضایی یا سازه فضایی، عبارت است از سازه ای که از اجزای خرپا مانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته اند.قابهای فضایی برای پوشش دادن دهانه هایی که تکیه گاه کم تعدادی دارند به کار می روند.چون در قابهای فضایی،همچون خرپاها از مثلث استفاده می شود،لنگرهای خمشی،به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می گردند که این خود باعث مستحکم بودن قابهای فضایی می شود.

اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رود که این دو اصطلاح از لحاظ کلمه ای مترادفند؛ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه ای اطلاق می شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.

یک قاب فضایی ساده

ساده ترین نوع قابهای فضایی به این گونه است که هرم هایی با سقف تخت و با استفاده از میله ها یا آلومینیومی یا فولادی میله ای شکل ساخته شوند.در بیشتر مواقع،این نوع از قابها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی است که در کنار هم قرار گرفته اند.نوع دیگر قابهای فضایی که دارای استحکام بیشتری نیز هست،به صورت هرم های چهاروجهی به هم پیوسته اجرا می شوند.در این حالت،همه اعضای محوری قاب،دارای طول یکسانی هستند. از نظرفنی،این نوع از قاب فضایی،مانند یک شبکه برداری یا یک خرپای هشت گانه است.در انواع دیگر قابها نیز،با تغییر دادن طول اعضای محوری، شکل کلی سازه به صورت انحناء یا اشکال هندسی دیگر تغییر می یابد.

کاربرد سازه های فضاکار

قابهای فضایی در ساختمانهای مدرن کاربرد فراوانی دارند. این نوع از قابها بیشتر در سقفهایی با دهانه های بزرگ در ساختمانها مدرن تجاری و صنعتی دیده میشوند.سیستم های سازه فضاکار در سازه هایی که در آنها احتیاج به پوشش دهانه های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:

آشیانه هواپیماها،سالنهای کارخانه ها، پوشش استادیوم های ورزشی،باشگاه های ورزشی،پارکینگ های طبقاتی،مراکز فرهنگی و تفریحی،تالارهای تجمع و سخنرانی،سالن اجتماعات،سینماها،آمفی تئاترها،مراکز خرید(بازارهای خرید)،ایستگاههای راه آهن،ترمینالها و اهداف بسیار دیگربکارمی رود.سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی چون دکلهای انتقال نیرو،برج های مخابراتی،برج های ذخیره آب،بشقابهای مخابراتی و رادیویی،نیز کاربرد دارند.

انواع سازه فضاکار

الف-سازه های فضاکار از لحاظ مصالح

ب-سازه های فضاکار از لحاظ ساختار سازه های فضاکار از لحاظ ساختار

شبکه های دو لایه

شبکه های دولایه یکی از مهمترین و متداول ترین انواع سازه های فضاکار به شمار می روند.این نوع سازه ها از دو صفحه عناصر که این دو صفحه که با یکدیگر موازی و توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل اند تشکیل شده است.

شبکه های سه لایه

شبکه های سه لایه از دو صفحه بالا و پایین و یک صفحه میانی تشکیل شده اند که هر یک از صفحات بالا و پایین توسط اعضای میانی به صفحه میانی متصلند.این شبکه ها در مواقعی به کار می روند که سازه دارای دهانه خیلی بزرگی باشد و ارتفاع شبکه دو لایه جوابگو قیود آن نباشد.به عنوان مثال:ایستگاه راه آهن جمهوری اسلامی ایران-تهران، نماز جمعه   تهران -دانشگاه تهران

سازه های چلیکی

اگرشبکه ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه های چلیکی نامیده می شود.این بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل بکار برده می شوند.

سازه های گنبدی:

در صورتی که شبکه ای در دو جهت دارای انحناء باشد،سازه گنبدی نامیده می شود. در ساخت گنبدها سعی بر آن است که اعضا دارای یک اندازه باشد اما به هر حال تعداد انواع اعضا زیاد خواهد بود.برای ایجاد ساختار گنبدی کافی است یک شبکه را(به هر شکل دلخواه) روی یک کره تصویر نمود.

سازه های تاشو

این نوع سازه ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و کاربرد عمده آنها در مکانهایی است که به دلیل محدودیتها جوی،مکانی،زمانی و مصالح،ساخت دیگر سازه ها امکانپذیر نباشد.سازه های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه ها و مناطق سیل و زلزله زده بکار می رود.

سازه های بادشو

سازه هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی یا پلاستیکی ساخته می شوند و در مواقع استفاده با پمپ باد می شوند.

سازه های ماهواره ایی

سازه هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته می شوند و کاربرد آنها در سازه های ماهواره ای،خطوط انتقال نیرو و برج های مخابراتی است.

سازه های پل های فضاکار

پل هایی هستند که از خرپاهای مرکب فضایی ساخته می شوند.این نوع پل ها برای دهانه های بزرگ بعد از پل های کابلی در درجه اهمیت اند.

مزایا سازه های فضاکار

زیبایی:

طراحی اجزاء سازه ای در این سیستم به گونه ای است که سیستم اجرا شده از چنان زیبایی بر خوردار است که در اکثر پروژه های اجراشده،از چنان زیبایی بر خوردار است که در اکثر پروژه های اجرا شده،سازه بصورت نمایان باقی می ماند،حتی در بسیاری از مورد جهت نماسازی ها از این سیستم استفاده می گردد.

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 به طور همزمان و بدون مزاحمت وجود خواهد داشت. عبور تاسیسات از داخل سازه اجرا شده:

فضای موجود بین لایه های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تاسیسات برقی و مکانیکی که می بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می سازد با این مزیت که این تاسیسات از حداقل دید بر خوردار می باشد و هم چنین اتصال این قطعات و قطعات الحاقی دیگر نظیر تابلوها،نور افکن ها و... به راحتی و در تمامی سطح ایجاد شده وجود خواهد داشت.

نصب:

عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب بواسطه پیش ساخته سازی اجزای سازه در کارخانه ، پیچ و مهره ای بودن کلیه اتصالات هیچگونه عملیات جوشکاری در هنگام مونتاژ ونصب سازه بر روی قطعات انجام نمی پذیرد.

سبک بودن:

علی رغم آنچه که از شکل ظاهری این سیستم به نظر می آید سازه اجرا شده بسیار سبک می باشد به طوریکه در مقایسه با دیگر سازه های ساختمانی در شرایط مساوی ترجیح داده می شود و از این سیستم در اضافه اشکوبها و در زمین های با مقاومت خاک پایین استفاده فراوانی صورت می گیرد.

سرعت:

استفاده از نرم افزارهای مختلف کامپیوتری و هم چنین نرم افزارهای خاص این سیستم که توسط متخصصین این شرکت طراحی و آماده شده است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قطعات در مرحله تولید و روشهای متعددی که در زمان اجرای سازه فضایی توسط نیروهای مجرب این شرکت بکار گرفته می شود.

هزینه پایین در دهانه های بزرگ

ارزان تر بودن این سیستم در مقایسه با سایر سیستم های سازه ای به خصوص در سالنهای با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه ای نموده که با توجه به سایر مزیتهای آن دارای توجیه اقتصادی می باشد.