تفاوت سازه فضایی با سازه فضاکار

سازه فضاکار ( سازه فضایی )، یک سیستم سازه‌ای است که اعضای خطی در آن به نحوی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند که نیروها بصورت سه بعدی منتقل می شوند.

سازه-فضایی-سازه-فضاکار

سازه‌ای که اصولا رفتار سه بعدی داشته باشد بطوری که نتوان رفتار کلی آن را با استفاده از یک یا چند مجموعه مستقل دو بعدی تقریب زد سازه فضاکار گفته می‌شود.

در ادامه سعی می‌شود با بررسی مزیت‌ها و معایب سازه‌های فضاکار شناخت انواع آن چگونگی بهره گیری را مشخص کنیم.

سازه فضاکار و سازه فضایی ویژگی‌های مثبت زیادی دارد. از جمله:

  • هزینه را کم می کند
  •  مقاومت را بالا می برد
  •  عملکرد بسیار خوبی در برابر زلزله دارد
  • سبک بودن از ویژگی های منحصر به فرد آن است
  •  درجه نامعینی بالا

روش های ساخت سازه فضاکار

روش های انتخاب شده برای ساخت یک سازه فضاکار به رفتار انتقال بار و جزییات ساختاری آن بستگی دارد به طوری که تمام نیازهای کیفیتی ، ایمنی و سرعت در ساخت و ساز را برآورده کند.

معیار و روش کاری که با آن سازه ها فضاکار ساخته شده، روش اتصال تک به تک اعضای سازه بهم بوده و قدرت و استحکام قاب تا زمانی که شکل آن تشکیل شود باید در نظر گرفته شود. روش های ساخت سازه فضاکار عبارت اند از روش اسکافلد ، روش مونتاژ بلوک و روش بالا بردن که در زیر به تفکیک هری ک از آن ها شرح داده می شوند.

  1. روش داربست (Scaffold method)
  2. روش مونتاژ بلوک (Block assembly method)
  3. روش بالا بردن (Lift up method)

توضیح هر یک از روش های نام برده شده

در این بخش به بررسی روش های داربست، مونتاژ بلوک و روش بالا بردن می پردازیم.

روش داربست (Scaffold method)

در این روش عناصر سازه را به صورت تک به تک در مکان و در تراز واقعی ساخت جمع آوری کرده و اعضا و مفصل ها و یا قطعات کوچک پیش ساخته را متقیما بر روی محل نهایی ساخت جمع و سوار می کنند.

داربست کامل انجام دادن معمولا نیاز به چنین نصبی را دارد. بعضی مواقع فقط از داربست کردن جزیی استفاده می شود اگر نصب پایه های سازه فضایی از قبل انجام شده باشد. در این روش اعضای سازه در کارگاه ساخته شده و سپس به محل ساخت انتقال داده می شوند و نیاز به تجهیزات سنگین برای بالابردن ندارند.

روش مونتاژ بلوک (Block assembly method)

در این روش سازه فضایی را در محل ساخت به قطعات کوچک و تکی بر روی نقشه در می آوریم. این قطعات روی زمین ساخته شده و سپس در مکان نهایی آن ها بر روی تکیه گاه های موقت قرار می دهیم. هرچه کار بیشتری روی زمین انجام دهیم، حجم کار در ارتفاع برای جمع آوری سازه کمتر می شود.

این روش برای شبکه های دولایه ای مناسب است که سختی و رفتار مقاوم در برابر بار آن ها به طور قابل توجهی بعد از تبدیل شدن به قطعات کوچک تر تغییر نکند.

روش بالا بردن (Lift up method)

در این روش اتصال سازه تماما روی زمین انجام داده می شود. بنابر این اکثر کارها می توانند قبل از بالا بردن سازه انجام گیرد که این کار منجر به بالا رفتن کیفیت و کارایی می شود.

برای دهانه های کوتاه و متوسط سازه فضایی را می توان با چند جرثقیل بالا برد. برای سازه هایی با دهانه بزرگ پایه های موقتی به عنوان تکیه گاه و وینچ های الکتریکی به عنوان قدرت بالا برندگی مورد استفاده قرار می گیرد. تمام سازه می تواند به روی هوا انتقال داده شده و چرخیده شود و سپس در مکان نهایی خودش قرار داده شود. این روش می تواند برای شبکه های دو لایه مورد استفاده قرار گیرد.

انواع سازه های فضایی

انواع سازه فضاکار به سه دسته تقسیم می شوند که ضمن اشاره به آنها، به توضیح آنها نیز می پردازیم.

تعریف براساس خمیدگی

  •  سازه فضاکار تخت: در این نوع سازه، لایه زمین کاملا صاف می باشد. همچنین این سازه ها می توانند دارای یک یا چند لایه باشند که دو لایه آن بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. این شبکه های چند لایه به وسیله عناصری به هم متصل می شوند. در آشیانه هواپیما از این نوع استفاده می شود.
  • چلیک: این نوع سازه به قوسی نیز معروف است و دارای انحنا می باشد. بعد از اجرای نمای درونی و بیرونی به مانند کمانی از یک دایره است. بیشترین کاربرد این نوع سازه در سطوح مستطیلی مانند دالان است. انتهای چلیک باید قوی باشد و این قدرت را از تیر، تیر و ستون و شکل خورشیدی می توان انجام داد.
  • گنبدی: در استادیوم ها و فضاهای بزرگ و وسیع از این نوع سازه ها استفاده می شود. این سازه به دو نوع نیم کره و بیضوی تقسیم می شوند. کاربرد دیگر این سازه ها در نورگیر ساختمان است.

گنبد یک سیستم سازه ای مشتمل یک یا چند لايه المان است که در همه جهات انحنا یافته اند.سطح گنبد ممکن است به صورت بخشی از یک سطح، نظیر کره یا مخروط، یا قسمت هایی از سطوح مختلف باشد و اگر سازه های چلیکی در دو جهت انحنا داشته باشند گنبد به وجود می آید.

ارتفاع گنبدها باید از حدود ۱۵٪ قطر پایه بیشتر باشد. معمولا ۲۰٪ قطر پایه اقتصادی ترین حالت می باشد. در دهانه بزرگ بصورت کره کامل ساخته می شود.

 بر اساس تعداد لایه ها

  1. سازه فضایی تک لایه: تمام اجزا در یک لایه جا نمایی می شوند.
  2. سازه فضایی دولایه: در این نوع سازه سازه ها اجزا با فاصله مشخص از هم در دو صفحه موازی قرار می گیرند. المان های عمودی متصل به گره ها ارتباط بین دو لایه را برقرار می سازند.
  3. سازه فضایی سه لايه: اجزا که در سه لایه موازی با یکدیگر قرار دارند به صورت مورب به یکدیگر متصل شده اند. در نتیجه باعث کاهش طول اجزا مورب می شود.

سازه-فضاکار-space frame

مشخصه های سازه فضاکار و سازه فضایی

در این بخش به بررسی مشخصه های سازه فضاکار می پردازیم. به طور کلی می توان از مشخصه های مهم سازه فضایی به موارد زیر اشاره کرد

  • سرعت بالا در اجرا و نصب
  • سرعت در تولید
  • ایجاد فضای بسیار مناسب برای هرگونه معماری داخلی و معماری متنوع
  • مقاومت بسیار خوب در مقابل کمانش
  • مقاومت بسیار بالا و مناسب در برابر آتش سوزی
  • استفاده از پوشش های مناسب و سبک

مزایای سازه فضاکار

  1. سختی: سازه های فضاکار معمولا به اندازه کافی سخت می باشند. علی رغم وزن سبک آن ها.
  2. سبک بودن: این اکثرا به دلیل آن است که اجزا بکار برده شده بصورت فضایی توزیع شده اند.
  3. یکپارچگی: قاب های فضاکار دارای یکپارچگی در شکل هندسی و اجزای تشکیل دهنده آن است.
  4. تقسیم بار روی تمام اعضا: اولین مزیت سازه های فضایی مشارکت اغلب اعضای سازه در تقسیم و توزیع بار است.
  5. نصب تاسیسات: به دلیل وجود فضای باز بین دو لایه شبکه های فضایی
  6. نصب تاسیسات مکانیکی و الکتریکی و کانال های هوا در ارتفاع به سادگی امکان پذیر است.
  7. مقاومت: شبکه های فضایی سازه های مقاومی هستند.
  8. زیبایی هم از جمله مزایای سازه فضایی می باشد.
  9. نیازی به عملیات جوشکاری در هنگام نصب نیست.
  10. در دهانه‌های بزرگ هزینه آن پایین است.
  11. امکان باز و بسته کردن مجددا سازه وجود دارد.
  12. ضریب ایمنی بالایی دارد.

دلایل شهرت ناگهانی سازه های فضاکار

دلایل شهرت ناگهانی سازه های فضاکار

در ادامه قصد داریم به 5 مورد از دلایل شهرت ناگهانی سازه های فضاکار سازه فضایی یا همان سازه فضاکار بپردازیم :

  • سازه های فضایی از قطعه های پیش ساخته استاندارد تشکیل می‌یابند
  • در صورت توليد انبوه ، قیمت این قطعات بسیار پایین می‌آید.
  • یکی از مهم‌ترين خصوصيات سازه فضاکار، قابليت پوشش سطح های وسیع بدون ایجاد مانع و همچنين قابليت پوشانيدن دهانه‌های بسیار بلند است.
  • سادگی و در عین حال زیبایی ظاهری این سازه‌ها توجه بسیاری از مهندسین معمار را به سوی خود جذب می‌کند.
  • با پيشرفت تکنولوژی مهندسین و طراحان انواع جدیدی از اتصال های ارزان قیمت را اختراع کرده اند
  •  از آنجا که سازه‌های فضاکار از نظر استاتیکی نامنظم هستند
  • تحليل دستی آنها با استفاده از روش‌های دقیق کار بسیار دشواری است که امروزه این مشکل هموار شده است.
  • دانشمندان پس از آزمایش های فراوان به مقاومت بسيار زياد انواع سازه فضاکار در مقابل بارگذاری‌های سنگین متمرکز یا نامتقارن پی برده‌اند.

نگاهی گذرا به کاربردهای سازه فضاکار

سازه فضایی کاربردهای گسترده ای دارد. در این بخش نگاهی گذرا به کاربردهای سازه های فضایی در جامعه می اندازیم.

  • سینماها از جمله مکان هایی هستند که امکان استفاده از سازه فضاکار وجود دارد.
  • مراکز خرید و بازارها
  • ایستگاه های اتوبوس در کلان شهرها
  • ایستگاه های راه آهن
  • ترمینال های مختلف یکی از بهترین محل ها برای استفاده از سازه فضاکار می باشند.
  • باشگاه های ورزشی به طوری که بیشتر باشگاه های ورزشی از سازه فضایی بهره برده اند.
  • سالن‌های کارخانه های مختلف
  • مراکز مختلف تفریحی و فرهنگی
  • پارکینگ های طبقاتی
  • ساله های سخنرانی و تجمع
  • دکل های  انتقال نیرو، برج های مخابرات، ساختمان های مختلف و…