سازه فضاکار
سازه فضایی یا سازه فضاکار به سازه ای گفته می شود 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 دو بعدی تقریب زد.
انواع سازه فضایی:
- تک لایه
- دو لایه
- سه لایه
- چلیکی
- گنبدی
- تاشو
- بادشو
- ماهواره ای
سازه فضاکار چیست؟
با این تعریف طیف وسیعی از سازه ها یعنی حتی برخی از قوس ها و گنبدهای آجری گذشته نیز جزو سازه های فضایی محسوب می شوند ، اما در اینجا منظور سازه های سه بعدی خاص هستند که معمولا دارای اعضای مستقیم با اتصالات صلب یا مفصلی می باشند.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 های فضایی در ایران ، پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران را می توان نام برد . البته این نوع سازه فضاکار پدیده خیلی جدیدی نیست ، زیرا گراهام بل طرحهایی از شبکه های منظم هندسی که کاربرد ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود. همچنین آلاچیق های عشایر محلی ایران ، سبکی مانند این نوع سازه ها ی فضاکار دارند ولی در دهه ۶۰ 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 ۱۹۶۶ در دانشگاه ساری انگستان برگزار شد.
سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه‌بعدی است که اعضای آن توسط سیستم اتصال که بسیار مورد اهمیت می‌باشد، به هم متصل می‌شود. سازه‌های فضاکار به طور گستردهای در سراسر دنیا ساخته و به‌کاربرده میشوند و مهمترین ویژگی این نوع سازه‌ها، دهانه‌ی بزرگ آنها است. به دلیل مزایای فراوان قاب‌های فضایی، این سازه‌ها در ساختمان‌های مدرن کاربرد بسیاری دارند. سیستم‌های اتصال در سازه‌های فضاکار از دیدگاه میزان صلبیت، روش اجرای اتصال و از دیدگاه مدول مبنا به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.
همچنین سیستم‌های اتصال در سازه فضاکار به صورت پیش‌ساخته می‌باشند. یکی از انواع رایج سیستم‌های اتصال، اتصال پرسی می‌باشد. در حال حاضر به منظور درک بهتر رفتار نوع خاصی از سیستم‌های اتصال در سازه‌های فضاکار موسوم به اتصال پرسی از برنامه عمومی المان محدود ABAQUS استفاده شد و در حالات و آرایش‌های گوناگون و با اعمال بارگذاری، مدل‌هایی سه‌بعدی شبیه‌سازی شد.
اتصالات مورد بررسی، در دو دسته‌ی TL و TLSR جای گرفتند. اتصال TL شامل پیچ، مهره و لوله‌هایی با انتهای پرس شده می‌باشند و اتصال TLSR، همان اتصال TL همراه با جداکننده و ورقهای تقویت است. تعیین و بررسی رفتار این اتصالات و اجزای مختلف آنها، تحت بارگذاری، موضوع کار حاضر بوده، در این تحقیق به روش عددی با مدلسازی کامپیوتری رفتار مکانیکی اتصال مذکور را شبیه‌سازی و تحلیل کرده و مواردی مانند نمودار نیرو-تغییرمکان، حداکثرظرفیت اتصالات و سختی اولیه اتصالات، مطالعه شد و همچنین تاثیر استفاده از جداکننده و ورقهای تقویت در اتصالات پرسی بررسی شد.
این قطعات به منظور کاهش خروج از مرکزیت در اتصال و درنتیجه بهبود ظرفیت باربری اتصال بکار می روند. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که در اثر وجود جداکننده و ورقهای تقویت، ظرفیت باربری اتصالات بین ۱۰ تا ۸/۹۴ درصد افزایش می‌یابد. همچنین اختلاف ظرفیت باربری اتصالات TL مورد بررسی در پژوهش حاضر در حالاتی که دارای بیشترین تعداد اعضا و کمترین تعداد اعضا می‌باشد ۶۶/۱۶۸ درصد و در اتصالات TLSR، ۶۷ درصد می باشد.
سازه فضاکار که برخی آن را سازه فضایی نیز می نامند، سازه یا خرپایی سه بعدی است که توان و قابلیت انتقال تمامی بارهای وارده بر سیستم شبکه سازه فضایی را دارد. به گونه ای که نیرو های اعمال شده بر سازه فضاکار به راحتی و به سرعت به تکیه گاه ها انتقال یافته و سبب پایداری و استحکام سازه سه بعدی ما (اسپیس) شوند.
بر این اساس بهتر است بگوییم بخش گسترده ای از سازه ها مانند برخی از قوس ها و گنبدهای آجری پیشینیان هم در زمره سازه های فضایی لحاظ می شوند، لیکن مطلوب نظر ما سازه های سه بعدی خاص بوده که عرفا از اعضای مستقیم با اتصال های صلب یا مفصل تشکیل یافته اند.
جنس یا متریال سازه فضایی از چیست؟
جنس سازه فضاکار را بر حسب نیاز پروژه می توان اعضا یا المان های سازه فضاکار را از جنس انواع فولاد، آلومینیوم، چوب، پلاستیک و غیره استفاده کرد.
شرکت های سازه فضایی در ایران عرفا از المان لوله یا پایپ فولادی و نیز اتصال مرو یا همان گوی توپر برای پیونده شبکه سازه فضاکار استفاده می کنند و علت آن هم فراوانی مواد اولیه یا همان فولاد در میهن عزیزمان و به تبع آن قیمت نسبتا مناسب آن است. اما بدیهی است پیونده گوی سازه فضایی تنها اتصال سازه های فضاکار محسوب نمی شود و باید گفت طیف وسیعی از اتصالات وجود دارد که بر حسب نیاز پروژه می توان از آن ها استفاده نمود.
بعضا کارفرمایان محترم در مقام مقایسه سوله با سازه فضاکار پرسش هایی را مطرح میفرمایند که به اختصار عرض می شود از آنجا که تمام قطعات سازه فضایی همچون: گوی، المان، مخروطی، پیچ، اسلیو و پین به وفور در کشورمان ساخت و عرضه می شود و از سوی دیگر تمام اعضا شبکه سقف خرپای فضایی بصورت پیش ساخته و قابل حمل است، شرکتهای سازه فضاکار در مقایسه با سوله سازان سنتی از سرعت تولید، حمل و نصب سازه ای درخور توجهی برخوردار بوده ( صرفه جویی در نرخ زمان و پول ) و این علاوه بر سایر مزایای سازه فضایی در مقایسه با سوله است که اساسا سوله تاب و توان رقابت با آن را ندارد. بعنوان نمونه معماری سازه فضایی که امکان خلق فرم های زیبای هزلولی های ارشمیدسی و افلاطونی، گنبدی و بیضوی را در کنار فرم های آزاد و خاص می دهد سبب شده اساسا این قیاس مع الفارغ محسوب شود.
سازه های فضایی یا سازه فضاکار اشکال هندسی و منظمی بوده که بصورت مدولار تکرار شده و اعضای آن بصورت پیوسته کنار یکدیگر تکرار شده، بگونه ای که شبکه یا سیستمی با استحکام و یکپارچه را ایجاد می کنند. ساختار سه بعدی شبکه های سازه فضاکار فرمی پایدار از سازه های سه بعدی را به نمایش می گذارد.
چنانچه تمایل به کسب آگاهی بیشتر دارد با ما در بخش وبلاگ و سوالات متداول همراه شوید . . .
فرآیند تولید سازه فضایی با مشاوره طراحی سازه آغاز و با بررسی و گزینش طرح معماری سازه فضایی ادامه می یابد. سپس پیشنهاد طرح اولیه سازه فضاکار به همراه برآورد هزینه ساخت سازه فضاکار تقدیم مشتری گرامی شده تا پس از تایید، قرارداد ساخت سازه فضایی منعقد شود. بدیهی است در این مرحله طرح اولیه می بایست نهایی شود تا بلافاصله بعد از این مرحله و پس از تایید طرح پیشنهادی تیم فنی و مهندسی از سوی کارفرمای محترم، مبنای اصلی برای تهیه و تدوین دفترچه محاسبات مشخص شده است. بدیهی است پس از آن که دفترچه محاسبات تقدیمی دفتر فنی به کارفرما مورد تایید قرار گرفت، پروسه تهیه نقشه های تولید تمام اجزا و قطعات سازه فضایی در دستور کار قرار می گیرد. سرانجام بعد از اتمام عملیات ساخت و تولید سازه فضایی در کارخانه سازه فضاکار وارد بخش بار گیری، حمل و باراندازی در محل پروژه می شویم که فاز بافت و نصب سازه فضاکار یا مونتاژ اسپیس فریم شروع می شود.
1) سقف سازه کابلی یا کششی که بیشتر در پل ها به کار می رود.
2) سقف قوسی که تحت فشار کار می کنند و در ساختمان پل ها به کار می روند.
3) سقف تیر و ستون یا سیستم قابی که از طریق انتقال خمش و انتقال نیروی محوری اعمال بار می کنند.
4) خرپاها که به دو دسته سازه فضایی و سازه مسطح تقسیم بندی می شوند.
5) شبکه ها که به سیستم تیر و ستون ها در یک کلاف گفته می شود.
6) دال ها که به دو دسته یک طرفه و دو طرفه که بیشتر برای سقف ها به کار می روند ، دسته بندی می شوند.
7) پوسته ها یا غشاء ها که اکثرا به صورت دوار در منبع های آب و از جنس فولاد و نیز گاهی از آجر ساخته می شوند.
کاربردهای سازه فضایی
استفاده از سازه فضایی در کف ساختمانهایی که در مناطق با مقاومت کم زمین بنا می شود. در زمین های با مقاومت کم ، احتیاج به فونداسیون های گسترده در زیر ساختمان می باشد و بدین لحاظ می توان به عنوان جایگزین ، شبکه های سازه فضایی در کف ساختمان نیز استفاده کرد که در این مورد دارای مزایای زیر می باشد :
شبکه‌های دو لایه در سازه فضاکار
شبکه‌های دو لایه یکی از مهمترین و متداول ترین انواع سازه‌های فضاکار به شمارمی روند. این نوع سازه ها از دو صفحه عناصر که این دوصفحه با یکدیگر موازی و توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل اند تشکیل شده است.
شبکه‌های سه لایه در سازه فضاکار
شبکه‌های سازه فضایی سه لایه از دو صفحه بالا و پایین و یک صفحه میانی تشکیل شده‌اند که هر یک از صفحات بالا و پایین توسط اعضایمیانی به صفحه میانی متصلند. این شبکه‌ها در مواقعی به کار می‌روند که سازه دارای دهانه خیلی بزرگی باشد و ارتفاع شبکه دو لایه جوابگوی قیود آن نباشد. به عنوان مثال:ایستگاه راه آهن جمهوری اسلامی ایران – تهران، نماز جمعه تهران – دانشگاه تهران
سازه‌های فضاکار چلیکی
اگر شبکه‌ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه‌های چلیکی نامیده می‌شود. این بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل بکاربرده میشوند.
سازه‌های فضاکار گنبدی
در صورتی که شبکه‌ای در دو جهت دارای انحناء باشد، سازه فضایی گنبدی نامیده می‌شود.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.
سازه‌های فضاکار تاشو
این نوع سازه‌ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و کاربرد عمده آنها در مکانهایی است که به دلیل محدودیتهای جوی، مکانی، زمانی ومصالح، ساخت دیگر سازه‌ها امکانپذیر نباشد. سازه‌های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه‌ها ومناطق سیل و زلزله زده بکار می‌رود.
سازه‌های فضاکار بادشو
سازه‌هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی و یا پلاستیکی ساخته میشوند و در مواقع استفاده با پمپ باد میشوند.
سازه‌های فضاکار ماهواره‌ایی
سازه‌هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته میشوند و کاربرد آنها درسازه‌های ماهواره‌ای، خطوط انتقال نیرو وبرج‌های مخابراتی است.
پل‌های سازه فضاکار
پل‌هایی هستند که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته میشوند. این نوع پل‌ها برای دهانه‌های بزرگ بعد از پل‌های کابلی در درجه اهمیت اند.
در فضايي که هر روز رقابتي‌تر مي‌شود، اسپیس به مدد یزدان پاک و همت نیروهای متخصص و توانمند خود توانسته به همراه ارائه تولید قطعات سازه فضایی , فروش قطعات سازه فضایی , اجرای سازه فضاکار ,سبب ایجاد تنوع در کاربرد سازه فضایی , معماری سازه فضاکار و ایجاد تعدد در استفاده از مزایای سازه فضایی شود. تولید گوی توپر , تولید المان سازه فضاکار, تولید مخروطی سازه فضاکار , تولید پیچ سازه فضایی , تولید اسلیو سازه فضاکار توسط مجموعه اسپیس توانسته حجم مورد نیاز عرضه این صنعت را تامین نماید. همچنین این شرکت در راستای برنامه چشم انداز خود گستره قابل ملاحظه ای از مونتاژ سازه فضایی یا نصب سازه فضایی را مطابق با آخرین تکنولوژی های روز با رويکردِی توسعه محور به دنبال بوده است. اسپیس به دنبال افزايش گستره ی سهم بازار صنعت ساخت و ساز در نظر دارد با تکيه بر خط مشی خود، از طريق توسعه ی شبکه ی نمایندگی ها و در راستاي تأمين خدمات استثنايي براي مشتريان، خدماتي کامل‌تر را به لحاظ کمي و کيفي ارائه دهد .
سازه‌های فضاکار فولادی
فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه‌های فضاکار به شمار می رود. شاید مهمترین علت آن سختی و جوش پذ یری بالای آن باشد. یکی دیگر از ویژگیهای مفید فولاد، تنوع پروفیلهای فولادی و انبوه بودن در اکثر نقاط دنیا بخصوص در کشورهای صنعتی است.
سازه‌های فضاکار آلومینیومی
یکی از مصالحی که اکنون مورد توجه قرار گرفته است، آلومینیوم می‌باشد. از مزیتهای بارز آلومینیوم می توا ن به سبک بودن آن اشاره نمود. بطوریکه وزن آلومینیوم در حدود ۳/۱ وزن فولاد است. همچنین مقاومت خوردگی بیشتری نسبت به فولاد دارد. در نهایت آلومینیوم هنوز گرانتر از فولاد است.
سازه‌های فضاکار چوبی
چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می‌رفت. استفاده از چوب‌های ورقهای جهت ساخت سازه های فضاکار، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه‌ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالنهای مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.
قیمت سازه فضاکار
قیمت سازه فضاکار به عوامل متعددی مانند زیر بستگی دارد:
1- ابتدا طراحی سازه فضاکار انجام می شود تا بطور دقيق مقادير اجزای سازه مشخص شوند.
2- محل نصب سازه فضایی از نظر مقدار بار وارده برسطح اعم از برف ويا ميزان وزش باد.
3- مشخص شدن اينکه آیا اطراف محل نصب سازه فضاکار ساختمان هايی وجود دارد يا خير(وجود ويا عدم وجود ساختمان در ميزان وزش باد تاثير دارد.)
4- آيا چيزهايی مانند جرثقيل ويا برج های خنک کننده روی سازه فضاکار نصب خواهند شد يا خير.
5- نوع پوشش سقف سازه فضایی بايد مشخص شود تاثیر زیادی در برآورد قیمت سازه فضایی دارد.
6- آيا قطعات و اجزای سازه فضاکار بايستی گالوانيزه وسپس با رنگ پودری رنگ آميزی شوند يا اينکه فقط رنگ آميزی ميشوند ويا اينکه فقط گالوانيزه بايد باشد.
7- ارتفاع در تعيين قيمت سازه فضایی موثر ميباشد.
8- موقعيت محل نصب سازه فضایی از نظر امکان استقرار داربست و جابجايی آن ميتواند در تعيين قيمت سازه فضاکار موثر باشد.
بطور کلی هرچه اطلاعات بيشتر و دقيق تر راجع به اوضاع واحوال سازه فضاکار داده شود ميتوان قيمت دقيق تری رابرآوردو پيشنهاد نمود.
انواع سازه فضاکار
انواع سازه فضاکار یا انواع اسپیس فریم را به صورت کلی می توان بر اساس چند رویکرد ذیل بخش بندی نمود:
انواع سازه فضاکار از لحاظ ساختار سازه فضاکار
سازه فضاکار تک لایه به قاب فضایی یک لایه مسطح نیز معروف است. در سازه فضایی تک لایه در واقع امتداد بارهای وارد شده و خود شبکه سازه فضایی در یک صفخه نیستند.
سازه فضاکار دو لایه، از کنار هم واقع شدن دو شبکه سیستم سازه فضایی بوجود می آیند، که واسط این دو صفحه اجزا یا المان های خرپای فضایی هستند.
سازه فضاکار سه لایه یا سازه فضایی چند لایه مرسوم و معمول ترین نوع سازه خرپایی در بین انواع سازه های فضایی است. در سازه فضایی سه لایه عملا سه سطح یا لایه شبکه مدولار سازه خرپای سه بعدی به یکدیگر متصل می شوند. این سه لایه سازه فضایی به نام های: لایه رویین، لایه میانی و لایه زیرین مشهور هستند.
انواع سازه فضاکار از لحاظ مصالح مصرفی سازه فضاکار
سازه فضایی فولادی
سازه فضایی آلمینیومی
سازه فضایی چوبی
ج: انواع سازه فضاکار از لحاظ معماری یا فرم سازه فضاک
سازه فضایی تخت
سازه فضایی شیبدار یک طرفه
سازه فضایی شیبدار دو طرفه یا هشتی
سازه فضایی چلیک یا قوسی
سازه فضایی گنبدی یا نیم کره
سازه فضایی هرمی
سازه فضایی سینوسی یا موجی
سازه فضایی خاص
سازه فضایی صفحه دیسکی (گنبد خفته / تخت)
سازه فضایی آزاد
انواع سازه فضاکار از لحاظ معماری یا فرم سازه فضاک
- سیستم مرو (MERO) – KK
- اوروناسئو (ORONA SEO)
- او – آر – تی – زد (ORTZ)
- اسفروبات – فرانسه (SPHEROBAT)
- ان اس تراس – ژاپن(N.S.TRUSS)
- تیوبال – هلند (TUBALL)
- اوربیک – انگلستان (ORBIK)
- ای دی سی – فرانسه (S.D.C)
- اوکتا پلیت – المان (OCTA PLATE)
- وسترات – استرالیا (VESTRUT)
- نودوس – انگلستان (NODUS)
- کاتروس – اسکاتلند (CATRUSS)
- کاندرهارلی – تحت لیسانس استرالیا (CANDER HARLEY)
- مای اسکای (MAI SKY)
- یونی بات – سال ۱۹۶۲
- اسپیس گرید (برپایه یونی بت)اسپیس دک – انگلستان سال ۱۹۵۰
- دکاسپیس – سال ۱۹۸۷
- کیوبیک اسپیس – انگلستان سال ۱۹۷۸
- آ بی بی آ – آفریقای جنوبی سال ۱۹۸۳
- مودا اسپن – هلند MODASPAN
- اوکتت تراس OCTET TRUSS
تریودتیک – کانادا TRIODETIC
انواع سازه فضاکار بر اساس موضوع مورد نظر
انواع سازه فضاکار بر اساس موضوع مورد نظر دارای تقسیم ها و بخش های گوناگونی است. ما (اسپیس) به شما همراه گرامی پیشنهاد می کنیم؛ چنانچه تمایل به کسب اطلاعات بیشتر در خصوص انواع سازه فضایی بر اساس دسته بندی های مختلف هستید، با بخش تحقیق و پژوهش سازه فضایی اسپیس تماس حاصل نمایید.
انواع سقف سازه فضاکار
سقف سازه کابلی یا کششی
که بیشتر در پل ها به کار می رود.
سقف قوسی
که تحت فشار کار می کنند و در ساختمان پل ها به کار می روند.
سقف تیر و ستون یا سیستم قابی
که از طریق انتقال خمش و انتقال نیروی محوری اعمال بار می کنند.
خرپاها
که به دو دسته سازه فضایی و سازه مسطح تقسیم بندی می شوند.
شبکه ها
که به سیستم تیر و ستون ها در یک کلاف گفته می شود.
دال ها
که به دو دسته یک طرفه و دو طرفه که بیشتر برای سقف ها به کار می روند ، دسته بندی می شوند.
پوسته ها یا قشاء ها
که اکثرا به صورت دوار در منبع های آب و از جنس فولاد و نیز گاهی از آجر ساخته میشوند.
دانستنیهای سازه فضاکار
آیا در مورد فضای سه بعدی می دانید؟
خوب است بدانیم همه موجودات در فضای سه‌بعدی بوده و همه در این فضای سه وجهی در حال زندگی هستیم. در حقیقت اساسا طبیعت سه بعدی بوده و هر آنچه در طبیع است سه بعدی است. از یک درخت تا اسکلت انسان تماما رفتار و ماهیتی سه بعدی دارند. هر سازه یا ساختاری، فضای سه‌بعدی یا سه وجهی را پر نموده و دارای رفتاری سه بعدی است.
در مورد سازه فضایی سائوپولو چه می دانید؟
سازه فضایی سائوپولو در برزیل یک نمونه خاص از سازه های فضاکار دو لایه است. ساختمان نمایشگاهی در سائوپولو برزیل دارای محوطه ای عظیم به مساحت ۲۶۰ متر مربع در ۲۶۰ متر مربع است. سازه نماشیگاه سائوپولو بر روی فقط ۲۵ ستون نصب شده است. سازه فضایی سائوپولو از ۴۸۰۰۰ المان لوله ای شکل از جنس آلومینیوم ساخته شده است.
آیا می دانید دهانه آشیانه هواپیمای فرودگاه لندن چند متر است؟
جالب است بدانید آشیانه هواپیمایی فرودگاه لندن با دهانه ای معادل ۱۳۸ متر بدون ستون از سازه های فضایی دولایه خاص است.
آیا می دانید اولین شبکه سازه فضاکار توسط چه کسی ساخته شد؟
الکساندر گراهام بل اولین مهندسی بود که توانست در سال ۱۹۰۶ میلادی برای نخستین مرتبه، شبکه ای متشکل از چند لایه برای پرواز کایت طراحی و بسازد، در حقیقت این اولین نمونه مهندسی شده سازه های فضایی محسوب می شود
آیا می دانید مبدع جبر فورمکسی کیست؟
پروفسور هشیار نوشین بنیان گذار مفهوم جبر فرمکس (formex algebra) هستند.
در مورد سازه فضایی موزه لوورIMP چه می دانید؟
سازه فضایی موزه لوور فرانسه یکی از جاذبه های موزه با نمایی زیبا و خاص است. هرم سازه فضاکار اصلی این موزه ۶/۲۱ متر ارتفاع داشته و طول هر ضلع این هرم ۳۵ متر است. شیب هر یک از اضلاع هرم سازه فضایی لوور ۵۱ درجه است. سازه فضایی هرمی موزه از ۶۰۰ المان لوله ای شکل با ۲۱۰۰۰ پیونده ساخته شده است.