سازه های فضاکار

سازه های فضاکار

سازه فضا کار: این سازه ها سه بعدی هستند ودهنه آن معمولا در دو جهت گسترش
مییابد اعضای این سازه ها پس ار بار گذاری تحت فشار وکشش قرار میگیرند
و مشخصات این سازه ها به شرح زیر است:
1-این سازه ها ازیک مدول یکسان وتکرار شده تشکیل شده است.
2- این سازه ها دارای دو لایه موازی در بالا وپائین هستند
3- در ساخت این سازه ها از هرم چهار وجهی وهرم سه
وجهی استفاده می شود.
4- باحذف تعدادی از اعضا خرپاها ایستایی ازبین نمیرود .
5- از آنجائیکه این ساز ها در کارخانه ساخته می شود .
بنابراین مصالح ساخته شده ازکیفیت خوبی برخودار است .

steel space frame

سازه های اولیه شامل ساخت کایت وباد شکن بود که توسط الکساندر گراهام بل ساخته شد.

استفاده از هرم با قاعده مثلث برای ساخت سازه فضا کار

درشکل فوقانی محل اتصال هرم ها نشان داده شده

پلان مربوط به اتصال هرم ها

استفاده از یک تیر ریزی مشبک برای پوشش دهنه بزرگ

بکار بردن خرپا در دهنه بزرگ با پوشش چادری

استفاده از سازه فضایی برای پوشش دهنه بزرگ
تاریخچه سازه های فضا کار:
سازه های فضا کار از خرپا های مسطع فضائی الهام گرفته شده این خرپا ها درسال
1881 توسط Ehffel (hd در برج ایفل ایفل بکار رفت
اولین شبکه فضا کار چند لایه توسط الکساندر گراهام جهت کایت پرواز ساخته شد برای
ساخت کایت از یک شبکه که طول آنها یکسان بود استفاده نمود وکلیه اتصالات این شبکه
ساده بودنند این مهندس جوا ن نشان داد که امکان ساخت یک سازه محکم وپایدار با
ا تصال اعضاء سازهای یکسان وجود دارد این سازه ها بعلت زیبا ئی وامکان پوشش دهنه های
بزرگ مورد توجه آرشیتکت ها قرار گرفت وپایداری این سا زها وتحمل بیشتر این سازه ها
درمقابل نیروهای قائم وافقی توجه مهندسین محاسب را بخود جلب نمود وازسوی دیگر
پیشرفت تکنولوژی باعث بوجود آوردن نرم افزاری محاسباتی شد که با این نرم افزارها
میتوان محاسبات ساختمان های فضا کار را با دقت ژیادی انجام داد .

برج ایفل اولین سازه بلند ساخته شده در پاریس
این برج زیبا ومرتفع در شهر پاریس ساخته شده طراح و سازنده ان مهندس ایفل بوده
ارتفاع این برج رویائی 300متر است و ارتفاع آنتن آن 24 متر است بنا براین ارتفاع کل
برج 324 متر است در طبقه اول ودوم رستودان هائی ساخته شده
این برج زمانی مرتفع ترین ساختمان های دنیا بوده و امروز نماد شهر پاریس است و
هرساله ملیون ها توریست ازاین برج بازدید میکنند
این برج دارای دو آسانسور و1881 پله است .

ساختار سازه فضا کار
شبکه های دولایه
شبکه های دو لایه یکی از مهمترین سازه های فضا کار بشمار میروداین
سازه از دوصفحه موازی تشکیل گردیده وبوسیله المانهای داخلی بهم متصل
میشوند
شبکه سه لایه
شبکه سه لایه ازسه صفحه تشکیل گردیده دوصفحه درقسمت فوقانی وتحتانی ویک صفحه میانی وصفحات بالا وپائین به صفحه میانی
متصل میشود
سازه های جلبکی
درصورتی که شبکه فضاکار دریک جهت انحنا داشته باشد به آن
شبکه جلبکی گفته می شود
سازه های گنبدی
اگر شبکه ای دردوجهت انحناء داشته باشد سازه گنبدی نامیده میشود
سازه های تاشو
این سازه ها رامیتوان براحتی جمع نمود مانند چتر امکان باز
وجمع شدن انها وجود دارد
سازههای بادی
این سازه ها از موادی مانند لاستیک ویا پلاستیک ساخته میشوند
وبا استفاده از پمپ میتوان انرا باد نمود.

نمونه استفاده از پلان هشت ضلعی در سازه های فضا کار

مزایای ساختمان های فضا کار
1- اولین مزیت سازه های فضایی ، مشارکت اغلب اعضای سازه در تقسیم و توزیع بار است .

2-نصب تاسیسات :به دلیل وجود فضای باز بین دولایه شبکه های فضایی ، نصب تاسیسات
مکانیکی و الکتریکی وکانال های هوا درون ارتفاع سازه براحتی امکان پذیر است.

درشکل بالا تکیه گاه ستونی وهرمی نشان داره شده

۳ – مقاومت :
شبکه های فضایی ، سازه های مقاومی اند ، یعنی به طورکلی ، فروریختن تعداد محدودی ازاعضا ،لزوما منجربه
فروپاشی سازه نمی شود(یک نمونه از فروریختن خرپای فضایی سقف ساختمان مرکز شهری
ها رتفورد در ژانویه ۱۹۷۸ است )
۴ – اجزای مدولار :شبکه های فضایی مدولارترین سیستم های سازه ای هستند که ازنصب اجزاء

یش ساخته به یکدیگرساخته شده اند.براین اساس اجزای سازه با ابعاد بسیار دقیق و با کیفیت
مطلوب تولید می شوندواغلب به راحتیقابل حمل میباشد

۵ – آزادی در انتخاب محل تکیه گاه ها :

امکانات زیادی درانتخاب محل تکیه گاه وجود دارد . این قابلیت به معماران آزادی زیادی
برای طراحی فضای زیر شبکه فضایی می دهد.
۶ – هندسه منظم

بطور کلی مزایای سازه های فضا کار به شرح زیر است
زیبائی..سبک بودن…سرعت عمل..هزینه پائین در دهنه بزدگ…تولید قطاعات با کیفیت
بالا در کارخانه…امکان تغیر در فضای موجود…ضریب اطمینان بالا نسبت به سایر سازه ها
امکان جمع آوری سازه …سوار کردن قطعات در مدت کوتاهی انجام میشود کاهش تعداد
ستونها…قابلیت اجرا در هر آب وهوا…استحکام ومقاوم بودن در مقابل آتش سوزی ونیروی
قائم وزلزله ودر صورتی که قسمتی ازان مشکل شود ساختمان ویران نمی شود …..
افزایش سرعت ساخت وامکان باز کردن صریح….امکان ساخت اشکال مختلف ….
امکان نصب تاسیسات دروسط لایه ها

نمونه مکعبی سازه های فضا کار

معایب و محدودیت های شبکه های فضایی :
۱ – هزینه :
هزینه این سازه ها گاهی می تواند در مقایسه با سیستم های سازه ای دیگر مثل قاب مسطح بیشتر باشد . این قضیه بیشتر در سازه های با دهانه کوچک دیده می شود .
۲ – هندسه منظم :
با وجود اینکه هندسه منظم شبکه های فضایی اغلب به عنوان یکی از مزایای آن ها در نظر گرفته میشود ، ولی از برخی زوایا بسیار پیچیده و در هم به نظر میرسند .
۳ – زمان نصب :
این خصوصیت نیز از مزایای شبکه های فضایی است ، اگر چه یک نگاه منتقدانه به شکل های فضایی بیان می دارد که تعداد و پیچیدگی گره ها ممکن است سبب طولانی شدن زمان نصب در محل اجرا شود.
۴ -مقاومت در برابر آتش سوزی :

کاربرد ومصالح :
از آنجا ئیکه با سازه های فضائی امکان پوشش دهنه های بزرگ وجود دارد بنابراین از این سازه ها در ساختمان های مدرن تجاری وصنعتی
استفاده میشود بطورکلی درساختمان هائی که احتیاج به دهنه بزرگ دارند از این سازه ها استفاده میشود مانند آشیانه هواپیما ساختمان های
صنعتی وتجاری سالنهای ورزشی ایستگاهای راه آهن ترمینال ها دکل های انتقال نیرو برج های مخابراتی وغیره
مصالح بکار برده شده درسازه های فضاکار

سازههای فضا کار فولادی
این ماده کا ربرد فراوان در سازه فضا کار دارد مهمترین ویژه گیهای
آن قدرت کششی فولاد ومقاومت زیاد آن وهمچنین تنوع پروفیلهای
فولادی است

سازه فضا کاربا مصالح الومینیوم
در سال های اخیر از آلومینیئم در ساختمان های فضا کار بکارمیرود
مهمترین مزایای آلومینیوم وزن سبک وزیبایی آن است

سازه فضا کار چوبی
از این مصالح برای سازه های فضاکار استفاده می شود در کشورهائی
که چوب فراوان است میتوان این مصالح را درساختمان های فضاکار
بکار برد مشکل اساسی سازه های چوبی ازیکسو آتش سوزی واز سوی
دیگر مقاوم نبودن این سازه ها در مقابل نیروی کششی است از طرف
دیگر امکان پوشش سقف برای دهنه بزرگ وجود ندارد

اتصالات: برای اتصالات بهتراست از یک کره توپر سوراخ دار استفاده والمانها درداخل آن
قرار گیرند در سال1943یک سیستم جدیدی برای اتصالات توسط MERO ارائه گردید واین روش توسط آقای
دکتر ماکس منگرین گاوسن مورد استفاده قرار گفت دراین سیستم اعضای لولهای

جزئیات اتصالات
الف ازسیستم ورق خمیده ساخته شده که المان ها به یکدیگر جوش شده اند
ب ازسیستم سه راهی با متریال آلومینیو می ساخته شده
ج ازسیستم گره کروی ساخته شده که لوله ها باین گوی پیج و مهره میشوند.

پیچ ومهره اتصالات مربط به سازه فضا کار

نحوه اتصال گره به اعضای سازه فضایی

نحوه اتصال گره به اعضای سازه فضایی

فولای لولهای بانتهای مخروطی که به گره های فولادی کروی پیچ می شود

ایمنی ومقاومت زیاد سازه های فضا کار:
از آنجائیکه اعضای سازه متناسب با مقاومتی که دارند بار وارده
راتحمل مینمایند واین بار از مسیر بسیار کوتاهی به تکیه گاها
منتقل میگردد ودرصورتی که تعدادی از این اعضاء برداشته
شود خطراتی زیادی برای سازه پیش نخواهد افتاد و بارهای
اضافی بسایر اعضاء منتقل میگردد

تکیه گاها : برای اینکه حداکثر استفاده از فضا شود معمولا ستونها در انتها سقف قرار
میگیرند وهرچه قدر تعداد ستون ها بیشتر باشد بار کمتری به ستونها واردمی شود
اگر تیرهای اصلی طره داشته باشند باید اعضای سازه را در تکیه گه ها تقویت نمودو
یا میتوان سطح مقطع اعضا را در تکیه گاها افزایش داد .

فضای مرکزی نمایشگاه اکسپو :Expo70 Festival Plaza 70
این سازه یکی از بزرگترین سازه های عصر خویش بشمار میرود این سازه از یکسرای هرم های متساوی اضلاع
تشکیل گردیده این سازه دارای ابعاد 120*320 متر است این سازه عظیم در مرکز نمایشگاهی اکسپو70 در اوزاکای
ژاپن برپا گردید این نمایشگاه به صورتی طراحی شده بسته به عملگرد آن گنجایش 1500 تا 30000نفر را دارد
آرشیتکت این بنای عظیم کنزو تانگه ومهندس محاسب آن ساداوهیراتا میباشند پلان این بنای عظیم وجذاب بشکل
مربع است وهرمدول داری ابعاد 10.2*10.2 متر میباشد وارتفاع هر مدول 8.9 متر است وارتفاع کل بنا 2.93 متر
است این سازه مرتفع ابتدا در روی زمین ساخته شده وسپس درمحل نصب گردیده وزن این سازه بزرگ
4700تن است که این وزن به شش عدد ستون کار گذاشته شده واردمی شود
دروسط سازه سوراخ بزرگ وزیبایی طراحی شده که این سوراخ باعث نصب راحت میشود وبرای اتصال
قطعات از واشرهای مخصوصی استفاده شده که تغیر شکل قطعات را به حداقل کاهش میدهد
پوشش سقف ازنوع پلاستیک شفاف است .

مرکز انجمن جاکوب .جاویتس
Jacob k.javits convention center
این ساختمان عظیم درسال 1980 در نیویورک ساخته شده ودارای یک ورودی جذابی در خیابان یازدهم است
مهندس معمار این بنای تاریخی آی ام پی ومهندس محاسب آن ویلد لینگرمیباشد طول و عرض این ساختمان بترتیب
315 متر و157 متر است مساحت تقریبی همکف این ساختمان 148 هزار متر مربع است
ستونهای اصلی از چهارلوله فولادی تشکیل شده قطر این لوله ها 55 سانتیمتراست.

مرکز انجمن جاویتس

دراین بناستون های چهار گوشی بکار برده شده که بتوانند بار سقف راتحمل نمایند برای نگهداری این ساختمان از
چهار ستون اصلی استفاده شده که دارای قطر 55 سانتیمتر میباشند واز طرفی این ستون ها در یک کادر مربع
به ضلع 1.5 متر قرار دارندوباشبکه فلزی باهم مرتبط می شوند این ستون ها درقسمت فوقانی دارای سرستون هایی
بابعاد 3*3 متر میباشند که این سر ستون ها عناصر قطری را نگاه میدارند ( مطابق شکل فوقانی)

نمای ساختمان با شیشه نیمه منعکس کننده پوشیده شده درمدت روز شیشه ها مات بنظر میرسد درهنگام شب که
نور پردازی انجام میگیرد شیشه ها شفاف بنظر میرسد
مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان:
این بنای زیبا توسط ارشیتکت معروف نورمن فاستر در قزاقستان ساخته شده این
بنای زیبا ورویائی دارای پلان لوزی شکل میباشد وقطر بزرگ بیضی 200متر وقطر
کوچک ان 150 متر میباشد ساخت این بنا درسال 2006 آغاز ودرسال 2010 به پایان
رسیده مساحت زیر بنا آن100000 متر مربع است
این مرکز تفریحی دارای ساختمان های تجاری ورستوران وسینما .. پارک آبی
میباشد ویکی از مراکز دیدنی قزاقستان بشمار میرود
این مرکز زیبای تفریحی که دارای سقف شفافی است درزیر سقف فضایی
برای گیاهان درنظر گرفته شده
هوای قزاقستان در تابستان 35 درجه ودرزمستان 35- درجه سانتی گراد است
ساختمان به صورتی طراحی شده که هوای ان همیشه 25 درجه ثابت بماند
این هرم غول پیکر وزیبا که توسط یکی از برجسته ترین آرشیتکت های دنیا
در وسط جلکه آسیا خلق گردیده بمنظور اتحاد دولت ها وجلوگیری از خشونت
بین ملت ها است.

مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان
این ساختمان یکی از بزرکترین ساختمان های چادری دنیا است.

مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان

برش از مرکز تفریحی شاطریان

این جادر ازجنس شفافی ساخته شده وسقف توسط یک ستون که ازسه خرپای
فلزی ساخته شده ویک ستون و کابل های حلقوی نگه داشته میشود.

مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان
ستون ها ازسه پایه فضا ئی تشکیل شده و ارتفاع آن
492 فوت تا زیر سقف میباشد.

مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان

مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان

مرکز تفریحی شاطیر خان در قزاقستان

منابع:
کتاب درک ورفتار سازه ها (استاد حسین سوداگر )
کتاب درک ورفتار سازه ها (استاد محمود گلابچی)
کتاب جزئیات اجرای ساختمان (استاد حسین سوداگر)
سایت مرکز خدمات سازه فضائی