Takhti Stadium-Tehran

Space Structure

Millenium Dome

Stockholm Globe Arena

Millenium Dome

Space Structure

Space Structure

Institute Logo

درباره سازه های فضاکار مشاهده در قالب PDF چاپ فرستادن به ایمیل
پنجشنبه, 22 اردیبهشت 1390 ساعت 13:23

درباره سازه های فضا کار


بر گرفته از آیین نامه سازه های فضاکار:


مقدمه و کلیات


• ما در فضای سه بعدی زندگی میکنیم.

• هر سازه ای فضای سه بعدی را اشغال میکند.

• هر سازه ای در واقع به صورت سه بعدی رفتار مینماید.

• طبیعت هم دارای سازه هایی است که دارای رفتار سه بعدی هستند.

• رفتار برخی از سازه ها به گونه ای است که اثر یک بعد تحت الشعاع آثار رفتاری در دوبعد دیگر است. این گونه سازه ها رفتار

مسلط دوبعدی داشته و به سازه های سنتی موسوم اند.

• گاه با وجود آنکه سازه به صورت سه بعدی رفتار میکند، روش طرح به نحوی است که برای سهولت محاسبات، سازه را

به زیر مجموعه های صفحه ای (دوبعدی) تقسیم مینمایند. این امر گاه خطای قابل ملاحظه ای در تخمین رفتار سازه به

دنبال خواهد داشت.

• قاب متشکل از تیر و ستون با اتصالات صلب در هر دو جهت، یک سازه یا قاب فضاکار به معنای اعم است.

• هر سازه پوسته ای، هر سازه حجیم، هر صفحه تحت اثر خمش، نمونه ای از سازه با عملکرد مسلط سه بعدی است.

مثال:

• یک گنبد فضاکار اسکلتی مهاربندی شده،

• گنبد فضاکار را به هیچ روی نمیتوان به صورت یک سیستم صفحهای تصور، تحلیل و طراحی نمود.


تقسیم بندی کلی سازه های فضاکار

سیستم فضاکار مشبک: با استخوان بندی و پیکربندی اسکلتی اغلب شامل تعداد قابل توجّهی اعضای نسبتاً طویل (اغلب)

مستقیم الخط (وگاه) دارای انحنا (مانند اعضای موسوم به عناصر قاب یا خرپا) که در پیونده ها به یکدیگر اتصال یافته اند. در حالتی که

اجزای پوشانۀ این گونه سازه ها به صورت تفکیک ناپذیر در رفتار سازه ای دخیل باشند، سیستمهای مختلط و دوگانه ایجاد میگردند.

سیستمهای مشبک تاشونده زیر مجموعه ای از این گروه به شمار میروند.

سیستم های غشای نازک تحت تنش: که در آنها پوشش (پوشانه) جدار نازک سازه جزء عمده و جدایی ناپذیر سیستم بار بر

سازه به شمار میرود. سیستمهای متشکل از ورقهای چین دار نیز در همین گروه طبقه بندی میشوند.

سیستم های پوشانه ای متکّی بر کابل ها : شبکه های متقاطع کابلها، سیستمهای ترکه ای، معلق یا آویخته.

سازه های کش بستی

سازه های بادی و سازه های هوانشین

 

مزایا و خصوصیّات دیگر

• ایجاد امکان ساخت دهانه های بزرگتر بدون پایه های میانی و ایجاد آزادی عمل برای معمار،

• جدایی ناپذیربودن فرم سازه از معماری،

• ایجادفصل مشترکی برای بهره گیری معماران پیشرو از قابلیتهای مهندسان سازه مسلح به دانش نوین،

• امکان احداث سازه ها با کاربرد چندمنظوره.

 

سازه های فضاکار مشبّک (اسکلتی)

عبارت فوق تنها به گروهی از سازه های دارای عملکرد مسلط سه بعدی اطلاق میگردد که ویژگیهای زیر در آنها مصداق دارد:

• اثر رفتاری هیچیک از سه بعد در جذب نیروهای وارده قابل صرفنظر کردن نیست.

• متشکل از اعضای منفصل خطی(اعضای خرپا، تیر، تیر ستون) میباشد. به عبارت دیگر سیستم سازه پیوسته نبوده و از

نوع اسکلتی میباشد.

• به عنوان قاعده (صرفنظر از استثناها)، اغلب شامل تعداد قابل توجهی از اجزا و زیرمجموعه های ساده و تکرارشونده

میباشد.

• اجزا و زیرمجموعه های ساده اغلب در خور پیش سازی و تولید انبوه میباشند و در ابعاد و اشکال استاندارد اختیار میگردند.

• با استفاده ازقابلیت باربری در 3 بعد ، امکان کاهش وزن فراهم میآید. از اینرو سازه های فضاکار مشبک اسکلتی معمولاً

سبک ولی بالنسبه صلب میباشند.

• متداولترین کاربرد این نوع سازه ها در ساخت پوشش یا سقف ابنیه ای است که در آنها عملکرد ساختمان ایجاب مینماید

که دهانه های آزاد نسبتاً بزرگ در دو جهت در پلان ایجاد گردد.

• معمولاً از دیدگاه زیباشناختی دارای اهمیت هستند.

• معمولاً از ذخیره ظرفیت مقاومتی قابل ملاحظهای در مقایسه با سازه های سنتی برخوردارند.

• معمولاً بسیار اقتصادی بوده و نیازهای اقتصادی به علت امکان صنعتی شدن ساخت، افزایش سرعت تولید و نصب،

کاهش وزن و صرفه جویی در مصالح را برآورده میسازند.

به طوریکه ملاحظه میشود، برخی از این ویژگیها در مورد سایر سیستمهای سازه های فضاکار نیز صدق مینمایند.

 

اهمیت سازه های فضا کار در محیط مصنوعی یا طبیعی

• سازه های فضاکار قابلیتها و امکانات عمده ای را در اختیار مهندسان و معمارها برای تلفیق اصول زیباشناختی و نوآوریها

با جنبه های رفتاری، عملکردی، کاربری و سرویس دهی سازه قرار میدهند.

• تمامی سازه ها باید از دیدگاه زیباشناسی و هماهنگی با محیط مصنوعی یا طبیعی مورد مطالعه قرار داده شوند.

• با توجه به آنکه اغلب سازه های فضاکار وسیع و بزرگ هستند، اثر قابل توجهی بر محیط باقی میگذارند.

• بیش از دیگر سازه ها، فضا را معرفی مینمایند.

 

• فرم پروژه توسط سازه تعریف میشود.


پیونده ها

پیونده ها معرف منطق سازۀ فضاکاراند.

• پیونده ها باید سخت و مقاوم باشند.

• باید ساده باشند (از نظر فرم وامکان برقراری اتصال).

• به سهولت ساخته شوند و قابلیت تولید صنعتی داشته باشند.

• برون محوری در پیونده ها بایدبه حداقل ممکن برسد.

• رواداری اجرایی لازم در طراحی پیونده ها باید پیشبینی شده باشد.

• اصلاح، تعمیر و نگهداری آنها به سهولت امکان پذیر باشد.

• قابلیت پذیرش تعداد قابل توجهی عضو را بر حسب نیاز دارا باشند.

• ترجیحاً هر عضو مستقلاً به پیونده متصل گردد.

• زاویه فضایی بین اعضا قابل توجه باشد.


تعریف کلی

در اینجا کوشش به عمل آمده است که تعریف فراگیری از سازه های فضاکار ارایه گردد که در عین حال در خور شأن این گروه از

سازه ها نیز باشد. در این تعریف اصل فدای فرع نشده و جزییات کلیّات را تحت الشّعاع قرار نمیدهند:

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:


• سازه های فضاکار مشبک، که شامل اجزا و اعضای منفصل و معمولاً طویل میباشند.

• سازه های فضاکار پیوسته، که متشکل از اجزایی از قبیل دال، پوسته، غشای نازک و نظایرآن اند.

• سازه های فضاکار دو گونه، که مشتمل بر ترکیبی از اجزای منفصل و پیوسته میباشند.


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 معایب

گزینه 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 های

صنعتی 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.

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

نظرات (3)Add Comment
...
نوشته شده توسط داوودجعفری/دانشجوی عمران/فردوسی مشهد, فوریه 09, 2013
باسلام و خسثه نباشید مطلبتون خوب بود اماخیلی کم بود سعی کنین بیشتر بنویسین.
...
نوشته شده توسط Administrator, فوریه 12, 2013
جهت توضیحات بیشتر می توانید به آدرس ذیل در تالار گفتمان مراجعه کنید:
http://www.iioss.ir/forum/thread8278.html#post9864
...
نوشته شده توسط حسن آقایی دانشجوی کارشناسی ارشد گرایش سازه, ژوئن 13, 2013
با سلام مطالب خوب بود.
من تصمیم گرفتم موضوع پایان نامه خود را در زمینه سازه های فضاکار انتخاب کنم و از این رو به کمک و راهنمایی شما نیاز دارم.با تشکر حسن آقایی
شماره تماس بنده در صورت قبول کردن همکاری جنابعالی با بنده 09355201830

نوشتن نظر
كوچكتر | بزرگتر

busy
آخرین بروز رسانی در چهارشنبه, 11 بهمن 1391 ساعت 22:40
 



طراحی شده توسط ستار رضایی