سازههای فضاکار گروهی از سازهها هستند که دارای رفتار سه بعدی بوده، معمولاً در خور تولید صنعتی انبوه هستند. متداولترین کاربرد سازههای فضاکار در ساخت پوشانههای بناهایی است که در آنها عملکرد ساختمان ایجاب مینماید که دارای دهانه آزاد نسبتاً بزرگ در دو جهت متعامد باشند. بدیهی است که این نوع از سازههای فضاکار در استادیومهای ورزشی و تالارهای اجتماعات، نمایشگاههای چند منظوره، مراکز فرهنگی و هنری، مصلیها و مساجد، آشیانههای هواپیما، سالنهای صنعتی، انبارهای وسیع و انواع پایانههای مسافربری کاربرد فراوان دارند. در ایران به اینگونه سازهها نیاز فراوان وجود دارد و بهترین پاسخ برای چنین کاربردی، بدون شک سازههای فضاکار است.
با استخوانبندی و پیکربندی اسکلتی اغلب شامل تعداد قابل توجهی اعضای نسبتاً طویل (اغلب) مستقیم الخط (وگاه) دارای انحنا (مانند اعضای موسوم به عناصر قاب یا خرپا) در پیوندهها هستند. در حالتیکه اجزای پوشانه این گونه سازهها به صورت تفکیک ناپذیر در رفتار سازهای دخیل باشند، سیستمهای مختلط و دوگانه ایجاد میشوند. سیستمهای مشبک تاشونده زیر مجموعهای از این گروه به شمار میروند.
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 طبقهبندی میشوند.
شبکههای متقاطع کابلها، سیستمهای ترکهای، معلق یا آویخته.
عبارت فوق تنها به گروهی از سازههای دارای عملکرد مسلط سهبعدی اطلاق میشود که ویژگیهای زیر در آنها مصداق دارد.
سازههای فضاکار را میتوان به شرح زیر نیز طبقه بندی نمود.
سازههای فضاکار بر اساس نوع، شکل، مصالح، روش ساخت، نحوۀ کاربری و عمر مفید طبقهبندی میشوند.
سازههای فضاکار شبکهای با ریختهای گوناگون طراحی و احداث میشوند و دارای استخوان بندی مقاوم از نوع اسکلتی هستند. و به گروههای زیر قابل تفکیک هستند.
شبکه عبارت است از سیستم سازهای مشتمل بر یک یا تعدادی افزونتر لایه متشکل از مجموعهای از اعضا. یک شبکه تک لایه یا شبکه 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 صفحه واحدی همبندی شدهاند. معمولاً بارهای بیرونی وارد بر چنین شبکۀ تختی، از نوع نیروهای متعامد بر صفحۀ شبکه و لنگرهای اعمالشونده حول محورهای مار بر صفحه هستند. تحت تأثیر چنین نیروهایی، تغییر مکانهای حاصله در امتداد خارج از صفحه، مؤلفه قابل ملاحظهای خواهند داشت. بنابراین اگرچه اعضای تیر در صورتیکه به نحو مطلوب طرح و اجرا شده باشد (و در صورت صرفنظر نمودن از بعد قایم آنها) و تقریباً در درون یک صفحه واقع میشوند. ولی بارهای مؤثر و تغییر مکانهای حاصله در امتداد عمود بر صفحه، مؤلفههای قابل توجه داشته و در نتیجه رفتار مجموعه تنها با ملحوظ داشتن سه بعد قابل بررسی است.
شبکه دو لایه، از دو لایه اعضای موازی تشکیل میشود که به وسیله اعضای موسوم به جان به یکدیگر متصل میشوند. هنگامی که از چنین شبکهای به عنوان پوشانه سقف با شیب اندک استفاده شود، یکی از لایههای شبکه، لایه رویین و دیگری لایه زیرین نامیده میشود. در حالاتی که از چنین شبکههایی به عنوان دیوارههای سازه بهرهگیری شود، یکی از لایههای شبکه را لایه بیرونی و دیگری را لایه درونی، در مقایسه با موقعیت مرجع، مینامند.
شبکهها با ساختار چند لایه، افزایش فاصله بین لایههای رویین و زیرین را ممکن میسازند. و به این ترتیب امکان پوشاندن دهانههای وسیعتر با مصالح بالنسبه سبک را فراهم میآورند. در این حالت، وظیفه عمده لایههای میانی کاهش طول مؤثر اعضای جان است.
تفاوت اساسی بین رفتار شبکههای تک لایه تخت و شبکههای دو یا چند لایه، عبارت است از آنکه شبکههای تک لایه تخت تحت تأثیر رفتار خمشی مسلط هستند. و اعضای آنها عمدتاً لنگر خمشی حول محورهای واقع در درون صفحه، نیروی برشی (در امتداد عمود بر صفحه شبکه) و گشتاور پیچشی (حول محور درون صفحه) را تجربه مینمایند. حال آنکه نیروهای داخلی اعضا در شبکههای دو و چند لایه عمدتاً از نوع نیروهای محوری هستند.
از گروههایی از شبکههای دو گونه به طور متداول بهرهگیری گسترده به عمل آمده است.
لازمۀ آنکه سازه فضاکار از نوع دو گونه باشد، عملکرد لاینفک اجزای منفصل با اجزای پیوسته از دیدگاه سازهای است.
یک چلیک از تبدیل یک شبکه تک لایه، دو لایه یا چند لایه به فرم قوسی در یک جهت ایجاد میشود. و حاصل آن تشکیل تاشه چلیکی یک، دو یا چند لایه خواهد بود. سازههای فضاکار چلیکی گونههای همبندی متنوعی دارند که از هر یک بسته به ویژگیهای رفتاری در مقام مناسب، میتوان بهرهگیری نمود. مقطع عمومی یک سازۀ چلیکی ممکن است بخشی از دایره، بیضی یا سهمی باشد.
گنبد مشبک، یک سیستم سازه فضاکار است که شامل یک یا چند لایه (از اجزا) است. که در تمامی جهات به فرم قوسی در آمدهاند. برخی از گنبدها دارای رویهای ظاهری هستند که بخشی از یک سطح منفرد و واحد همانند کره را تشکیل میدهد. و برخی دیگر متشکل از مجموعهای از سطوح گنبدی شکل متفاوت هستند.
سازه فضاکار گنبدی و چلیکی مختلط متشکل است از یک شبکه فی همراه با یک پوسته بتن آرمه در گیر شده که به منظور عملکرد توام و تفکیک ناپذیر باشبکۀ فی طراحی شده است.
سازه فضاکار گنبدی و چلیکی دوگانه، شامل یک شبکه فی باربر و اجزای غشایی فعّال با عملکرد توأم سازهای است.
انواع سازههای فضاکار مورد اشاره سهم قابل ملاحظهای از حالات کاربردی را در بر میگیرند و پاسخگوی بسیاری از نیازها هستند. از جملۀ سایر کاربردهای سازههای فضاکار میتوان از برجهای مشبک، سازههای هرمی شکل، تاشههای سهموی، سازههای غشای نازک و شبکههای کابلی با فرمهای بدیع و گوناگون نام برد.
سازههای فضاکار پیوسته به گروههای زیر قابل تفکیک هستند.
سازههای فضاکار به طور معمول با مصالح فولادی، آلومینیومی، چوبی، بتنی، مواد کامپوزیت، مصالح بنایی، شیشهای، پاشامی، پانلهای ساندویچی، الیاف بافته شده یا ترکیبی از اینها ساخته میشوند. این مصالح هم در اعضای تشکیل دهنده سازههای فضاکار و هم به عنوان پوشانههای این سازهها به کار برده میشوند.
سازههای فضاکار به لحاظ شیوه ساخت به دو گروه پیش ساخته و ساخت درجا تقسیم بندی میشوند . روشهای پیش ساخته متعارف سازههای فضاکار را میتوان به سه طبقه عمده پیوندهای، واحدی و ترکیبی تقسیم بندی کرد. بنابراین سیستمهای پیوندهای، واحدی و ترکیبی در اغلب موارد در زمرۀ سیستمهای پیش ساخته محسوب میشوند.
همچنین از دیدگاه شیوه بافت، سازههای فضاکار شبکهای به دو گروه پیش بافته و بافت در جا منقسم میشوند. در حالت پیش بافته، سازه فضاکار یا زیر مجموعهای از آن، در تراز زمین بافته و از طریق بلند نمودن مجموعه در تراز و موقعیت نهایی خود استقرار خواهد یافت.
پیوندهها معرف منطق سازه فضاکاراند.
سازههای فضاکار را با توجه به تنوع کاربرد بر حسب نوع کاربری میتوان به گروههای فراوانی طبقه بندی نمود. از جمله این کاربریها میتوان از سالنهای اجتماعات، نمایشگاهها، موزهها، فرهنگ سراها، فضاها و استادیومهای ورزشی، آشیانههای هواپیما، پایانههای فرودگاه، راهآهن و اتوبوس، پروژههای صنعتی، پلها، ساختمانهای آموزشی، مسی، اداری، تجاری، بیمارستانها، دکلهای انتقال نیرو و برجهای مخابراتی یاد کرد.
با توجه به سبکی وزن، صلبیت قابل ملاحظه و عملکرد سه بعدی سیستمهای سازهای فضاکار، امکان احداث سازههای پوشش فضاهای سرپوشیدهای که در آن عملکرد معماری دهانههای آزاد نسبتاً طویلی را در دو امتداد متعامد ایجاب مینماید، به نحوه مطلوبی فراهم شده است. در عین حال، در صورتیکه فرم به نحو شایسته در خدمت محتوای سازهای قرار گیرد، کاربرد این سازهها در بسیاری دیگر از پروژههای متنوعی که تاکنون کمتر در احداث آنها از سازههای فضاکار شبکهای بهرهگیری شده، واجد مزایای غیر قابل انکاری خواهد بود.
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.
درباره این سایت