موضوع مقاله: سازه‌های فضاکار | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سازه‌های فضاکار | مقدمه: سازه‌های فضایی با عملکرد سه بعدی خود و پخش نیرو در جهات مختلف از استحکام توأم با سبکی برخوردار بوده و به همین دلیل سازه‌هایی کاملا اقتصادی می‌باشند. | ## بخش 1: سازه‌های فضاکار | این سازه‌ ها همچنین به دلیل پیش‌ ساختگی، دارای سرعت تولید و نصب قابل توجهی هستند. سازه‌ های فضایی برای انواع کاربری‌ های صنعتی، تجاری و فرهنگی از جمله سالن های تولید و انبار، سالن‌های نمایشگاهی ، سالن های فروشگاهی ، سالن های ورزشی ، پارک‌ های آبی، پایانه‌ های مسافری فرودگاهی و ریلی، پایانه‌های حمل و نقل شهری، سالن های آمفی‌ تئاتر و رستوران ، آشیانه ی هواپیما و بسیاری از کاربردهای دیگر مناسب می‌ باشند.شرکت فضاسازه نقش جهان یک قاب فضایی یا سازهٔ فضایی، عبارت است از سازه‌ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه‌هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته‌اند. قاب‌های فضایی برای پوشش دادن دهانه‌هایی که تکیه‌گاه کم‌تعدادی دارند به کار می‌روند. چون در قاب‌های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می‌شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می‌گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب‌های فضایی می‌شود. در بیشتر مواقع، این نوع از قاب‌ها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی است که در کنار هم قرار گرفته‌اند. نوع دیگر قاب‌های فضایی که دارای استحکام بیشتری نیز هست، به صورت هرم‌های چهاروجهی به‌هم‌پیوسته اجرا می‌شوند. از نظر فنی، این نوع از قاب فضایی، مانند یک شبکهٔ برداری یا یک خرپای هشت‌گانه‌است. در انواع دیگر قاب‌ها نیز، با تغییر دادن طول اعضای محوری، شکل کلی سازه به صورت انحناء یا اشکال هندسی دیگر تغییر می‌یابد. تاریخچه به عنوان قدیمی‌ترین ساخت‌ها برای سازه‌های فضاکار می‌توان از داربست‌هایی که جهت نگهداری چادرهای انسان‌های اولیه به کار می‌رفت نام برد. از جمله قدیمی‌ترین چادرهای انسان‌های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می‌توان اشاره کرد. او اولین مهندسی است که حدود ۹۰ سال پیش نشان داد که می‌توان با قرار دادن صحیح اعضاء سازه‌ای در کنار هم سازه‌هایی محکم و سبک ساخت. می‌توان گفت کاربرد عملی و توسعه یا فته سازه‌های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه‌ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده‌است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه‌ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آن‌ها موجود است مجذوب این گروه از سازه‌ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه‌ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم‌ها آغاز گردید. مزایا سازه‌های فضاکار مزیت‌هایی دارند که در ذیل به آن‌ها اشاره می‌کنیم: زیبایی: طراحی اجزاء سازه‌ای در این سیستم به گونه‌ای است که سیستم اجرا شده از چنان زیبایی برخوردار است که در اکثر پروژ ه‌های اجرا شده، سازه به صورت نمایان باقی می‌ماند، حتی در بسیاری از موارد جهت نماسازی‌ها از این سیستم استفاده می‌گردد. امکان همزمانی اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی دیگر از آنجایی که روش‌های مختلفی برای بافت در این سیستم وجود دارد، امکان همزمانی اجرای این سیستم با دیگر فعالیت‌های ساختمانی به‌طور هم‌زمان و بدون مزاحمت وجود خواهد داشت. عبور تأسیسات از داخل سازه اجرا شده: فضای موجود بین لایه‌های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تأسیسات برقی و مکانیکی که می‌بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می‌سازد با این مزیت که این تأسیسات از حداقل دید برخوردار است و هم چنین اتصال این قطعات و قطعات الحاقی دیگر نظیر تابلوها، نور افکن‌ها و … به راحتی و در تمامی سطح ایجاد شده وجود خواهد داشت. عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب بواسطه پیش ساخته‌سازی اجزای سازه در کارخانه و پیچ و مهره‌ای بودن کلیه اتصالات هیچگونه عملیات جوشکاری در هنگام مونتاژ و نصب سازه بر روی قطعات انجام نمی‌پذیرد. سبک بودن علیرغم آنچه که از شکل ظاهری این سستم به نظر می‌آید سازه اجرا شده بسیار سبک است به‌طوری‌که در مقایسه با دیگر سازه‌های ساختمانی در شرایط مساوی ترجیح داده می‌شود و از این سیستم در اضافه اشکوب‌ها و در زمین‌های با مقاومت خاک پایین استفاده فراوانی صورت می‌گیرد. سرعت استفاده از نرم‌افزارهای مختلف کامپیوتری و هم چنین نرم‌افزارهای خاص این سیستم که توسط متخصصین این شرکت طراحی و آماده شده‌است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قطعات در مرحله تولید و روش‌های متعددی که در زمان اجرای سازه فضایی توسط نیروهای مجرب این شرکت بکار گرفته می‌شود. هزینه پایین در دهانه‌های بزرگ ارزان‌تر بودن این سیستم در مقایسه با سایر سیستم‌های سازه‌ای به خصوص در سالن‌های با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه‌ای نموده که با توجه به سایر مزیت‌های آن دارای توجیه اقتصادی است. امکان بازکردن و بستن مجدد سازه از آنجایی که رد طول عملیات نصب سازه هیچگونه عملیات جوشکاری صورت نمی‌گیرد و کلیه اتصالات در سازه اصلی و قطعات الحاقی به صورت پیچ و مهره‌ای صورت می‌گیرد لذا سازه اجرا شده این قابلیت را دارا است که به‌طور کامل مونتاژ گردد و در محل دیگر به همان شکل دیگری تنها با تغییرات اندکی در قطعات سازه‌ای نصب شود. | ## بخش 2: سازه‌های فضاکار | تولید قطعات در کارخانه ساخت و تولید قطعات سازه در کارخانه، کنترل کیفیت و دقت بسیار بالایی را موجب خواهد شد که این امر خود دقت و کیفیت بالا در کل سازه اجرا شده را به همراه خواهد داشت. تغییر در فضای ایجاد شده به واسطه قابلیت خاصی که این سیستم سازه‌ای دارا است کاهش یا افزایش سطح سازه فضایی اجرا شده از هر طرف و به هر شکل تغییر محل تکیه گاه‌ها با حفظ سازه قبلی با رعایت نکات طراحی به راحتی امکان‌پذیر است که این مطلب امکان فوق‌العاده‌ای را در سالن‌های تجاری و صنعتی جهت طرح‌های توسعه ایجاد می‌نماید که از این نظر با هیچ نوع از سازه‌های دیگر قابل مقایسه نیست. ضریب ایمنی بالا درجه نامعینی بالای این سیستم، پیچ و مهره‌ای بودن اتصالات و سهولت کنترل کیفیت قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه‌ای قطعات به صورت پیش‌ساخته عواملی است که ضریب اطمینان و ایمنی سازه را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد. ایجاد سقف افقی در فضایی داخلی ایجاد سقف افقی در داخل سالن‌ها از دیگر مزیت این سیستم است که علاوه بر زیبایی نسبت به سیستم‌هایی نظیر سوله در مصرف انرژی جهت گرمایش و سرمایش فضای داخل حداکثر صرفه جویی را موجب می‌گردد. این نوع از قاب‌ها بیشتر در سقف‌هایی با دهانه‌های بزرگ در ساختمان‌های مدرن تجاری و صنعتی دیده می‌شوند. سیستم‌های سازه‌های فضاکار در سازه‌هایی که در آن‌ها احتیاج به پوشش دهانه‌های بزرگ و بدون ستون است از قبیل: آشیانه هواپیماها، سالن‌های کارخانه‌ها، پوشش استادیوم‌های ورزشی، باشگاه‌های ورزشی، پارکینگ‌های طبقاتی، مراکز فرهنگی و تفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاه‌های راه‌آهن، ترمینال‌ها و اهداف بسیار دیگر به کار می‌رود. سیستم‌های سازه‌های فضاکار در سازه‌هایی چون دکل‌های انتقال نیرو، برج‌های مخابراتی، برج‌های ذخیره آب، بشقاب‌های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند. انواع سازه‌های فضاکار به سه روش دسته‌بندی می‌شوند: انواع سازه‌های فضاکار از لحاظ مصالح انواع سازه‌های فضاکار از لحاظ ساختار انواع سازه‌های فضاکار از لحاظ سیستم اتصال دهنده اعضا انواع اتصالات سازه فضایی انواع اتصالات سیستم‌های سازه فضایی به ۴ روش انجام می‌شود: اتصال سیستم مرو مرو (MERO) از مجموعه گره‌های کروی توپر (KK) سیستم مرو که زیر مجموعه سیستم پیونده گوی سان (Nodular systems)می‌باشد، اولین بار توسط شرکت مرو آلمان در سال ۱۹۴۲ طراحی و به صورت تجاری عرضه شده‌است. این سیستم شامل کره فولادی از جنس CK45 است که نقش اصلی آن در سازه‌های فضاکار، به هم پیوستن اعضا و انتقال بین اعضا متصل شونده به آن پیونده (گوی) می‌باشد. اتصال سیستم کاتروس (CATRUS) سیستم کاتروس سیستم کاتروس یکی از انواع سازه‌های فضایی است که از مجموعه گره‌های تک پیچ و مهره ای می‌باشد اولین بار در اسکاتلند ابداع گردید. درسیستم کاتروس همه اعضا از لوله یا پروفیل تشکیل شده و معمولاً برای دهانه‌های بین ۵ تا ۱۲ متر استفاده می‌شود در این سیستم به اعضا اتصالی کمتری در مقایسه با سیستم مرو نیاز است به همین لحاظ در شرایط مشابه از قیمت مناسب تر در مقایسه با سایر سیستم‌ها برخوردار است. اتصال سیستم یونی بت سیستم یونی بت(UNIBAT) از مجموعه اتصالات منشوری (هرمی – تک واحدی) سیستم یونی بت که برای اولین بار در انگلستان ابداع شده از واحدهای هرمی تکرار شونده تشکیل شده بطوریکه این هرم‌های معکوس با قاب‌های صلب مدول‌های استاندارد، سیستم یونی بت را در لایه فوقانی و میانی تشکیل داده و در گوشه‌ها با استفاده از پیچ‌های فولادی با مقاومت کششی بالا به یکدیگر متصل می‌شوند. این سیستم در اصل از قطعات آلومینیوم ساخته شده‌است و در سال ۱۹۶۶ اعضای فولادی نیز شامل شد. اجزا آن از اتصالات شکاف، اعضای لوله، نگهدارنده واشر و پیچ و مهره تشکیل یافته‌است. این نوع سازها از دو صفحه عناصر که این دو صفحه که با یکدیگر موازی و توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل اند تشکیل شده‌است. شبکه‌های سه لایه شبکه‌های سه لایه از دو صفحه بالا و پایین و یک صفحه میانی تشکیل شده‌اند که هر یک از صفحات بالا و پایین توسط اعضای میانی 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 راه‌آهن جمهوری اسلامی ایران - تهران، نماز جمعه تهران – دانشگاه تهرانتحقیقات گروه سازه‌های فضاکار دانشگاه علم وصنعت ایران دانشکده عمران سازه‌های چلیکی اگر شبکه‌ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه‌های چلیکی نامیده می‌شود. سازه‌های گنبدی در صورتی که شبکه‌ای در دو جهت دارای انحناء باشد، سازه 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. | ## بخش 3: سازه‌های فضاکار | سازه‌های 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 و مصالح، ساخت دیگر سازه‌ها امکانپذیر نباشد. سازه‌های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه‌ها و مناطق سیل و زلزله زده بکار می‌رود. سازه‌های بادشو سازه‌هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی یا پلاستیکی ساخته می‌شوند و در مواقع استفاده با پمپ باد می‌شوند. سازه‌های ماهواره‌ایی سازه‌هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته می‌شوند و کاربرد آن‌ها درسازه‌های ماهواره‌ای، خطوط انتقال نیرو و برج‌های مخابراتی است. سازه‌های فضاکار از لحاظ مصالح سازه‌های فضاکار فولادی فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه‌های فضاکار به‌شمار می‌رود. یکی دیگر از ویژگی‌های مفید فولاد، تنوع پروفیل‌های فولادی و انبوه بودن در اکثر نقاط دنیا به‌خصوص در کشورهای صنعتی است. سازه‌های فضاکار آلومینیومی یکی از مصالحی که اکنون مورد توجه قرار گرفته‌است، آلومینیوم است. سازه‌های فضاکار چوبی چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می‌رفت. استفاده از چوب‌های ورقه‌ای جهت ساخت این سازه‌ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه‌ها قرار داد. اجزای تشکیل دهنده گره‌ها (پیونده‌ها) شاید می‌توان گفت که مهم‌ترین قسمت در سازه‌های متداول اتصالات و جزئیات مربوط به آن‌ها است. پیونده مرو با قابلیت ۱۸ اتصال اعضاء بدنه اصلی یک سازه فضاکار را اعضای آن سازه تشکیل می‌دهند. عمده‌ترین مقاطع بکار رفته در سازه‌های فضاکار مقطع دایره‌ای، به صورت توپر یا تو خا لی و مقاطع نبشی یا قوطی است. تکیه گاه‌ها شکل و موقعیت تکیه گاه‌ها در سازه‌های فضاکار، تأثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آن‌ها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه‌ها در این سیستم‌ها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه‌ها به پی منتقل می‌گردد. اما اگر عضو قرمز رنگ را در نظر گرفته و از سختی خمشی گره آبی و سختی عضو قرمز صرف نظر کنیم، در این حال، می‌توان این سیستم را با استفاده از ماتریس سختی و بدون درنظر گرفتن تغییرات زاویه‌ای محاسبه کرد. اگر مفصل‌ها به حد کافی محکم و سخت باشند، برای سادگی در محاسبات، می‌توان از تغییرات زاویه‌ای صرف نظر کرد. بسیاری از شرکت‌ها به صورت تخصصی به طراحی و اجرای این سازه در پروژه‌های بزرگ پرداخته‌اند. گسترش و تثبیت تمامی اعضای سازه در بخش‌های کوچک بر روی زمین سپس بالا بردن آن‌ها تا موقعیت نهایی و نصب روی تکیه‌گاه دائمی. گسترش و تثبیت اعضای سازه قطعات بزرگتر روی زمین سپس بالا بردن و نصب آن‌ها در هوا به قسمت‌هایی از سازه که قبلاً نصب شده‌اند. گسترش و تثبیت اعضای سازه به صورت یکجا بر روی زمین سپس بالا بردن و نصب آن در محل دائمی. از روش‌های یاد شده روش اول به دلیل وزن سازه و دشواری عملیات نصب اجزا در ارتفاع بلند کمترین کاربرد را در میان سایرین ارد.عشقی صنعتی، "ح، نگاهی به فناوری‌های جدید"، نشریه آبادی، شماره. | ## جمع‌بندی | 66،1389 مدل‌سازی سازه امروزه در کشورهای صنعتی و پیشرفته با تعریف کاتالوگ محصولات از فولاد و بتن تا سنگ نما در نرم‌افزارهای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان BIM سازنده، طراح و مالک به سادگی در مراحل ابتدایی با انتخاب محصول مشخص شده و جایگذاری آن در مدل با خصوصیات و رفتار ناشی از قرارگیری هر المان در ساختمان آشنا شده و می‌تواند به صرفه‌ترین انتخاب از لحاظ اقتصادی، انرژی و مقاومت را انجام دهد.ستوده بیدختی، امیرحسین، 1393، مقدمه‌ای بر کاربرد مدل‌سازی اطلاعات ساختمان BIM در مدیریت پروژه‌های ساخت، اولین کنفرانس ملی شهرسازی، مدیریت شهری و توسعه پایدار، تهران، مؤسسه ایرانیان، انجمن معماری ایران، از نرم افزار هایی همچون فتوشاپ، اتودسک تری‌دی‌اس مکس و AutoCAD نیز برای طراحی سازه های فضایی استفاده می شود.