سازه های فضا کار چیست؟

سازه های فضا کار چیست؟ در علوم مهندسی برای ساخت یک بنا بر اساس هدف ساخت آن از سازه­های مختلفی با ویژگی­ها و کاربرد­های بسیار متفاوت استفاده می­شود. همانگونه که

می­دانیم استفاده از این سازه­ها امری ضروری است.

یکی از این سازه­ها به نام سازه فضاکار است. شاید تا به حال اسم این نوع سازه را شنیده باشیم. و برایمان سوال پیش آمده باشد این سازه چیست؟ و در چه بنا­هایی کاربرد دارد؟ در این مقاله  تصمیم داریم به شرح مفصل تری در رابطه با سازه های فضا کار بپردازیم. اگر شما هم به اطلاع از این سازه علاقه مندید تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

منظور از سازه ­های فضا کار چیست؟

سازه های فضا کار به سازه­ هایی گفته می­شود؛ که دارای یک  ساختار سه بعدی، سبک و شبیه خرپا می­باشد. و مانند میله­های کوچکی می باشد؛ که به صورت دقیق بر اساس میزان فشاری که باید تحمل کنند ساخته شده اند و به هم متصل می­شوند.

تا به صورت اشکال مختلف هندسی بسیار زیبا و کاربردی در اماکن مختلف مانند نمایشگاه­ها، پارک­ها، و مناطق تفریحی، پاساژ­های تجاری بزرگ و …اجرا شوند. به هر قطعه از سازه فضاکار یک فریم گفته می­شود. این نوع سازه به عنوان پوششی زیبا به خصوص برای زمین­های بزرگ مورد استفاده  قرار می­گیرد. استحکام این سازه­ها ازطریق محاسبه بارهای خمشی وارد شده به سازه است. که خود به دو قسمت بار­های کششی و فشاری در طول هر پایه یا فریم منتقل می­شود.

آموزش نحوه طراحی سازه  فضاکار

فریم­ های این نوع سازه­های زیبا معمولا با استفاده از ماتریس­های پیچیده طراحی می­شود. ویژگی خاص این نوع ماتریس­ها در یک فضای معماری، زاویه­های مجزا از هم برای شکل دهی بهتر و در نهایت طراحی دقیق تر طرح بر روی کاغذ در هنگام اجرای پروژه می­باشد. جنس این فریم ها میتواند مانند تیرآهن های معمول از جنس فولاد بوده و یا بسته به نیاز از آلیاژ های سبک تر استفاده شود.

در واقع در این سازه میزان انحنا آنقدر زیبا و زیاد است؛ که اگر اتصالات به اندازه کافی سفت و محکم باشد می­توان انحرافات زاویه ای را به طور کل نادیده  گرفت و محاسبات  ساده انجام داد. ساده ترین شکل فریم فضایی دال افقی از اهرام مربع پیوسته و چهار ضلعی است که از رشته های فولاد آلومینیومی یا لوله ای ساخته می­شود.

تقریبا در هر فریم از همه جهات بار­های مشابهی وارد می­شود. که به تعادل سازه کمک می­کند. از نظر فنی ماتریس­های طراحی این نوع سازه­ها را ماتریس بردار ایزو تروپیک و یا عرض یک واحد خرپای هشت تایی می­گویند. سازه های فضا کار در واقع تلفیقی از علم مهندسی و هنر است که در ساختمان­های مدرن کاربرد فراوانی دارد.

این مقاله را نیز حتما بخوانید: اهمیت آهن آلات در صنعت ورزش

انواع سازه های فضایی

تا این قسمت مقاله با سازه های فضا کار آشنا شدیم. و متوجه شدیم چیست و چه کاربردی دارد. اکنون می­خواهیم انواع  آن را بهتر بشناسیم. به طور کلی سازه­های فضاکار به دو دسته منحنی و ترتیبی تقسیم بندی می­شوند.

سازه فضاکار منحنی

سازه های فضا کار منحنی عبارت است از:

پوشش سازه­های فضاکار: این ساختار­های فضایی از زیر ساخت­های مسطح تشکیل شده است. آن­ها مانند یک صفحه می­باشند که در آن انحرافات صفحه از طریق میله­های افقی هدایت می­شوند و نیرو­های برشی توسط قسمت­های مورب پشتیبانی می­شوند.

طاق­های بشکه ای:  این نوع طاق دارای یک مقطع ساده است. معمولا در این نوع سازه­ها فریم فضایی نیازی به استفاده از ماژول­های چهار ضلعی یا هرم برای ایستایی  و مقاومت سازه ندارد. در نتیجه سازه ساده تر و کاربردی تر می­شود. چرا که گنبد­های کروی و سایر منحنی­های ترکیبی معمولا نیاز به استفاده از ماژول­های چهار ضلعی یا هرم و پشتیبانی اضافی از صفحه زیر ساز برای استحکام سازه را دارند.

سازه فضاکار ترتیبی

سازه فضار کار ترتیبی عبارت است از:

شبکه تک لایه: در این سازه همه عناصر روی سطح و به ترتیب قرار می­گیرند. در واقع پیچیدگی­های حالت منحنی را ندارند.

شبکه دو لایه: در این سازه نیز عناصر در دو لایه به موازات و در فاصله مشخصی از یکدیگر سازمان یافته اند. هر یک از لایه­ ها شبکه ای از مثلث­ها، مربع­ها یا شش ضلعی­ها را توسط پایه­ها یا همان فریم­های سازه فضاکار تشکیل می­دهند. که در آن ممکن است برآمدگی گره­های یک لایه با هم تداخل داشته باشند. یا نسبت به یکدیگر جابه جا  شوند. میله­ های مورب به هم متصل می­ شوند. این سازه های فضا کار تقریبا همیشه صاف هستند و برای پوشش­های آویزی مناسب هستند.

این مقاله را نیز حتما بخوانید: کاربرد ورق گالوانیزه در صنعت خودروسازی

فاصله ستون ها در سازه های فضا کار

در این گونه سازه­ها این امکان وجود دارد؛ که ستون­ها به  صورت نامنظم ستون گذاری شوند. علاوه بر آن امکان دهانه گذاری با اندازه­های متفاوت در سازه فضاکار وجود دارد. اما میزان متداول در اندازه­های ستون گذاری معمولا 60 متر می­باشد. البته همین انعطاف پذیری در اندازه ی سازه های فضا کار موجب پرطرفدار شدن این نوع سازه شده است.

ضخامت سقف سازه های فضا کار

برای سقفی با کیفیت بالا باید عواملی از قبیل نوع سازه و شکل هندسی آن، اندازه دهانه ­ها و اندازه ستون­ها، میزان بار وارده بر سازه را مدنظر قرار داد. چرا که این عوامل بسیار تایر بر میزان تاب آوری سقف دارند.

کاربرد سازه های فضا کار

سازه های فضا کار کاربرد زیادی در ساختمان سازی دارند. سایر نمونه­های طبقه بندی شده این سازه به عنوان فریم­های فضایی عبارت اند از: سازه­های فلزی چین دار،پوشش آویز، و ساختار پنوماتیک که در موارد زیر کاربرد دارند:

ساختمان­های تجاری و صنعتی

سالن­ها

به عنوان چراغ قوه های بزرگ شهری و پخش کننده­های نور

سایبان­ های زیبا

باجه­ های عوارض

سالن­های نمایشگاه

استادیوم­های ورزشی

مزایا و معیب سازه های فضاکار

سبک بودن سازه­های فضاکار یکی از مزایای ساختار این نوع اسکلت سه بعدی سازه­ها می­باشد. مواد به کار رفته در این سازه­ها به گونه ای توزیع شده است؛ که مکانیسم انتقال بار در درجه اول کشش محوری یا فشرده سازی می­باشد. علاوه بر این بیشتر فریم­های فضایی در حال حاضر با فولاد یا آلومینیوم ساخته می­شوند.که به طور  قابل توجهی باعث کاهش وزن در کل پروژه نسبت به  سازه­های آهنی می­شود.

از طرفی قطعات سازه فضاکار به صورت انبوه در کارخانه تولید می­شود. تا از نظر کیفی و مهندسی کاملا بررسی و یکسان باشند.در نتیجه استحکام و زیبایی مورد پسند مهندسین و سایر کاربران باشد.

معایب سازه های فضا کارر: تنها عیب سازه­های فضاکار پایین بودن پتانسیل تولید فولاد می­باشد. با اینکه سازه  فضاکار مزایای بسیار زیادی دارد. ولی محدودیت­هایی را هم ایجاد می­کند. و مهمترین عیب این سازه را می­توان گفت نیاز به تولید فولاد بیشتر برای ساخت این سازه می­باشد.

از طرفی هم تولید فولاد بیش از اندازه پروژه­های سازه فضاکار به دلیل افزایش قیمت زغال کک، مواد اولیه، محدودیت­های دولتی تولید فولاد به دلیل آلودگی­های محیط زیستی امکان پذیر نمی­باشد. و برای همین مشکلاتی را در تولید سازه فضاکار ایجاد می­کند.

انواع قطعات سازه فضاکار

فریم ­های فضایی از قابلیت شکل و فرم­های متنوعی برخوردار هستند. در واقع طراحان می توانند از یک ماژول استاندارد برای تولید شبکه ­های مختلف فضای تخت، پوسته مشبک، یا حتی اشکال آزاد استفاده کنند. معماران نیز برای اجرای طرح­های خاص خود از زیبایی بصری و سادگی چشمگیر خطوط در قاب­های فضایی استفاده  بسیار زیادی می­کنند. در واقع این نوع سازه­ ها کمک می کند تا مهندسین معمار آنچه را در ذهن دارند بسیار راحت تر به صورت واقعی اجرا کنند.

آنچه خواندیم

در این مقاله با سازه های فضا کار آشنا شدیم. اکنون اگر نام این سازه را بشنویم به راحتی می­توانیم در مورد آن شرح دهیم. همانطور که در این مقاله بیان کردیم. انواع سازه فضاکار مزایای بسیار زیادی دارد و بسیار در معماری و ساختمان سازی کاربردی می­باشد.

مهمترین مزیت این نوع سازه باز گذاشتن دست طراح برای اجرای هرچه زیباتر و بهتر پروژه­های طراحی می باشد. و محدودیت آن  ساخت بیشتر این سازه به علت محدودیت تولید فولاد است. با این وجود این سازه به علت زیبایی شگرفی که دارد در ساختمان سازی و معماری بسیار پرطرفدار است.