سازه های فضاکار
هر سازه ای، فضایی سه بعدی را اشغال می کند
و به همین سبب به صورت سه بعدی نیز رفتار می نماید.
طبیعت هم دارای سازه هایی است که دارای رفتار سه بعدی هستند.
اما رفتار برخی از سازه ها به گونه ای است که اثر یک بعد، تحت الشعاع آثار رفتاری دو بعد دیگر است.
این گونه سازه ها رفتار مسلط دو بعدی داشته و به ساز های سنتی موسومند،
مانند یک خرپای مسطح. در چنین سازه ای بارهای خارجی همانند نیروهای داخلی در یک صفحه قرار دارند.
در سازه های فضاکار، ترکیب هندسی، بارهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییر مکان ها به گونه ای است
که در یک صفحه قرار نمی گیرند و ترکیب هندسه سازه،
بارگذاری خارجی، نیروهای داخلی و جابه جایی های سازه فراتر از یک صفحه است.
عمدتا دارای فرم بدیع مستوی یا منحنی در فضا بوده
و با واحدهای حتی المقدور یکسان در الگویی تکرار شونده احداث می شوند.
در ادامه بیان می شود که: سازه های فضاکار گروهی از سازه ها هستند که دارای رفتار مسلط سه بعدی بوده،
معمولا در خور تولید صنعتی انبوه بوده
و در این حالت، قیود فنی و اقتصادی را با تلفیق مناسبی از مفاهیم سازه ای،
اصول ایمنی، دیدگاه های زیبایی شناختی و جنبه های اقتصادی ارضا می نمایند.
متداول ترین کاربرد سازه های فضاکار
در ساخت پوشانه های بناهایی است
که در آنها عملکرد ساختمان ایجاب می نماید که دارای دهانه آزاد نسبتا بزرگ در دو جهت متعامد باشند.
بدیهی است که این نوع از سازه فضاکار در استادیوم های ورزشی و تالارهای اجتماعات، نمایشگاه های چند منظوره،
مراکز فرهنگی و هنری، مصلی ها و مساجد، آشیانه های هواپیما، سالن های صنعتی، انبارهای وسیع و انواع پایانه های مسافربری کاربرد فراوان دارند.
بر اساس آیین نامه سازه های فضاکار،
عبارت سازه های فضاکار مشبک ( اسکلتی)
تنها به گروهی از سازه های دارای عملکرد مسلط سه بعدی اطلاق می گردد که ویژگی های زیر در آنها مصداق دارد:
- اثر رفتاری هیچ یک از سه بعد در جذب نیروهای وارده قابل صرف نظر کردن نیست
- متشکل از اعضای منفصل خطی ( اعضای خرپا، تیر، تیر ستون ) می باشد.
- به عنوان قاعده ( صرف نظر از استثناها) اغلب شامل تعداد قابل توجهی از اجزا و زیر مجموعه های ساده و تکرار شونده می باد
- اجزا و زیر مجموعه های ساده اغلب در خور پیش سازی و تولید انبوه می باشند و در ابعاد و اشکال استاندارد اختیار می گردند.
- با استفاده از قابلیت باربری در سه بعد، امکان کاهش وزن فراهم می آید.
- معمولا از دیدگاه زیباشناختی دارای اهمیت هستند
- معمولا 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 می سازند.
از نظر عمر مفید بهره برداری
در آیین نامه سازه های فضاکار ایران،
سازه های فضاکار از لحاظ عمر مفید بهره برداری به چهار گروه طبقه بندی شده اند
که بهره برداری دراز مدت، میان مدت، م.قت با امکان نصب و باز کردن
به قصد نصب مجدد به صورت های تاشو یا بازشو یا موقت جهت خدمت رسانی کوتاه مدت، برای کاربری های متنوع را شامل می شوند.
سازه های باز و بسته شونده
سازه های بازو بسته شونده سازه هایی هستند
که می توانند شکلشان را برای حمل و نقل و یا انباشته شدن تغییر دهند.
تمام این سازه ها عملکرد سازه های مرسوم را حفظ می کنند،
اما بر خلاف سازه های مرسوم، برای اینکه در معرض تغییر شکل های بزرگی در طول فرایند گسترش قرار گیرند، طراحی می شوند.
سازه های ماهواره ای
سازه هایی هستند که به صورت فضاکار از خرپاهای فضاکار در ارتفاع ساخته می شوند
و کاربرد آنها در سازه های ماهواره ای، خطوط انتقال نیرو و برج های مخابراتی است.
بررسی مقاومت لرزه ای و سختی سازه
سازه های با وزن سبک و سختی مناسب،
بهترین گزینه در طراحی سازه های فضایی در برابر بار های وارده و ضوابط مشخص محدود کننده
در ارتباط با تغییر شکل های سازه می باشند.
در این راستا، مدل سازی یک سازه فضایی باید به درستی و به نحو صحیح
با در نظر گرفتن نوع اتصال اعضای سازه، با فرض وجود اجزای گره ای و یا بدون اجزای گره ای صورت پذیرد
و مقدار سختی واقعی سیستم، جهت طراحی و بررسی ارتعاشات ناشی از بارگذاری های باد
به خصوص در سقف های پوشش دار و یا تحریکات ناشی از نیروی زلزله مورد استفاده قرار گیرد.
افزایش درجات نامعینی سازه های فضایی باعث ایجاد قابلیت اطمینان مناسب در برابر واژگونی تحت بارهای وارده است.
در حقیقت زمانی که سازه دارای درجات نامعینی زیاد باشد،
طراحی سازه به حدی از اطمینان خواهد رسید تا بتواند در سطح بیشتری از بار نهایی گسیخته گردد
و با وقوع گسیختگی در یک عضو و با فرض اینکه بار وارد بر سازه کمتر از بار طراحی سرویس باشد،
گسیختگی ترد در کل سازه حادث نگردد. با ظهور رفتار غیرخطی در اعضای سازه های فضایی،
افزایش درجات نامعینی سازه به نحو چشم گیرتری،
با بازتوزیع مناسب نیروها باعث بهبود رفتار سازه و افزایش قابلیت اطمینان و حاشیه ایمنی در طراحی می گردد.
کتاب : مبانی طراحی سازه های فضا کار
تالیف:
پروفسور محمود گلابچی
دکتر محمد رضا گلابچی