سازه فضاکار

سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه ‌های آن در دو جهت گسترش یافته‌اند و اعضای آن فقط تحت تأثیر نیروی محوری است. این سازه در واقع متشکل از شکل‌های منظمی است که در کنار یکدیگر تکرار شده و اتصال مکرر این احزای فضایی، شبکه ای مستحکم و یکپارچه (شامل شبکه‌ها، طاقها، برجها، شبکه‌های کابلی، سیستم‌های پوسته‌ای و غشایی، سازه‌های تا شونده و ترکیبات کش بستی ) با ساختاری سه بعدی به وجود می آورند.   

مزایای ساز‌ه فضاکار

• درجه آزادی بسیار بالا(اتصالات مفصلی): این مشخصه باعث مقاومت بالای این سازه در برابر ارتعاش و ضربه می‌شود.
• استفاده بهینه از انواع متریال
• سرعت در تولید، نصب و اجرا
• امکان حمل و نقل سریع، اجزا وقطعات سقف سازه فضاکار از کارخانه به محـل احداث پروژه
• استفاده از پوشش های سبک
• تغییر مکان قائم بسیار کم
• مقاومت بالا در آتش سوزی
• ایجاد فضای وسیع، بسیار مناسب برای هرگونه معماری داخلی
• فضای بین لایه بالا و پایین شبکه سازه های فضاکار محل مناسبی برای عبور تاسیسات برقی و مکانیکی است
• تاکید این سامانه در عدم یا حداقل استفاده از ستون های میانی که تاثیر بسیار مثبتی در استفاده چند منظوره از فضا دارد. از جمله فضاهای ورزشی.

• مقاومت کافی در برابر کمانش.
• استفاده مناسب از نور
• قابلیت افـزایش و تـوسعه سـازه بـدون تخـریب سازه و اجرای سقف سازه فضاکار مضاعف
• کاهش هزینه های تمام شده سازه در مقایسه با سایر روش های ساخت و اجرای مانند سوله
• امکان بازکردن و نصب مجدد سازه فضاکار بدون دور ریزشدن قطعات سازه فضاکار در پروژه ها
• ضریب ایمنی بالای این سیستم به‌علت درجه نامعینی بالا، پیچ و مهره‌ای بودن اتصالات و سهولت کنترل کیفیت قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه‌ای قطعات بصورت پیش ساخته عواملی است که ضریب اطمینان و ایمنی سازه را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد.

اجزای تشکیل دهنده سازه فضا کار

۱-گره‌ ها(پیوندها):

 از مهمترین اجزای این سازه‌ها است زیرا نزدیک به ۵۰ % از کل هزینه ها صرف هزینه اتصالات می‌گردد. ازین رو مهمترین اجزای سازه فضا کار اتصالات آن‌ها می‌باشد.

۲-گوی:

یک کره فولادی توپر چند وجهی است و جهت ارتباط بین اعضای سه بعدی استفاده می‌شود در سازه فضایی، گوی‌ها باعث می‌شوند که خود و اعضای مربوط به آنها در یک موقعیت ثابت قرار گیرند و باعث ایجاد تعادل بین نیرو های اعضای سازه شوند.

۳-بشقابک:

در محل اتصال المان به گوی از قطعه مخروطی شکل فولادی استفاده می‌گردد.

۴-اسلیو:

مهره ای است که جهت محکم نمودن پیچ‌ها در داخل گوی استفاده می‌شود.

۵-لوله:

لوله ها جهت تحمل نیروهای محوری (کششی و فشاری) به کار می‌روند.

۶-پیچ:

پیچ ها در سایز های متفاوتی هستند و یک اتصال جدا شدنی بوده که جهت انتقال نیرو از آن کمک گرفته میشود.

انواع پوشش های سازه فضا کار

• ساندویچ پنل
• ورق های ذوزنقه
• ورق های سینوسی
• ورق های شادولان
• ورق های پلی کربنات
• ورق های گالوانیزه
• ورق های UPVC
• پوشاننده پاشامی

کاربرد سازه فضاکار

امروزه از سازه های فضاکار در ساخت وساز بسیار استفاده می‌شود. این نوع از قاب‌ها بیشتر برای پوشش مناطق با وسعت زیاد، در ساختمان‌های مدرن تجاری و صنعتی به کار می‌رود. عمده‌ترین کاربردهای این سیستم عبارت است از:

• سالن نمایشگاهی، کنفرانس، تالار و کتابخانه
• سقف آخر ساختمان، سر درب ورودی و نورگیر
• بیلبوردهای تبلیغاتی
• دکوارسیون داخلی ساختمان
• گلخانه‎ های صنعتی، تحقیقاتی و تزیینی
• سالن‎های تولید و انبار کارخانجات
• سالن اجتماعات، ترمینال و فرودگاه و…
• سقف پارکینگ ساختمانهای مسکونی، اداری، تجاری و….
• ایستگاه های پمپ بنزین و گازوئیل

انواع سازه فضاکار

سازه‌ های فضاکار به دو دسته‌ی کلی تقسیم ‌بندی می‌شود:

۱- انواع سازه‌های فضاکار از لحاظ مصالح

• سازه‌های فضاکار فولادی:

 فولاد پرکاربردترین ماده در ساخت سازه‌های فضاکار است. از جمله خصوصیات برجسته این فلز سختی و جوش پذیری بالا، تنوع پروفیل‌های آن و فراوانی آن در اکثر نقاط دنیا به خصوص درکشور های صنعتی می‌باشد.

• سازه‌های فضاکار آلومینیومی:

از مصالحی که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در مقایسه این مصالح نسبت به فولاد این مصالح وزن کمتری دارند. به‌طوری که وزن آن یک‌سوم وزن فولاد است. همچنین آلومینیوم مقاومت بالاتری را در برابر خوردگی دارد. اما همچنان قیمت آلومینیوم نسبت به فولاد بیشتر است.

• سازه‌های فضاکار چوبی:

چوب از عناصری است که از قرون وسطی برای پوشش سقف به کار می‌رفت. استفاده از ورقه‌های چوبی جهت ساخت سازه‌های فضاکار، یک روش اقتصادی می‌باشد. گنبدهای چوبی در پوشش سالن‌های مدارس و سالن های ورزشی بسیار متداول است.

۲- انواع سازه‌ های فضاکار از لحاظ ساختار

• شبکه‌های دو لایه:

: این سازه از متداول‌ترین انواع سازه‌های فضاکار است و از دو صفحه عناصر موازی تشکیل شده که  توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل می‌شوند. از شبکه‌های دولایه در راستای افقی، در امتداد عمودی به عنوان بخشی از دیوار و یا با هر زاویه دلخواه دیگر استفاده می کنند.

• شبکه‌های سه‌لایه:

 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. در صورتی‌که دهانه‌ها خیلی بزرگ باشد و ارتفاع شبکه دو لایه جوابگوی قیود آن نباشد این شبکه‌ها استفاده می‌شود. شبکه های دو و چند لایه معمولا برای دهنه های ۲۰ تا ۱۲۰ متری استفاده می‌شود.

• سازه‌های چلیکی:

 سازه‌ی فضاکاری که در یک جهت دارای انحناء است و  بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل استفاده می‌شود.

• سازه های گنبدی:

گنبد یک سیستم سازه‌ای مشتمل بر یک یا چند لایه المان است که در همه جهات انحنا یافته‌اند. 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. ارتفاع گنبدها باید بیش‌تر از ۱۵% قطر پایه باشد؛ معمولا ۲۰% قطر پایه اقتصادی‌ترین حالت ممکن است. در دهانه‌های بزرگ بصورت کره کامل ساخته می شود .

• سازه‌های تاشو:

این سازه‌ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و در مکان‌هایی که ساخت سازه‌های دیگر به‌دلیل محدودیت‌های جوی، مکانی، زمانی ومصالح، امکانپذیر نباشد، بکار می‌روند. سازه‌های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاهها ومناطق سیل و زلزله زده به کار می‌رود.

• سازه‌های پل‌های فضاکار:

پل‌هایی که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته می‌شوند. این  پل‌ها برای دهانه‌های بزرگ بعد از پل‌های کابلی در درجه اهمیت‌اند.

نمونه‌های اجرا شده سازه فضاکار

پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران نمونه‌های اجرا شده از این سقف‌ها در ایران می‌باشد. البته این نوع سازه پدیده خیلی جدیدی نیست، زیرا گراهام بل طرح هایی از شبکه های منظم هندسی که کاربرد ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود. همچنین آلاچیق‌های عشایر محلی ایران، سبکی مانند این نوع سازه‌ها دارند ولی در دهه ۶۰ میلادی بود که این نوع سازه ها به صورت موضوعی بین اللملی و قابل بحث مطرح شد به طوری که اولین کنفرانس بین اللملی سازه های فضایی ( فضاکار ) در سال ۱۹۶۶ در دانشگاه ساری انگستان برگزار شد .

یک نمونه جالب از سازه های دو لایه، ساختمان نمایشگاه واقع در سائوپولو، برزیل است که محوطه ای به مساحت ۲۶۰ در ۲۶۰ متر مربع را با تکیه بر ۲۵ ستون و با استفاده از ۴۸۰۰۰ عضو لوله ای آلومینیومی پوشش می‌دهد. نمونه جالب دیگری از کاربرد سازه های فضاکار، پارکینگ هیترو لندن است. این پارکینگ قابلیت تحمل ۳۲۵ اتومبیل را داشته و استفاده از آن بسیار اقتصادی است. نمونه دیگر، آشیانه هواپیما در لندن است که دهانه ای به طول ۱۳۸ متر دارد. این سقف باید لوازمی به وزن حدود ۷۰۰ تن را تحمل کند که ۳۰۰ تن آن متحرک و شامل چندین دستگاه جرثقیل است که امکان تعمیرات و نگهداری هواپیما را به سهولت فراهم می‌آورد .

قیمت سازه فضاکار

قیمت سازه فضا کار به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که با توجه به آنها قیمت نهایی آن تعیین میگردد. برخی از این پارامتر ها عبارتند از:

1. سرعت اجرای سازه
2. قابلیت فرم پذیری سازه
3. قابلیت نصب جرثقیل وتحمل بارهای مختلف بر سازه
4. مقاومت سازه در برابر زلزله
5. تحمل سازه در برابر آتش سوزی و …