سازه فضایی آسمان گستر

سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه‌های آن در دو جهت گسترش یافته‌اند و اعضای آن فقط تحت تأثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه‌ها از مدول‌های یکسان و تکرار شونده با لایه‌های موازی در بالا و پایین (مشابه میله‌های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می‌گردند .

سازه فضاکار ، به مجموعه سازه‌های مشابهی اطلاق می‌شود که شامل شبکه‌ها، طاقها، برجها، شبکه‌های کابلی، سیستم‌های پوسته‌ای و غشایی، سازه‌های تا شونده و ترکیبات کش بستی می‌شود.

به هر قطعه از سازه فضاکار یک فریم گفته می ‌شود. این نوع سازه به‌ عنوان پوششی زیبا به‌ خصوص برای زمین ‌های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.
آن چه که باعث استحکام بخشیدن به قاب های فضایی می شود، خرپاهای مثلثی شکل هستند که باعث می شوند لنگرهای خمشی، بارهای کششی و فشاری را به اعضای محوری خرپا منتقل کنند.

اگرچه سازه فضایی و سازه فضاکار به جای هم استفاده می شوند اما مفهوم آن ها از جهاتی با یکدیگر متفاوت می باشد. سازه های فضایی عموما در فضای خارجی ساخته می شوند و می توانند خود بخشی از یک سازه فضاکار باشند.
در سازه های فضا کار همانند خرپاها از مثلث استفاده می‌ شود. در این سیستم لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می‌ گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب‌های فضایی می‌ شود.

این سیستم بیشتر برای پوشش دادن دهانه‌ هایی که تکیه‌گاه کم‌ تعدادی دارند مناسب است. در زبان انگلیسی به این سیستم space frame گفته می شود

مزایا سازه فضاکار یا سازه فضایی :

• اجزای سازه فضاکار برای حمل و نقل و انباشت آسان هستند
• این ویژگی های کمبرینگ قابل تنظیم هستند
• نصب آسان در محل به دلیل قطعات پیش ساخته
• نیازی به پرلین ندارد
• بیشتر برای سازه هایی که دارای اشکال و مکانهای نامنظم پلان هستند مناسب است
• همچنین ، برای سازه ای که دهانه وسیعی دارد مناسب است
• سازه بدون ستون را به ما ارائه می دهد
•  دارای قابلیت ضد زلزله بودن بالایی است
• نسبت دهانه به عمق عالی دارد
• هزینه حمل و نقل پایین
• سبک است و از نظر ساختاری مستحکم
• بارهای متمرکز به طور مساوی در سراسر ساختار توزیع می شوند
• خواص آکوستیکی بسیار خوبی دارد.
• امکان نصب جرثقیل بر روی سازه فضایی
• عدم محدودیت دهانه
• وزن کم و ایمنی بسیار بالا
• عدم انهدام ناگهانی
• سرعت بالا در تولید و اجرا
• برگشت پذیری سریع سرمایه
• کنترل کیفیت بالا به دلیل تولید صنعتی
• انعطاف‎پذیری زیاد از لحاظ معماری
• سازه‎ای مناسب برای نورپردازی
• گسترش سازه با حداقل تغییر در سازه قبلی
• سادگی و زیبایی منحصر به فرد در معماری
• امکان اتصال آویزهای متعدد از سقف

برخی دیگر از مزایا سازه فضایی و سازه فضاکار :

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. فضای موجود بین لایه‌های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تاسیسات برقی و مکانیکی که می‌بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می‌سازد.

با این مزیت که این تاسیسات از حداقل دید برخوردار می‌باشد 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 وآماده شده‌است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قعات 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 وقطعات 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.

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 وکیفیت 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، ژیچ 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 می‌باشد. علاوه بر زیبایی نسبت به سیستم‌هایی نظیر سوله در مصرف انرژی جهت گرمایش و سرمایش فضای داخل حداکثر صرفه جویی را موجب می‌گردد.

تاریخچه سازه فضاکار :

به عنوان قدیمی‌ترین ساخت‌ها برای سازه‌های فضاکار یا سازه فضایی می‌توان از داربست‌هایی که جهت نگهداری چادرهای انسان‌های اولیه بکارمی رفت 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.

کاربرد سازه‌های فضایی شبکه‌ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن‌های تجمع، آمفی تئاترها، قصرها، مساجد اسلامی، اماکن متبرکه و غیره جلوه گر است.

اولین شبکه چند لایه توسط الکساندر گراهام بل در سال ۱۹۰۶ برای کایت پرواز ساخته شد.

در این شبکه طول اعضاء یکسان، اتصالات ساده بود. 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

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

سازه‌های فضاکار یا سازه فضایی از لحاظ ساختار :

سازه ترتیبی :

سازه فضاکار ترتیبی عبارتند از:

شبکه تک لایه(Single Layer) :

در این سازه همه عناصر روی سطح و به ترتیب قرار می‌ گیرند. در واقع پیچیدگی ‌های حالت منحنی را ندارند واز یک لایه منفرد تشکیل شده است . انواع مختلفی از سازه های تک لایه وجود دارند:

• شبکه دو طرفه
• شبکه مورب
• شبکه سه طرفه
• شبکه چهار طرفه

شبکه‌های دو لایه (Double Layer) :

شبکه‌های دو لایه یکی از مهم‌ترین و متداول‌ترین انواع سازه‌های فضاکار به شمارمی روند.

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.

هر یک از لایه‌ ها شبکه ‌ای از مثلث ‌ها، مربع‌ ها یا شش‌ ضلعی‌ ها را توسط پایه ‌ها یا همان فریم ‌های سازه فضاکار تشکیل می‌ دهند که در آن ممکن است برآمدگی گره‌ های یک‌ لایه با هم تداخل داشته یا نسبت به یکدیگر جابجا شوند.

میله ‌های مورب گره ‌های هر دو لایه را در جهات مختلف فضا متصل می‌ کنند. در این نوع سازه، قطعات سازه به سه گروه یال ‌ها یا فریم ‌های فوقانی، مورب و پایین تقسیم می‌ شوند.

در واقع شبکه های دو لایه ساده ترین نوع سازه فضاکار می باشد و از آن برای پوشش ساده فضاها و با وجود تکیه گاه های مناسبی که به وسیله پروفیل های فولادی ایجاد شده اند، مورد استفاده قرار می گیرد از لحاظ مقاوت این نوع سقف می تواند بار ناشی از باران، برف و باد را تحمل نماید.

در موارد خاص بارگذاری باید این نوع سقف ها متناسب با شرایط طراحی گردد.

شبکه‌های سه لایه  (Triple Layer) :

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. عناصر در سه لایه موازی قرار می‌ گیرند که توسط پایه‌ های مورب به هم متصل می ‌شوند.

این سازه ‌ها تقریباً همیشه صاف هستند و برای پوشش‌ های آویزی مناسب می‌ باشند. به عنوان مثال:ایستگاه راه‌آهن جمهوری اسلامی ایران – تهران، نماز جمعه تهران – دانشگاه تهران

سازه‌های قوسی ( چلیکی) :

سازه های چیلیکی به سازه هایی اطلاق داده می شود که در یک جهت دارای انحناء باشد سازه‌های چلیکی نامیده می‌شود.

سازه های چلیکی بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل بکاربرده می‌شوند. پوشش روی بسیاری از گلخانه های بزرگ بدین صورت می باشد. عمده ترین مزیت  سازه های چلیکی، عدم مقاومت در برابر جریان باد است که باعث می شود از این  سیستم  در فضاهای باز که امکان وزش بادهای شدید وجود دارد ،بیشتر استفاده شود.

سازه‌های گنبدی (Spherical Domes) :

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. شکل ظاهری گنبدها در دو نوع فرم گنبدی و بیضوی موجود میباشد که هرکدام در زمان طراحی و هنگام بافت و نصب سازه گنبدی تنوع گسترده ای دارا میباشد.

سازه زنبوره‌ای:

در این نوع از قطعات فولادی مانند هرم‌های معکوس استفاده می‌شود که در سطح زمین صاف، قطعات مونتاژ خواهد شد.

سازه شبکه تخت:

در سازه فضایی، سازه فضاکار شبکه‌های تخت به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه‌های واحد شبکه گفته می‌شود.

شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده است می‌باشد.

شبکه‌های تخت در سازه فضاکار می‌توانند دارای یک، دو یا سه و حتی چندلایه باشند، ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شبکه‌های سازه فضایی دو لایه از دو صفحه موازی که به وسیله عناصری به هم متصل گردیده‌اند تشکیل می‌شوند.

یک نمونه استفاده از این شبکه‌های سازه فضاکار در آشیانه هواپیما است.

زمانی که اعضا در شبکه دو لایه طویل شوند برای جلوگیری از خطر کمانش کردن از شبکه‌های سه لایه استفاده می‌شود و با توجه به اینکه نیمی از هزینه‌های سازه‌های فضاکار را پیوندها تشکیل می‌دهند این نوع سازه‌های فضاکار اغلب غیراقتصادی است.

نکته دیگری که در طراحی شبکه‌های سازه فضاکار دو لایه و اکثر سازه‌های فضاکار باید در نظر گرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن ستون‌های سازه فضایی در داخل شبکه قرار می‌گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه‌های فضایی در اطراف کنسول داشته باشیم.

سازه های فضاکار گنبدی از انواع مختلفی تشکیل شده اند که مهمترین آنها عبارتند از:

• سازه گنبدی ژئودزیک
• سازه گنبدی شودلر
• سازه گنبدی لاملا

سازه فری فرم (Free Form):

سطوح فری فرم برخلاف سطوح معمولی مانند صفحات، استوانه ها و سطوح مخروطی ابعاد شعاعی مشخصی ندارند.

از آنها برای توصیف فرم هایی مانند پره های توربین، بدنه ماشین و بدنه قایق استفاده می شود. سطوح شکل آزاد که در ابتدا برای صنایع خودروسازی و هوافضا توسعه یافته بود، اکنون در همه زمینه های طراحی مهندسی از محصولات کالاهای مصرفی گرفته تا کشتی ها و همچنین در معشدماری به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه اکثر سیستمها از ریاضیات B-spline (NURBS) منطقی غیر یکنواخت برای توصیف فرمهای سطحی استفاده می کنند.

با این حال ، روشهای دیگری مانند سطوح گوردون یا سطوح Coons وجود دارد. در معماری از سازه های فری فرم می توان برای پوشش وسیع فضا در مکان های مختلف استفاده کرد.

عرصه ها، دهلیزها، موزه ها، عبادتگاه ها و ساختمانهای صنعتی همگی به مناطق تحت پوشش وسیع و بدون ستون های میانی نیاز دارند. برای تحقق موثر این سازه های بزرگ، متخصصان طراحی باید این ساختمان ها را شکل دهند تا از فرم هم به عنوان عنصر سازه ای و هم برای بیان معماری استفاده گردد.

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 ومصالح، 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 وبرج‌های مخابراتی است.

سازه‌های پل‌های فضاکار :

پل‌هایی هستند که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته می‌شوند. این نوع پل‌ها برای دهانه‌های بزرگ بعد از پل‌های کابلی در درجه اهمیت‌اند. تکنولو|ژی این نوع سیستم نسبت به پل های کابلی ساده تر است علاوه بر این با توجه به طول دهانه های مورد نظر و بارهای وارده به آن در هنگام بهره برداری، ترکیبی از سازه های فضاکار و سازه های کابلی ایجاد می شود.

سازه منحنی :

سازه فضایی منحنی عبارت ‌اند از:

پوشش‌ سازه های فضاکار:  این ساختارهای فضایی از زیر ساخت‌ های مسطح تشکیل‌ شده‌ اند. آن‌ ها مانند یک صفحه هستند که در آن انحرافات صفحه از طریق میله ‌های افقی هدایت می‌ شود و نیروهای برشی توسط قسمت‌ های مورب پشتیبانی خواهند شد.

طاق ‌های بشکه ‌ای: (Barrel Vaults)

این نوع طاق دارای مقطع یک طاق ساده است. معمولاً در این نوع سازه‌ ها فریم فضایی نیازی به استفاده از ماژول‌ های چهار ضلعی یا هرم برای ایستایی و مقاومت سازه ندارد. در نتیجه سازه ساده‌ تر و کاربردی‌ تر به‌ حساب می ‌آید. چون گنبدهای کروی و سایر منحنی ‌های ترکیبی معمولاً نیاز به استفاده از ماژول ‌های چهار ضلعی یا هرم و پشتیبانی اضافی از صفحه زیر ساز برای استحکام سازه دارند.

سازه‌ های فضایی از لحاظ مصالح :

سازه‌ فضایی فولادی :

فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه‌های فضاکار به‌شمار می‌رود. شاید مهم‌ترین علت آن سختی و جوش‌پذیری بالای آن باشد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مفید فولاد، تنوع پروفیل‌های فولادی و انبوه بودن و در دسترس بودن آن ها، سختی و جوش پذیری آن ها  در اکثر نقاط دنیا بخصوص در کشورهای صنعتی میتوان اشاره کرد.

سازه فضایی آلومینیومی :

از دیگر متریالی که می توان در ساخت سازه مورد استفاده قرار داد، آلومینیوم می باشد. از ویژگی های این متریال می توان به سبک بودن آن ها اشاره کرد بطوری‌که وزن آلومینیوم در حدود ۳/۱ وزن فولاد است.

آلومینیوم در برابر خوردگی نیز مقاوم می باشد در نهایت آلومینیوم هنوز گرانتر از فولاد 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.

گنبدهای چوبی در پوشش سالن‌های مدارس و سالن‌های ورزشی بسیار متداول است.

اجزای سازه های فضاکار :

سازه های فضایی یا فضاکار دارای اجزا و بخش های مختلفی هستند که هر یک از این اجزا عملکرد منحصر به فردی داشته و بخشی از کل فرایند نگهداری سازه را بر عهده دارند که عبارت اند از :

گوی :

یکی از اجزای مهم سازه های فضاکار ، گوی است که یک کره فولادی توپر بوده که موجب ارتباط اعضای سازه با یکدیگر شده است و بین نیروهای اعضا تعادل به وجود می آورد.

در حقیقت گوی باعث ایجاد پایداری در سازه فضاکار شده و نقش بسیار مهمی دارد. گوی ها می تواند از جنس آلومینیوم و یا فولاد باشند اما اگر از فولاد برای تولید گوی استفاده شود، نیاز به اتصالات بزرگتری خواهید داشت.

نکته مهم دیگری این است که آلومینیوم علاوه بر این که وزن بسیار کمتری نسبت به فولاد دارد، مقاومت کششی بالاتری نیز دارند و همین موضوع باعث شده تا شاهد استفاده از آلومینیوم در بخش های خاصی به منظور تولید گوی باشیم.

آنچه در طراحی اتصالات به خصوص طراحی گوی ها حائز اهمیت است بررسی عدم تداخل بولت ها درون آن بررسی شود که این مورد می تواند با نرم افزارهای  جانبی یا به صورت دستی کنترل گردد.هم چنین اگر در محل اتصال پیچ ها  از داخل  بسته و محکم شوند اتصال انعطاف پذیری بیشتری خواهد داشت.

مخروطی :

جهت ملاحظات هندسی در محل اتصال المان به گوی از قطعه مخروطی شکل فولادی که به لوله جوش می شود استفاده می گردد. این قطعه دارای دو نوع کششی و فشاری می باشد .مهمترین نقش آن جلوگیری از تراکم لوله های در نزدیکی گوی میباشد.

مخروطی های مورد استفاده این شرکت در سایزهای مختلف است که به همراه لوله رنگ آمیزی میگردد و در لوله های گالوانیزه، مخروطی ها آبکاری گالوانیزه گرم انجام میشود

بشقابک :

یکی دیگر از اجزای مهم سازه های فضایی بشقابک است که قطعه فولادی مخروطی شکل بوده که به لوله جوش شده و از سمت دیگر امکان اتصال به گوی دارد.

نکته مهمی که باید بدانید این است که اتصال بشقابک به گوی باعث می شود تا تراکم لوله ها در نزدیکی گوی به طرز چشمگیری کاهش پیدا کند. این قطعه دارای مقاومت کششی و فشاری بوده و از آن در بخشی گوناگونی استفاده می شود. نکته مهم این است که مهم ترین نقش بشقابک جلوگیری از تراکم لوله ها در نزدیکی گوی است.

لوله :

لوله ها در واقع نقش تحمل نیروهای محوری را داشته و از طریق جوش به بشقابک به سایر اجزای سازه فضایی به وجود آمده متصل می شوند. لوله هایی که در خرپا سازه های فضاکار مورد استفاده قرار می گیرند، ۶ متر بوده و برای جلوگیری از هدر رفتن مصالح آن ها را در قطعات ۲ یا ۳ متری برش می دهند. (جنس آن لوله صنعتی فولادی) ST37

پیچ :

پیچ ها نیز جزو اجزای مهم سازه های فضاکار هستند که علاوه بر برقراری اتصال نقش بسیار مهمی در انتقال نیرو دارند. امروزه برای سازه های فضاکار معمولاً از پیچ های با کلاس ۸.۸ و یا ۱۰.۹ استفاده می شود که هر یک از آن ها در بخش های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته و ویژگی های خاص و منحصر به فردی دارند.

غلاف (اسلیو) :

غلاف جزء دیگری از اجزای مهم سازه های فضاکار بوده که به منظور محکم کردن و اطمینان از وارد شدن کافی بولت درون رزوه از آن استفاده می شود. در واقع موجودی روی غلاف برای کنترل میزان فرو رفتن غلاف درون گویی تعبیر شده است. از غلاف برای افزایش اطمینان و امنیت سازه های فضاکار استفاده شده این محصولات نقش بسیار مهمی در به وجود آمدن این دسته از سازه ها دارند. اسلیوها به دو شکل شیاردار و سوراخ دار تولید می شوند که توسط پین به پیچ متصل می گردند.

معایب سازه های فضایی :

با اینکه سازه فضاکار مزایای بسیار زیادی دارد محدودیت ‌هایی را هم ایجاد می‌ کند و آن عیب که شاید بتوان گفت مهم ‌ترین عیب این نوع سازه به شمار می ‌رود نیاز به تولید فولاد بیشتر برای ساخت انواع این سازه‌ ها می باشد.

از طرفی تولید فولاد بیشتر به ‌اندازه پروژه ‌های سازه فضاکار به دلیل افزایش قیمت زغال کک، مواد اولیه مورد استفاده، محدودیت ‌های دولتی تولید فولاد به دلیل آلودگی‌ ها و تأثیرات منفی بر محیط ‌زیست امکان ‌پذیر نیست و مشکلاتی را در تولید قطعات سازه‌ های فضاکار ایجاد می‌ کند و اجازه نمی ‌دهد این سازه ‌ها به ‌طور گسترده اجرا شوند همچنین فریم های فضایی که شامل یک ساختار صفحه ای سه بعدی می شوند بر اساس صلبیت مثلث هستند و از عناصر خطی تشکیل شده اند که معمولاً فقط تحت کشش یا فشرده سازی محوری قرار می گیرند و نوع و تعداد اتصالات برای جلوگیری از خم شدن یا پیچ خوردگی مناسب نیست

شاید بتوان در کنار تمامی محاسن سازه فضاکار از مقاومت پایین سازه فضاکار در برابر آتش سوزی نسبت به سایر سازه ها یاد کرد این بدان معنا است که در آتش سوزی های مهیب بعلت ضخامت پایین ورق هایی که لوله های سازه فضاکار با آن تولید شده اند بطور مثال اگر بخواهیم با سوله صنعتی سنتی یا همان سازه های سنگین مقایسه کنیم به دلیل اینکه این سازه ها دارای ضخامت ورق فولادی حداقل شش میلی متر هستند مقایسه کنیم طبیعی است که در شرایط یکسان سازه فضاکاری که دارای ضخامت المان معمولا سه میلی متری است نسبتا در برابر آتش سوزی از توانایی کمتری برخوردار است و این خود از معایب سازه های فضاکار میباشد

اجرای سازه فضاکار :

اجرای سازه های فضاکار را نمی توان بصورت کامل بیان نمود، زیرا با توجه به نوع ساختار آن، مراحل اجرایی آن نیز متفاوت خواهد بود.

ولی بطور کلی پس از طراحی سازه فضاکار، همزمان با ساخت قطعات آن در کارخانه، مراحل میدانی نظیر ایجاد تکیه گاه های مناسب برای برپایی سازه را انجام می دهند. بعد از تکمیل ساخت قطعات و انتقال به محل مورد نظر، آنها را با دقت تمام و در نظر داشتن نقشه های اجرایی به یکدیگر متصل نموده و بصورت یکپارچه (در صورت امکان و در غیر این صورت بصورت قطعه، قطعه) بر روی زمین می سازند و توسط جرثقیل در محل مورد نظر قرار می دهند. باید توجه داشت قبل از بلند کردن سازه از زمین، محل دقیق قرارگیری اتصالات و تکیه گاه ها کنترل شده و ادوات مورد نیاز نصب آن نیز محیا شده باشد تا وقفه ای در نصب سازه فضاکار ایجاد نگردد.

در اجرای سازه فضاکار امکان ایجاد دهانه های بسیار بلند بدون نیاز به ستون امکان پذیر می گردد. از این رو معمولا در ساختمان های مدرن تجاری و اداری ، آشیانه هواپیما ، نمایشگاه ها ، استخرها و … از این سیستم استفاده می شود.

اجزای تشکیل دهنده یک سازه فضاکار شامل گوی ، مخروطی ، لوله و اسلیو می باشد. المان های مورد استفاده در اجرای سازه فضاکار غالبا به صورت لوله های فلزی ، آلومینیومی ، نبشی و یا قوطی می باشند. طراحی و اجرای سازه فضاکار در انواع تک لایه ، دو لایه ، چند لایه و به صورت چلیک ، گنبدی ، تاشو و … امکان پذیر می باشد.

مراحل اجرای پروژه‌ها سازه فضایی :

1. طراحی: (مدل‌سازی در Formian و انتقال و ادیت نقشه در AutoCad)
2. محاسبات: (توسط نرم‌افزار 89 Sap-AISC ASD)
3. تولید هموندها
4. رنگ‌آمیزی هموندها
5. ستون گذاری
6. بافت سازه فضاکار
7. نصب سازه فضاکار
8. نصب پوشانه

تحلیل سازه فضایی :

اگر بخواهیم به تحلیل سازه های فضاکار پرداخته و در رابطه با آن ها صحبت کنیم باید گفت ساده ترین نوع قاب های فضایی به شکل اهرم هایی با سقف و با استفاده از آلومینیوم یا فولادی به وجود می آیند.

در اکثر اوقات این قاب ها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی در کنار هم قرار می گیرند و این مسئله باعث به وجود آمدن این نوع سازه می شود.

نکته جالبی که باید در رابطه با سازه های فضاکار بدانید این است که این دسته از سازه ها با مدل های گوناگون خود، دارای ویژگی های مختلفی هستند. به عنوان مثال یکی از قاب های فضایی که استحکام بیشتری دارد، به صورت هرم های چهار وجهی به هم پیوسته بوده و در بخش هایی که استحکام اهمیت بسیار زیادی دارد، از این نوع قاب ها استفاده می شود.

یکی از نکات بسیار مهمی که در رابطه با سازه های فضاکار باید بدانید این است که این دسته از سازه ها علاوه بر زیبایی خود دارای مزایا و ویژگی های مختلفی هستند. در واقع پس از بررسی و تحلیل سازه های فضاکار و ویژگی های آن است که بسیاری از افراد ترجیح می دهند تا از این نوع سازه در ساختمان خود استفاده کنند.

اگر بخواهیم شما را به بررسی و تحلیل سازه های فضاکار بپردازیم، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

زیبایی فوق العاده سازه :

بدون هیچ شک و تردیدی، یکی از مهم ترین ویژگی های سازه های فضاکار زیبایی آن ها است. در حقیقت این دسته از سازه ها به نحوی طراحی و اجرا می شوند که زیبایی و جلوه فوق العاده ای داشته باشند.

به همین افرادی که اقدام به تحلیل سازه فضاکار می کنند، پس از دیدن زیبایی و جلوه های بصری این اثر سازه ها، به سرعت جذب آن ها شده و ترجیح می دهند تا از این سازه ها در ساختمان خود استفاده کنند.

بهینگی فوق العاده در بخش های مختلف :

یکی دیگر از مهم ترین ویژگی هایی که پس از بررسی و تحلیل سازه های فضا کار می توانید به آن پی ببرید، بهینگی فوق العاده این از سازه ها است. نکته مهمی که باید بدانید این است که، بهینگی سازه های فضاکار تنها به یک بخش خلاصه نمی شود و به منظور بررسی آن لازم است تا نکات گوناگونی توجه داشته باشید.

در وهله اول باید گفت که این سازه ها به نحوی مورد استفاده قرار می گیرند که امکان عبور تاسیسات از آن ها وجود دارد. این مسئله باعث می شود تا شاهده بهینگی فوق العاده ای در فرآیند اجرای سازه باشیم.

از سوی دیگر این سازه ها بسیار سبک بوده و مقاومت بالایی نیز دارند که تمامی این موارد باعث می شود تا افراد متخصص، پس از بررسی و تحلیل سازه های فضاکار از این نوع سازه در معماری خود استفاده کنند.

طراحی سازه فضایی یا سازه فضاکار :

قاب‌های فضایی معمولاً با استفاده از ماتریس سختی، طراحی می‌شوند. ویژگی ماتریس سختی، مستقل بودن آن نسبت به تغییرات زاویه‌ای است. اگر مفصل‌ها به حد کافی محکم و سخت باشند، برای سادگی در محاسبات، می‌توان از تغییرات زاویه‌ای صرف نظر کرد. منتهی  طراحی کامل یک سازه فضاکار شامل پنج مرحله اصلی میباشد که عبارت اند از:

1. مدلسازی هندسی سه بعدی

مدلسازی هندسی سه بعدی (تهیه مدل سیمی) با استفاده از نرم افزارهایی مثل اتوکد سه بعدی ، formian ، راینو و … صورت میگیرد.

طراحی دقیق سه بعدی در این مرحله به نحوی که علاوه بر تامین الزامات معماری و سازه ای منجر به حداقل شدن تعداد تیپ گوی و المانها و حداقل سازی پرت لوله و جلوگیری از تداخل المان ها هنگام نصب شود، اهمیت دارد.

  2 . تحلیل و طراحی کلی سازه در نرم افزارهای طراحی مثل SAP

براساس مقررات ملی ساختمان (بویژه مبحث ششم و مبحث دهم و آیین نامه 2800) و معمولا با روش حالات حدی مقاومت ، صورت میگیرد.

نرم افزار SAP به دلیل اعتمادپذیری ، هماهنگی با فرم های آزاد سازه ای و موتور تحلیل قوی برای تحلیل های خطی و غیرخطی بهترین گزینه است.

3 . طراحی ادوات اتصال (پیچ ، اسلیو ، گوی) برای بارهای حدی

در سازه فضاکار پیچ ها برای کشش ، اسلیوها برای فشار و گوی ها برای ترکیب فشار و کشش ناشی از ترکیب بار PUSH در حالات حدی و بر اساس ضوابط مبحث دهم، طراحی میشوند.

علاوه بر معیار مقاومت و تغییر شکل ، حداقل سازی تنوع تیپ های گوی و المان در این مرحله اهمیت دارد.

4 . تیپ بندی گوی ها و المان ها و تهیه جداول تولید

گوی ها سازه فضاکار با چرخش مناسب در فضا باید برای اتصال اعضای سازه ای و همچنین پرلین های نصب پوشش سوراخکاری شوند. این سوراخ کاری با تقسیم زاویه فضایی هر سوراخ به دو مولفه گردش افقی و گردش عموی آدرس دهی میشود. تیپ بندی گوی ها به شکلی است که گوی های موجود در یک تیپ دارای قطر ، تعداد سوراخ ، و زوایا و قطر یکسان برای هر سوراخ هستند.

المان هایی که داری قطر ، ضخامت ، مخروطی ، اسلیو و پیچ یکسان هست در یک تیپ با نام مشخص دسته بندی شده و وارد مرحله تولید میشوند.

5 . تهیه نقشه های بافت (نمایش تیپ المان ها و گوی ها روی پلان لایه ها)

در نهایت تیپ های تعریف شده و حداقل سازی شده ی گوی ها و المان ها به صورت گرافیکی روی پلان واحدی (برای هر لایه) نمایش داده میشود که ملاک عمل تیم نصب و بافت سازه فضاکار می باشد.

تولید و ساخت سازه فضاکار :

ساخت و تولید سازه فضاکار دارای فرآیند مهندسی پیچیده و دقیقی است. ساخت و تولید سازه فضایی در مجموعه اسپس فرایند اجمالی و کلی می باشد

بدیهی است دستور تولید قطعات سازه های فضایی که به کارخانه اسپیس واصل شده است، چنانچه فاقد مهر QC Space Frame باشند، برگشت خورده و مورد پذیرش مدیر تولید سازه های فضاکار اسپیس واقع نمی شوند. پس از آنکه فرایند استاندارد وصول نقشه های تولید سازه فضایی بخوبی انجام شد، مدیر کارخانه سازه فضاکار مبادرت به اولویت و اولیت بندی نقشه ها نموده و با توجه به شرایط مندرج در فرم درخواست ساخت سازه فضایی، دستورات مقتضی برای تهیه و تامین مواد اولیه از انبار کارخانه را صادر و نسبت به تخصیص مقادیر و احجام مورد نیاز اقدام می کند.

پرواضح است حسب نیاز پروزه خرپای فضایی و نیاز سنجی آن بر اساس سرعت تولید، خطوط مربوطه برای پذیرش و آغاز ساخت قطعات سازه فضایی تعریف و شیفت های لازم کاری تنظیم و به مدیران خطوط تولید اسپیس ابلاغ می شود. اگر بخواهیم بصورت کوتاه تقسیم کار خطوط تولید سازه فضایی سه لایه را نام ببریم، می توان به موارد ذیل تیتروار اشاره نمود:

1. خط تولید گوی سازه فضاییاسپیس
2. خط تولید المان سازه فضاییاسپیس
3. خط تولید مخروط سازه فضاییاسپیس
4. خط تولید پیچ سازه فضاییاسپیس
5. خط تولید اسلیو سازه فضاییاسپیس
6. خط تولید پین سازه فضاییاسپیس
7. خط تولید پرلین سازه فضاییاسپیس
8. خط تولید ستون سازه فضایی اسپیس
9. خط تولید بادبند سازه فضایی اسپیس
10. خط شات بلاست قطعات سازه و ستون سازه فضایی اسپیس
11. خط فسفاته و چربی زدایی قطعات سازه فضایی اسپیس
12. خط رنگ کوره ای الکترو استاتیک پودری سازه فضایی اسپیس
13. خط گالوانیزه سازه فضایی اسپیس
14. خط داکرومات قطعات سازه فضایی اسپیس
15. خط کدینگ و تست کنترل کیفیت اسپیس
16. خط بسته بندی سازه فضایی اسپیس

از آنجا که پروسه ساخت و تولید بر حسب انواع سازه های فضایی اعم از: سازه فضایی تک لایه، سازه فضایی سه لایه و سازه فضایی چند لایه و نیز فرم یا معماری اسپیس فریم ها متفاوت و ویژه است، لاجرم روش تولید اسپیس نیز متغیر بوده و بر اساس تعریف پروژه تظیم می شود. به عنوان نمونه اگر شما خواهان سفارش ساخت اسکای لایت یا تولید سازه فضایی تک لایه هستید، قاعدتا قطعات و روش تولید آسمان نمای شما با کارفرمایی که سفارش ساخت سازه های فضایی سه لایه را داده است، کاملا مجزا است. برای همین منوال سرعت ساخت سازه نیز وصله پیوسته فرم، مقادیر و احجام سازه خواهد بود

نصب سازه فضایی :

• گسترش و تثبیت تمامی اعضای سازه به صورت یکجا، سپس نصب آن محل دائمی.
• 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.