سازه فضایی یا سازه فضاکار نوعی سازه با ساختار سهبعدی سبک شبیه خرپا است که اجزای آن تحت تأثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه در ساخت و ساز و مهندسی بسیار پرکاربرد بوده و دهانه‌ی آن همواره از طرفین گسترش یافته است که عمدتاً از مدول‌های تکرار شونده با لایههای موازی در سطح فوقانی و تحتانی تشکیل شده‌اند. اگر می‌خواهید در مورد این سازه، نحوه‌ی اجرای سازه فضاکار و انواع آن اطلاعات بیشتری کسب کنید تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید؛ علاوه بر آن امکان اطلاع از قیمت تیرآهن در سایت پیوان هم وجود دارد.
سازه فضایی چیست؟
همانطور که در ابتدای مطلب به آن اشاره کردیم، سازه فضایی نوعی سازه با ساختار سهبعدی است که از میلههای کوچکی تشکیل شده است. این میله‌ها برحسب میزان فشار وارده طراحی شده و با اتصال به یکدیگر اشکال هندسی مختلفی را ایجاد کرده‌اند. در حقیقت هدف اصلی از اجرای چنین سازه‌ای، پوشش دهانه‌هایی است که تکیه‌گاه کمی دارند. یکی از اصلی‌ترین اتصالات سازههای فضاکار که باعث استحکام آن میشود، خرپاهای مثلثی شکل است. وجود این خرپاها باعث انتقال بارهای کششی و فشاری از طریق لنگرهای خمشی به اجزای محوری آنها میشود.
بیشتر بخوانید: گریتینگ چیست؟
انواع سازه های فضاکار با توجه به ساختار
انواع اتصالات سازه فضاکار با توجه به ساختار آنها به شرح زیر است:
- فرم تخت: اگر لایه‌ی رویی سقف ساختمان صاف و موازی باشد، به طوری که دو لایه‌ی بالایی و پایینی موازی سطح زمین باشند، از سازه فضایی با فرم تخت استفاده میشود.
- فرم چلیک: این سازه که به آن سازه فضایی قوسی هم می‌گویند به گونه‌ای اجرا میشود که نمای بیرونی و درونی ساختمان به شکل کمانی و دایره‌ای در بیاید. فرم چلیک در دسته‌ی انواع سازه فضاکار مقرون‌به‌صرفه قرار دارد.
- فرم گنبد: فرم گنبد یکی از زیباترین انواع سازه فضاکار است که جذابیت ساختمان شما را دوچندان می‌کند. این سازه فضاکار به دو شکل گنبدی و بیضی موجود است.
- فرم دیسکی: یکی از انواع سازه با ظاهری دایره‌ای و فرمی تخت است. این سازه های فضاکار در مکان‌هایی با ستون‌گذاری دایره‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد فرم دیسکی مشابه فرم تخت است؛ اما در مقایسه با سایر موارد موجود در این لیست قیمت بالاتری دارد.
- فرم هرم: استفاده از این سازه می‌تواند زیبایی و مقاومت پروژه شما را چندین برابر کند؛ اما اجرای سازه فضا کار با فرم هرم در کنار زیبایی، باعث افزایش مساحت شبکه و بالا رفتن هزینه‌ی پروژه میشود.
- فرم سینوسی: یکی دیگر از انواع سازه فضاکار است که یک یا چند محور در آن دارای نقطه‌ی عطف هستند. در زمان اجرای این سازه فضاکار باید در نقاط عطف آبرو نصب کنید.
- فرم تخت دو طرف شیبدار: در این سازه دو سقف شیبدار در یک نقطه به هم متصل شده و ساختار معروف سوله‌های صنعتی را به وجود می‌آورند.
- فرم نیم‌قوسی: یکی از انواع سازه است که در آن ستون‌های ابتدا و انتهای قوس هم ارتفاع نیستند.
اتصالات سازه های فضاکار یا خرپای فضایی
از جمله مهم‌ترین مصالح مورد استفاده در سازه فضاکار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- لوله آلومینیومی
- لوله استیل
- مصالح دارای مقاومت کششی و فشاری بالا
- لوله فولادی سیاه
انواع سازه فضاکار بر اساس مصالح
برای ساخت سازههای فضاکار که از مصالح‌های گوناگونی مورداستفاده قرار می گیرد. همین امر باعث خواهد شد که در تقسیم‌بندی آنها بر اساس مصالح کاربردی نقش بسیاری داشته باشد. به‌طورکلی که می‌توان گفت که سازههای فولادی را بر اساس نوع مصالح به‌کاررفته دسته‌بندی خواه شد که در ساخت آنها به انواع سازههای فضایی که بانام‌های فولادی، آلومینیومی و چوبی دسته‌بندی خواهد شد.
- سازه فضاکار فولادی
یکی از پرکاربردترین از انواع متریال در ساخت سازه فضایی در فولاد خواهد بود، یکی از مزایای استفاده از فولاد به‌عنوان متریالی برای ساخت سازه می‌توان اشاره کرد به در دسترس بودن آنها خواهد بود اشاره سختی و جوش‌پذیری آنها خواهد بود.
- سازه فضا کار آلومینیومی
از دیگر متریالی که می‌توان در ساخت سازه مورداستفاده قرار داده شود؛ آلومینیوم بوده است. از ویژگی‌های که می‌توان نام برد سبک بودن آنها توجه کرد. آلومینیوم‌ها در برابر خوردگی‌ها بسیار نیز مقاوم خواهد بود.
- سازه فضاکار چوبی
اگر شما به دنبال روشی باصرفه برای ساخت سازه هستید؛ چوب می‌تواند گزینه مناسبی بوده باشد. استفاده کردن از سازههای چوبی در سالن‌های ورزشی و مدارس مستعمل خواهد بودم..
- سازه سه لایه
سازه فضاکار سه لایه در پروژه‌هایی با دهانه بسیار بزرگ کاربرد دارد. سازه فضایی سه لایه از دو لایه در بالا و پایین و یک لایه میانی تشکیل شده است. اجزای سازنده این نوع سازه توسط پایه‌هایی مورب به هم متصل شده‌اند.
بیشتر بخوانید: فولاد اتومات خوش تراش چیست؟
اجرای سازه فضاکار را بشناسید:
طراحی سازه فضاکار همانند سازههای فلزی است؛ ولی به دلیل پیچیدگی بیشتر این نوع سازه امکان طراحی آن در نرم‌افزار Etabs وجود ندارد. به همین دلیل مهندسان و طراحان از برنامه‌ی سپ برای طراحی سازه فضایی استفاده می‌کنند. سازههای این‌چنینی عمدتاً از سه بخش اصلی اتصالات، المان و پوشش تشکیل شده‌اند. در این نوع سازه نیمی از هزینه‌ها مربوط به اتصالات است، اجزای تشکیل دهنده اتصالات در سازههای فضا کار به شرح زیر است:
- لوله: این بخش از اتصالات سازه های فضاکار با جوش به بشقابک متصل شده و نقش محوری در تحمل نیروهای فشار و کشش دارد.
- پیچ: این عضو از اتصالات نقش اصلی اتصال دهنده و تحمل نیرو را برعهده دارد.
- اسلیو یا غلاف: اسلیو مهره‌ای به شکل شیاردار یا سوراخ دار است که توسط پین به پیچ متصل شده و نقش اصلی در محکم نمودن پیچ‌ها را در سازه برعهده دارد.
- گوی: قطعه‌ای از جنس فولاد یا آلومینیوم است که اجزای سازه فضایی را به هم اتصال داده و منجر به ایجاد پایداری و استحکام در سازه میشود.
- بشقابک یا مخروطی: قطعه‌ای فولادی در دو نوع کششی و فشاری است که از ازدحام و تراکم لوله‌های سازه در محل گوی جلوگیری می‌کند.
بیشتر بخوانید: ساندویچ پانل سقفی و انواع آن
تفاوت سازه فضاکار با خرپا
به طور کلی برای ساخت سازه‌هایی از قبیل پل، سد، سوله و برج‌ها از انواع متریال‌های فلزی مانند خرپای فضایی استفاده میشود. در واقع خرپا فضایی نوعی ابزار فلزی و کاربردی است که برای ایجاد استحکام در سازه به‌کار می‌رود. این ابزار سه گوش و مثلثی شکل از سه بخش میلگرد بالایی یا خمش، میلگرد پایینی و زیگراگ‌ها تشکیل شده است. پایداری و استحکام خرپا در مقایسه با سایر ابزارهای فلزی چهارگوش بسیار بیشتر است؛ زیرا اتصالات کمتری دارد. زمانی که خرپاها به شکل شبکه‌ای سه بعدی در کنار هم قرار گیرند، ساختار پیچیده‌ای ایجاد می‌کنند که به آن سازه فضا کار گفته میشود. تفاوت سازه فضاکار با خرپا در پیچیده و سه بعدی بودن آن است. جهت آشنایی با محصولات کارخانه فولاد ناب تبریز می‌توانید کلیک کنید.
تفاوت سازه فضاکار با خرپا از لحاظ کاربرد به شرح زیر است:
| کاربرد سازه های فضاکار |
کاربرد خرپا |
| پوشش سالن‌های فضای آزاد |
استفاده جهت مستحکم‌سازی بنا |
| پوشش ورزشگاه‌ها |
ساخت سقف، برج و پل‌ها |
مراحل اجرای پروژه‌های سازه فضاکار
سازههای فضا کار دارای کاربردهای مختلفی هستند، بنابراین نحوه اجرای آنها با یکدیگر متفاوت است؛ اما مراحل اصلی نصب سازههای فضایی مشترک و به شرح زیر است:
- در مرحله اول باید تکیه‌گاه مناسب برای سازه فضاکار در فضای مورد نظر، همزمان با تولید سازه در کارخانه، نصب شود.
- پس از تولید اجزای سازه و انتقال آنها به محل نصب، تمام اجزای سازه را بر روی زمین گسترش می‌دهند.
- در نهایت با استفاده از جرثقیل، سازه روی پایه آن در محل سازه قرار می‌گیرد. به طور کل تولید و اجرای این سازه در مدت زمان کوتاهی صورت گرفته و این یک مزیت برای این نوع سازه محسوب میشود.
بیشتر بخوانید: ریمیت آهن اسفنجی چیست؟
مزایای استفاده سازه فضاکار
- زیبایی: طراحی‌های اجزاء سازه‌ای در این سیستم به کار گرفته‌شده به‌گونه‌ای خواهد بود که سیستم اجراشده‌ای از چنان زیبایی فراوانی برخوردار بوده است. که در اکثر این پروژه‌های مورداجرا شده است که سازهها به‌صورت نمایان باقی خواهند ماند. حتی در بسیاری از موارد برای نماسازی‌ها از این سیستم‌ها استفاده خواهد شد.
امکان اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی به‌طور همزمان انجام میشود، ازآنجایی‌که روش‌های گوناگون برای بافت‌ها در این سیستم وجود خواهد شد. امکان اجرای همزمان این سیستم‌ها با دیگر در فعالیت‌های ساختمانی به‌طور همزمان و بدون اینکه برای هم مزاحمت ایجاد شود این امکان وجود خواهد داشت.
- امکان نصب هر نوع پوشش بر روی سازه فضاکار: اجرای کلیه پوشش‌های گوناگون این قابیلت را که تاکنون وارد بازار شده است. که بر روی سازههای فضایی کار جزءمواردی خواهد بود که ویژگی‌های این سازه را بر عهده داشته است . ازجمله مواردی که می‌توان به آن اشاره کرد در موارد زیر بیان‌شده:
- ساندویچ پانل،
- ورق گالوانیزه { سینوسی، شادولاین }
- اسپایدر {شیشه}
- ورق پلی کربن ات {دوجداره، فشرده}
- فایبرگلاس
- پانل نواری
- {PVC – UPVC}دال بتنی و …
- سبک بودن: از شکل ظاهری این سستم به نظر خواهد رسید که سازه های اجرا شده بسیار سبک بوده باشد. در مقایسه با دیگر سازههای ساختمانی در شرایط که مساوی قرار داده‌شده ترجیح داده خواهد شد. از این سیستم در اضافه کردن اشکوب‌ها و استفاده کردن در زمین‌های با مقاومت خاک پایین‌تر مورداستفاده فراوانی صورت خواهد گرفت.
- مقاومت: شبکههای فضایی دارای سازههای مقاومی هستند. به این معنی خواهد بود که به‌طورکلی که گفته میشود، فروریختن تعداد محدودی از اعضا خواهد بود. برای مثال که می‌توان گفت کمانش فشاری تحت بارگذاری بیش‌ازحد قرار می‌گیرد، لزوماً منجر به فروپاشی سازه نخواهد شد.
مقاومت سازههای فضایی که به مقاومت آنها در برابر آسیب‌های که براثر برخی عوامل مانند: {آتش‌سوزی، انفجار و زلزله} باعث کمک کردن خواهد شد. در موارد مانند آتش‌سوزی یا انفجار این امکان وجود خواهد داشت که خرابی‌های شبکه در یک قسمت‌ها رخ‌داده باشد، این امر موجب میشود تا گرما و دود و آتش و یا موج انفجار ناشی از انفجار از قسمت‌های که تخریب‌شده است خارج شود.
- سهولت نصب: یکی از مهم‌ترین مزایای سازه فضای کار این خواهد بود، نصب سازه سقف‌های با دهانههای زیاد که به کار رفته است. به‌خصوص در محل‌هایی که محدودیت دسترسی به آن منطقه وجود داشته باشد خواهد بود. در هنگام اجرا این کار تمام سقف را می‌تواند با اطمینان کامل در نزدیکی سطح زمین بوده باشد البته همراه با پوشش نهایی و تأسیسات مربوطه نصب خواهد شد که در محل نهایی قرار خواهند گرفت.
- هزینه پایین در دهانههای بزرگ: ارزان‌تر بودن این سیستم باعث شده که در مقایسه با سایر دستگاه‌های سازه‌ای به‌خصوص در سالن‌های با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه‌ای کرده است. با توجه به سایر مزیت‌های که گفته‌شده آن دارای تشریح اقتصادی بوده باشد.
- ضریب ایمنی بالا: درجه نامعینی بالای که این سیستم خواهد داشت که پیچ و مهره‌ای بودن محل‌های نصب و آسانی کنترل کیفیت برای قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه‌ای قطعات که به شکل‌های پیش‌ساخته بوده شامت عواملی خواهد بود که اطمینان و ایمنی سازهها را به میزان قابل‌توجه ای افزایش خواهد داد.
- امکان باز کردن و بستن مجدد سازه: ازآنجایی‌که عملیات نصب سازه هیچ‌گونه عملیات جوشکاری شکل نخواهد گرفت، کلیه اتصالات که در سازه اصلی شکل می‌گیرد. و قطعات پیوستگی به‌صورت پیچ و مهره‌ای شکل خواهد گرفت. این سازههای که اجراشده است این قابلیت خواهد داشت؛این سازه ها به‌طور کامل دمونتاژ خواهند شد ، در محل دیگر به همان مدلی دیگر تنها با تغییرات کوچکی در قطعات سازه‌ای نصب خواهد شد.
معایب سازه فضاکار
افزایش قیمت زغال کک، محدودیت‌های موجود به علت آلودگی هوا و محیط زیست و در نهایت هزینه‌ی بالای تهیه‌ی مواد اولیه، تولید بیشتر فولاد را با مشکل مواجه کرده است. این مسئله می‌تواند در اجرای سازه فضاکار محدودیت‌های مختلفی ایجاد کند.
سازه فضایی چه کاربردی دارد؟
انواع سازه فضاکار، کاربردهای مختلفی دارند که از جمله‌ی آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استفاده در سازههای بدون ستون
- استفاده در ساختمان‌های تجاری و صنعتی
- استفاده در ساخت پارکینگ‌های طبقاتی، سینما و سالن اجتماعات
- ساخت باجه‌های عوارض
- ساخت استادیوم‌های ورزشی
- ساخت سالن‌های نمایشگاه
- ایستگاه‌های راه‌آهن و ترمینال‌ها
- برج‌های مخابراتی و رادیویی
شبکههای دو لایه در سازه فضاکار
در این نوع سازه فضاکار، عناصر در دو لایه به صورت موازی و با فاصله‌ی مشخص از یکدیگر قرار می‌گیرند. هر یک از لایههای موجود در این سازه متشکل از مثلث، مربع و شش ضلعی‌های مختلفی است که توسط پایه‌ها یا فریم‌ها تشکیل شده‌اند. در شبکه دو لایه، اتصالات سازه های فضاکار در سه دسته‌ی فریم‌های فوقانی، مورب و پایین قرار می‌گیرند.
شبکههای سه لایه در سازه فضاکار
در این شبکه عناصر موجود، در سه لایه‌ی موازی توسط پایه‌های مورب به هم متصل می‌شوند. کاربرد اصلی شبکههای سه لایه در سازه‌هایی با دهانه‌ی بزرگ است. انواع این شبکههای سه لایه در گروه‌های زیر قرار می‌گیرند:
- چلیکی: شبکه این نوع سازه در یک جهت دارای انحنا است و برای پوشش قسمت‌های مستطیلی شکل استفاده میشود.
- گنبدی: شبکه این نوع سازه در دو جهت دارای انحنا است.
- تاشو: یکی از انواع سازه فضاکار است که در مکان‌هایی با محدودیت فضا همانند سیرک‌ها استفاده میشود. مشخصه‌ی اصلی سازه تاشو، امکان جمع‌شدن آن است.
- بادشو: این نوع سازه فضایی با استفاده از پلاستیک ساخته شده و در زمان‌های مورد نیاز باد میشود.
- سازه ماهواره‌ای: یکی از انواع سازه فضاکار که به شکل خرپای فضایی در ارتفاع ساخته میشود. این سازهها در خطوط انتقال نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- سازه پل: انواعی از پل‌ها که از خرپا مرکب فضایی در ساخت آنها استفاده میشود.
جمع‌بندی
سازه فضاکار تحولی عظیم در پروژه‌های مهندسی و معماری ایجاد کرده است. این نوع سازهها بسیار پرکاربرد بوده و از تنوع زیادی برخوردارند. این سازه مزایای گسترده‌ای دارد که از جمله‌ی آنها می‌توان به نصب راحت در محل اشاره کرد. بنابراین استفاده از این نوع سازهها روز به روز درحال افزایش است.
