سازه‌های فضاکار

یک قاب فضایی یا سازه فضایی، عبارت است از سازه‌ای که از اجزای خرپا مانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه‌هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته‌ اند. قاب‌های فضایی برای پوشش دادن دهانه‌هایی که تکیه‌ گاه کم تعدادی دارند به کار گرفته می شوند. چون در قاب‌های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می‌شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می‌گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب‌های فضایی می‌ شود.
گاهی از سازه‌های فضاکار در ساخت موتور سیکلت و وسایل حمل و نقل نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

سازه فضاکار یک سیستم خرپا سه بعدی می باشد که دهانه‌ های آن در دو جهت گسترش پیدا کرده اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه‌ها از مدول‌های یکسان و تکرار شونده با لایه‌ های موازی در بالا و پایین (مشابه میله‌های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می‌ شوند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه‌های مشابهی گفته می‌ شود که شامل شبکه‌ ها، طاق ها، برج ها، شبکه‌های کابلی، سیستم های پوسته‌ای و غشایی، سازه‌های تا شونده و ترکیبات کش بستی می‌ شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه‌های فضا کار است.

اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رود که این دو اصطلاح از لحاظ کلمه‌ ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه‌ای گفته می‌شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.

تاریخچه:

به عنوان قدیمی ترین ساخت‌ ها برای سازه‌های فضاکار می‌ توان از داربست‌ هایی که برای نگهداری چادرهای انسان های آغازین بکار می رفت نام برد. از جمله قدیمی ترین چادرهای انسان‌های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می‌ توان اشاره کرد. کاربرد سازه‌های 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 می باشد.

اولین شبکه چند لایه توسط الکساندر گراهام بل درسال 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 می‌ توان با قرار دادن صحیح اعضاء سازه‌ای در کنار هم سازه‌هایی محکم و سبک ساخت. می‌ توان گفت کاربرد عملی و توسعه یا فته سازه‌های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه‌ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. 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 آن ها 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.

کاربرد:

قاب‌های فضایی در ساختمان‌های امروزی کاربرد زیادی دارند. این نوع از قاب‌ها بیشتر در سقف‌ هایی با دهانه‌های بزرگ در ساختمان‌های مدرن تجاری و صنعتی دیده می‌ شوند.

سیستم‌های سازه‌های فضاکار در سازه‌هایی که در آن ها احتیاج به پوشش دهانه‌های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:

آشیانه هواپیماها، سالنهای کارخانه‌ها، پوشش استادیوم‌های ورزشی، باشگاه‌های ورزشی، پارکینگ‌های طبقاتی، مراکز فرهنگی وتفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاههای راه آهن، ترمینال‌ها و اهداف بسیار دیگربکار می‌ رود. سیستم‌های سازه‌های فضاکار در سازه‌هایی چون دکل‌های انتقال نیرو، برج‌های مخابراتی، برج‌های ذخیره آب، بشقاب‌های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند.

انواع:

سازه‌های فضاکار به دو روش تقیسم می‌شوند:

• انواع سازه‌های فضاکار از نظر مصالح
  • انواع سازه‌های فضاکار از نظر ساختار

سازه‌ های فضاکار از نظر مصالح:

• سازه‌های فضاکار فولادی:

فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه‌های فضاکار به شمار می رود. شاید مهمترین علت آن سختی و جوش پذیری بالای آن باشد. یکی دیگر از ویژگیهای مفید فولاد، تنوع پروفیلهای فولادی و انبوه بودن در اکثر نقاط دنیا بخصوص در کشورهای صنعتی است.

• سازه‌های فضاکار آلومینیومی:

یکی از مصالحی که اکنون مورد توجه قرار گرفته است، آلومینیوم است. از ویژگی های بارز آلومینیوم می‌ توان به وزن کم آن اشاره نمود. به صورتی که وزن آلومینیوم در حدود ۳/۱ وزن فولاد است. همچنین مقاومت خوردگی بیشتری نسبت به فولاد دارد. در نهایت آلومینیوم هنوز گرانتر از فولاد است.

• سازه‌های فضاکار چوبی:

چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می‌ رفت. استفاده از چوب‌های ورقه‌ ای جهت ساخت این سازه‌ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه‌ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالن های مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.

اجزای تشکیل دهنده:

• 
  گره‌ها:

شاید می‌ توان گفت که اصلی ترین قسمت در سازه‌های متداول اتصالات و جزئیات مربوط به آن ها می‌ باشد. پیونده مرو با قابلیت ۱۸ اتصال

• اعضاء:

بدنه اصلی یک سازه فضاکار را اعضای آن سازه تشکیل می‌ دهند. این اعضا در سازه‌های فضاکار، پروفیل هایی در اندازه و مقاطع مختلف می‌ باشند. بیشترین مقاطع بکار رفته در سازه‌های فضاکار مقطع دایره‌ای، به صورت توپر یا توخالی ومقاطع نبشی یا قوطی است.

• تکیه گاه‌ها:

شکل و موقعیت تکیه گاه‌ها در سازه‌های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آن ها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه‌ها در این سیستم ها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه‌ها به پی منتقل می‌گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیل های تو پر و سنگین تشکیل می‌ دهند.

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

سقف این ساختمان صنعتی توسط یک سازه قاب فضایی، نگه داشته شده‌است.

سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه‌های آن در دو جهت گسترش یافته‌اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر 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. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه‌های فضا کار است

یک قاب فضایی یا سازهٔ فضایی، عبارت است از سازه‌ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه‌هایی که در یک الگویهندسی در کنار هم قرار گرفته‌اند. قاب‌های فضایی برای پوشش دادن دهانه‌هایی که تکیه‌گاه کم تعدادی دارند به کار می‌روند. چون در قاب‌های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می‌شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای
کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می‌گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب‌های فضایی می‌شود.

گاهی از سازه‌های فضاکار در ساخت موتور سیکلت و وسایل حمل و نقل نیز استفاده می‌شود.

اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رودکه این دو اصطلاح از لحاظ کلمه‌ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه‌ای اطلاق می‌شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار