سازه های فضایی ( فضاکار)

سازه های فضایی ( فضاکار) : 
سازه های فضایی شکلهای هندسی منظمی هستند که در کنار یکدیگر تکرار شده و با اتصال مکرر این اجزا شبکه ای مستحکم و یکپارچه با ساختاری سه بعدی ایجاد می کنند . این اجزا از المانهای طولی ( با مقطع های مربعی ، دایره ای ، مثلثی و ... ) و اتصالهایی که هر روز بر انواع آنها افزوده می شود تشکیل می شود . جنس المانهای طولی متنوع بوده و بسته به نوع مصرف آنها متغیر خواهد بود ولی معمولاً از انواع پلاستیک و پروفیل ، فولاد و آلومینیوم استفاده می شود


به عنوان نمونه هایی از این نوع سازه ها در ایران ، پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران را می توان نام برد . البته این نوع سازه پدیده خیلی جدیدی نیست ، زیرا گراهام بل طرحهایی از شبکه های منظم هندسی که کاربرد ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود . همچنین آلاچیقهای عشایر محلی ایران ، سبکی مانند این نوع سازه ها دارند ولی در دهه 60 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 1966 در دانشگاه ساری انگستان برگزار شد .


دلیل شهرت ناگهانی چه می تواند باشد ؟ سازه های فضایی چه خصوصیاتی دارند که همه کشورها به آن روی آورده اند ؟


این سوال چند جواب می تواند داشته باشد :


1- سازه های فضایی از قطعه های پیش ساخته استاندارد تشکیل می یابند که در صورت تولید انبوه ، قیمت این قطعات بسیار پایین می آید . این قطعات توسط کارگران نیمه ماهر قابل نصب هستند .


2- یکی از مهمترین خصوصیات سازه های فضایی ، قابلیت پوشش سطحهای وسیع بدون ایجاد مانع و همچنین قابلیت پوشانیدن دهانه های بسیار بلند است که برای استفاده در امر ساختن استادیوم های ورزشی ، سالنهای چند منظوره ، آشیانه های هوایی ، سقف استخرها و ... ایده آل است .


3- سادگی ولی در عین حال زیباییظاهری این سازه ها توجه بسیاری از مهندسین معمار را به خود جلب کرده ، به طوری که قبل از مهندسین ساختمان ، این آرشیتکتها بودند که به این نوع سازه روی آوردند و تنوع بسیار وسیع آن ، که بویژه با پیشرفت علم کامپیوتر و ایجاد برنامه گرافیکی جدیدی بر آن افزوده شده ، قدرت خلاقیت بسیار زیادی به طراح می بخشد .


4- دانشمندان پس از آزمایشهای زیاد ، به مقاومت بسیار زیاد انواع مختلف سازه های فضایی در مقابل بارگذاریهای سنگین متمرکز یا نامتقارن پی برده اند . سازه های فضایی دارای آنچنان نیروی پایداری و مقاومت نهایی هستند که سازه را قادر به تحمل بارگذاری موضعی بیش از حد میکند . تجربه نشان می دهد که انواع ویژه ای از شبکه های فضایی حتی در صورت صدمه دیدن ، به صورت ناگهانی فرو نمی ریزند و این ویژگی ، در صورت بروز حریق و انفجار ، اهمیت بیشتری دارد .


همچنین استحکام این قابهای فضایی ، امکان جابجایی بعضی از ستونها را بدون ایجاد نقض ساختمانی می آورد .


5- با پیشرفت تکنولوژی ، مهندسین و طراحان ، انواع جدیدی از اتصالهای ارزان قیمت را اختراع کرده اند که اتصال چند قطعه را در فضا توسط کارگران نیمه ماهر بدون هیچ مشکلی ممکن می سازد .


6- از انجا که سازه های فضایی از نظر استاتیکی نامعین هستند بنابراین تحلیل دستی آنها با استفاده از روشهای دقیق ، کار بسیار دشواری است . این امر یکی از دلایل معوق ماندن طرحهای سازه های فضایی در گذشته بوده است ، ولی امروزه با استفاده از کامپیوترهای الکترونیکی و رورشهای ریاضی نوین ، امر تحیلی سازه بسیار سریعتر و دقیق تر از گذشته صورت می گیرد . همچنین استفاده از روشهای نوین طراحی بهینه سازه با حداقل مصالح را امکان پذیر می سازد و سازه ، دست بالا طراحی نمی شود .


از آغاز پیدایش سازه های فضایی اشکال بسیار گوناگونی به انواع آن افزوده شده که دارای طبقه بندی جامع ذیل است :


1- داربستهای اسکلتی ( Skeleton Frameworks )


2- سیستمهای پوسته تحت تنش ( Stressed Skin Systems )


3-سازه های معلق ( Suspended Structures )


4- سازه های هوای فشرده ( Pneumatic Structures )


در انواع این سازه ها ، اتصالهای مختلف که در طی مدت زمان طولانی تکمیل شده اند به کار گرفته می شوند و اکثر آنها شکل ظاهری بسیار ساده ای دارند . با استفاده از این اتصالها امکان ساختن این سازه ها به صورت دو و یا چند لایه وجود می آید و با استفاده از قطعات پیش ساخته می توان سازه های عظیمی را با هزینه کم و به آسانی ایجاد کرد .


یک نمونه از سیستمهای موفق ، سیستم گوی و لوله ( mero ) است که اتصالهایش گوی هایی با 18 سوراخ است که از جهات مختلف عضو می پذیرد و قدرت عمل زیادی را به طراح و سازنده می بخشد . یک نمونه جالب از سازه های دو لایه ، ساختمان نمایشگاه واقع در سائوپولو ، برزیل است که محوطه ای به مساحت 260 در 260 متر مربع را با تکیه بر 25 ستون و با استفاده از 48000 عضو لوله ای آلومینیومی پوشش می دهد . نمونه جالب دیگری از کاربرد سازه های فضاکار قابل جداشدن ، پارکینگ هیترو لندن است . این پارکینگ قابلیت تحمل 325 اتومبیل را داشته و استفاده از آن بسیار اقتصادی است . این نمونه ، تصور اکثر افراد را مبنی بر اینکه شبکه های فضایی فقط برای مسقف کردن محوطه بکار می روند را باطل می سازد . نمونه دیگر ، آشیانه هواپیما در لندن است که دهانه ای به طول 138 متر دارد . این سقف باید لوازمی به وزن حدود 700 تن را تحمل کند که 300 تن آن متحرک و شامل چندین دستگاه جرثقیل است که امکان تعمیرات و نگهداری هواپیما را به سهولت فراهم می آورد .