سازه فضایی و سازه فضاکار به چه درد می خورد و چه فوایدی دارند؟

سازه فضاکار

الف – گره های کروی

سازه فضاکار و سازه فضایی

• سیستم مرو (MERO) – KK
• اوروناسئو (ORONA SEO)
• او - آر - تی - زدORTZ
• اسفروبات فرانسه (SPHEROBAT)
• ان اس تراس ژاپن(N.S.TRUSS)
• تیوبال هلند (TUBALL)
• اوربیک انگلستان (ORBIK)
• ای دی سی فرانسه (S.D.C)
• اوکتا پلیت المان (OCTA PLATE)
• وسترات استرالیا (VESTRUT)
• نودوس انگلستان (NODUS)

ب- گره های تک پیچ و مهره ای

• کاتروس – اسکاتلند (CATRUSS)
• کاندرهارلی (تحت لیسانس استرالیا) (CANDER HARLEY)
• مای اسکای (MAI SKY)

ج – اتصالات منشوری (هرمی)

• یونی بات 1962
• اسپیس گرید (برپایه یونی بت)
• اسپیس دک – انگلستان 1950
• دک اسپیس - 1987
• کیوبیک اسپیس – 1978 انگلستان
• آ بی بی آ – آفریقای جنوبی 1983

د - ورقه ها(صفحات) : مودا اسپن – هلند MODASPAN

سازه فضاکار ه - بدون گره : اوکتت تراس OCTET TRUSS

و - استوانه ای : تریودتیک – کانادا TRIODETIC

سازه فضاکار
سازه فضاکار
سازه فضایی سازه فضاکار

سازه فضاکار 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 به وجود می آورند به گونه ای که می توان گفت این نوع شبکه ها نمونه کاملی از سازه های سه بعدی هستند . قیمت سازه فضایی مهم است.
 
به عبارت دیگر، سازه فضا کار به آن دسته از سازه ها اطلاق می شوند که ماهیتاً دارای رفتار و عملکرد مسلط سه بعدی می باشند ، به نحوی که اثر هیچ یک از سه بعد در رفتار سازه تحت تاثیر کنش های وارده قابل صرفنظر کردن نیست . سازه های فضاکار به طریقی پیکر بندی می شوند که مسیر انتقال بارها را از طریق عناصر سازه ای در سه بعد تامین نمایند .
 
سازه فضاکار به دلیل پخش نیرو در جهات مختلف از استحکام توام با سبکی برخوردار بوده به علت استفاده حداکثر از سیستم پیش ساختگی دارای سرعت ساخت و نصب قابل توجهی می باشد و از همین رو ، صنعت ساختمان سازی نوین در جهان کنونی به دنبال بکار گیری گسترده از سازه های سبک مثل سازه فضاکار در سطوح مختلف صنعتی ، مسکونی و تجاری است .
 
از نیمه قرن گذشته یک تمایل در حال رشد برای سازه فضاکار در سراسر جهان آغاز شده است. جستجو برای فرم‌های سازه‌ای جدید برای فراهم نمودن محوطه‌های بزرگ بدون مانع، همواره هدف اصلی معماران و مهندسین بوده است. با ظهور تکنیک‌های ساختمان سازی و مصالح ساخت و ساز جدید، سازه فضاکار مکرراً پاسخ مناسب به مسائل بوده و الزامات سبکی، اقتصادی و ساخت و ساز سریع را ارضا نموده است. پیشرفت‌های قابل توجهی در روند توسعه سازه فضاکار نائل شده است. تعداد زیادی از برنامه‌های تحقیقات تئوری و تجربی برای سازه فضاکار توسط بسیاری از دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی در کشورهای مختلف انجام شده است. در نتیجه، اطلاعات مفید زیادی منتشر شده و نتایج ثمربخشی در عمل به کار گرفته شده است.
 
در دهه‌های گذشته، گسترش سازه فضاکار عمدتاً به علت پتانسیل سازه‌ای بالا و زیبایی آن‌ها بوده است. کاربردهای جدید و خلاقانه سازه فضاکار در کل محدوده انواع سازه‌ها از جمله استادیوم‌های ورزشی، غرفه‌های نمایشگاه، سالن‌های مونتاژ، پایانه‌های حمل و نقل، سوله هواپیما، کارگاه‌ها و انبارها دیده می‌شود. سازه های فضاکار نه تنها در سقف‌های بلند دهانه، بلکه محوطه‌های دارای دهانه‌های متورسط و کوتاه مانند سقف، کف، دیوارهای خارجی و سایبان‌ها استفاده شده است. پروژه‌های جالب بسیاری در سراسر جهان با به‌کارگیری متنوعی از سازه فضاکار طراحی و ساخته شده‌اند.
 
برای ترسیم هندسه سازه فضایی بخصوص برای سازه های چلیک و نیم استوانه و کروی هر چند در نرم افزار سپ قابلیت هایی برای ترسیم در نظر گرفته شده اما بخصوص برای سازه های طویل با هندسه پیچیده ترسیم سازه فضاکار به روش معمول در سپ یا حتی اتوکد سخت و پیچیده است.
 
چندین نوع از سازه‌ فضایی وجود دارند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
 

شبکه‌های توری دولایه یکی از معروفترین انواع سازه‌ فضاکار هستند که دارای سطح گسترده و مرکب از لایه های دارای شبکه در بالا و پایین خود با استفاده از اعضای مورب است. این نوع از سازه فضاکار صرفا جهت تحمل بارهای کششی و فشاری طراحی می‌شوند، استفاده از مفاصل راهی جهت نداشتن پیچش و خمش است. بنابراین در تجزیه و تحلیل سازه فضاکار ، دو انتهای عضو به صورت معمول به صورت مفصلی با لنگر آزاد یا استفاده از اعضای خرپایی در اکثر برنامه‌های کامپیوتری  طراحی می‌شود.
 
سقف یا پوشش رویی سازه فضاکار که به جهت انتقال بار برف و می باشند معمولا از جنس آلومینیوم و از نوع با ضخامت و سختی بسیار پایین میباشد که در طراحی سازه فضاکار می بایست برای membrane صفحه با سختی پایین و با ضخامت بسیار membrane تعریف این پوشش روی سازه فضاکار المان صفحه ای از نوع کم و نیز جرم و وزن کم استفاده نمود.خیلی مهم است که بدانیم چگونه تعداد تیپ های پوشش سقف ها را کاهش دهیم.
 
ساندویچ پانل : قابلیت عایق در مقابل صوت و حرارت
– ورق پلی کربنات : قابلیت عبور نور در انواع رنگی ، شفاف و نیمه شفاف ، تخت و چند جداره
– ورق گالوانیزه : در رنگهای متنوع الکترو استاتیک
 
آیا تا به حال در ساختار  سرگرم کننده سازه فضاکار تصویر در زمین بازی آمده اید؟ به طور کامل از مثلث ساخته شده است ، به نظر می رسد تعداد بی نهایت از کودکان می تواند در بالای این ساخت بدون خم شدن و یا شکستن بازی کند. دیگر ورزشگاه های جنگلی کودکان شما توسط میله های متصل به طور مستقیم به زمین حمایت می شود، با این حال این ساختار سازه فضاکار  به نظر جادویی بدون حمایت داخلی است و این قدرت طراحی مثلثی در معماری است.
 
قدرت climberdome (نام ساختار زمین بازی) به سطوح عظیم در معماری از طریق توسعه سازه فضاکار مورد استفاده قرار گرفت ، که از ثبات هندسی مثلث استفاده می کند تا ساختارهایی را ایجاد کند که به نظر می رسد بر خلاف اندازه، فضا و جاذبه زمین.
 
سازه فضاکار زمین بازی
 
 
 
الکساندر گراهام بل در واقع اولین سازه فضاکار را برای حل مسئله وزن و ثبات در وسایل نقلیه طراحی کرد. سازه فضاکار، قدرت طبیعی یک مثلث صاف را زمانی که فشار به نقطه در بالا اعمال می شود، می گیرد. دو طرف متصل به نقطه فشرده به طور طبیعی، اما پایه را با پای پایینی که جلوگیری از سقوط بیشتر شکل است، فراهم می کند. هندسه و ریاضی که در محاسبه شکل و طراحی ساختار انجام شده بود، باعث شد تا استفاده از چنین ساختاری مثل سازه فضاکار به وسایل نقلیه کوچک محدود شود.
 
توسعه کامپیوتر باعث شد که  محاسبه و مدلسازی تنش بر روی ساختارها و مواد در کنار کیفیت و توانایی پیشرفته برای ساخت سازه های فلزی دقیق و با قیمت مناسب ،  سازه فضاکار را در مقیاس های بزرگتر در دهه های ۱۹۵۰ و ۶۰ به وجود آورد.
 
ریچارد باکمینستر فولر سازه فضاکار را به شکلهای مدلسازی مانند تتراهاد ، که دارای ثبات باورنکردنی و وزن سبک بود، توسعه داد. او قادر به ساخت سازه هایی بود که نه تنها پایدار بودند، بلکه قوی تر و بزرگتر بودند. فولر برای نشان دادن ظرفیت سازه فضاکار ، بوسفرا را برای نمایشگاه جهانی ۱۹۶۷ ساخته است. فراتر از مزایای مهندسی سازه فضاکار ، طراحی بر روی حداقل استفاده از منابع برای حداکثر اندازه فضایی متمرکز بود، به طوری که سازه فضاکار برای بیشتر جاها جایگزین مناسبی بود.
 
ساختن سازه فضاکار به صورت گنبدهای جغرافیایی مانند بیوسفر، ساختار تجاری را تغییر داد. سازه فضاکار اکنون در ساخت فرودگاه ها، انبارها، استادیوم ها و آسمان خراش ها استفاده می شود.
 
سازه فضاکار بیوسفر 1
 
دو سازه فضاکار که به طور کامل از مزایای مهندسی و طراحی سازه فضاکار استفاده می کنند، عبارتند از Skydome Toronto و Biosphere 2 در آریزونا.
 
Skydome (در حال حاضر مرکز راجر) توسط معماران راد رابی و مایکل آلن طراحی شده بود، که تقریبا ناشناخته بودند، زمانی که آنها برای پروژه علیه شرکت های بزرگ پیشنهاد دادند. رابی خیلی پرشور بود که می توانست عرصه را بسازد که خانه اش را به خاطر پرداخت هزینه برای ورود به رقابت به فروش رساند. پس از برنده شدن در این پیشنهاد، رابی و آلن سقف اسکیدوم را با استفاده از سازه فضاکار طراحی کردند تا یک ساختار نور و بادوام را ایجاد کنند که قادر به باز کردن و بسته شدن برای انواع مختلف رویدادها بود. تلاش های دیگر برای ساخت سازه فضاکار قابل جمع شدن در مقیاس بزرگ، به ویژه در سال ۱۹۷۶ مونترال المپیک است که با استفاده از پنل بوم و تلاش برای کار می کرد.
 
سازه فضاکار
 
ساختار دیگری که از سازه فضاکار استفاده کرد، توسعه بیوسفر ۲ در اوراکل، AZ بود که به عنوان یک اکوسیستم محصور برای مطالعه علمی ایجاد شد. بیوسفر بر ساختار گنبد ژئوفیزیک که توسط فولر ساخته شده است، برای ایجاد یک اکوسیستم کاملا محصور در مقیاس بزرگ تکیه می کند. معمار جان دی. آلن با استفاده از ثبات باور نکردنی طراحی سازه فضاکار ، اجازه داد که آزمایشگاه محصور باقی بماند و حاوی فضای کنترل شده از بیوسفر ۲ باشد.