معرفی و تجهیزات

سازه فضایی و انواع سازه‌های آن

سازه فضایی چیست؟

سازه فضایی یا سازه فضا کار شکل‌های هندسی منظمی هستند که در کنار یکدیگر تکرار شده و با اتصال مکرر این اجزا شبکه‌ای مستحکم و یکپارچه با ساختاری سه بعدی به وجود می‌آورند به‌گونه‌ای که می‌توان گفت این نوع شبکه‌ها نمونه کاملی از سازه‌های سه بعدی هستند.

به‌عبارت‌دیگر سازه‌های فضا کار به آن دسته از سازه‌ها اطلاق می‌شوند که ماهیتاً دارای رفتار و عملکرد مسلط سه بعدی می‌باشند، به‌نحوی‌که اثر هیچ‌یک از سه بعد در رفتار سازه تحت تأثیر کنش‌های وارده قابل صرف‌نظر کردن نیست. این سازه‌ها به طریقی پیکربندی می‌شوند که مسیر انتقال بارها را از طریق عناصر سازه‌ای در سه بعد تأمین نمایند.

سازه‌های فضایی به دلیل پخش نیرو در جهات مختلف از استحکام توأم با سبکی برخوردار بوده به علت استفاده حداکثر از سیستم پیش ساختگی دارای سرعت ساخت و نصب قابل‌توجهی می‌باشد و از همین رو، صنعت ساختمان‌سازی نوین در جهان کنونی به دنبال بکار گیری گسترده از سازه‌های سبک در سطوح مختلف صنعتی، مسکونی و تجاری است.

سیستم مرو (MERO) از مجموعه گره‌های کروی توپر (KK)

سیستم مرو که زیرمجموعه سیستم پیونده گوی‌سان (Nodular systems)می‌باشد، اولین بار توسط شرکت مرو آلمان در سال ۱۹۴۲ طراحی و به‌صورت تجاری عرضه‌شده است. این سیستم شامل کره فولادی از جنس CK45 است که نقش اصلی آن در سازه‌های فضا کار، به هم پیوستن اعضا و انتقال بین اعضا متصل شونده به آن پیونده (گوی) می‌باشد. در این سیستم (و اکثر سیستم‌های گوی‌سان)، اعضای به شکل لوله‌ای بوده و محورهای مرکزی آنها از مرکز پیونده عبور می‌نماید، که این اعضا و پیونده‌ها به‌طور مجزا در کارخانه تولیدشده و سپس در محل پروژه با اتصال اعضا به پیونده‌ها، شبکه سازه فضایی بر پا می‌شود. سیستم اتصال پیونده‌ای تولیدشده در کارخانه شرکت فضاسازه نقش‌جهان، از نوع سیستم اتصال پیونده‌های گوی‌سان نوع MERO آلمانی می‌باشد.

اجزای سیستم پیونده‌ای:

گوی: یک کره فولادی توپر می‌باشد که به روش کوبن کاری و از فولاد CK45 به‌صورت کره کامل یا چندوجهی تولیدشده و جهت ارتباط بین اعضای سه بعدی استفاده می‌شود. در سازه فضایی، گوی‌ها باعث می‌شوند که خود و اعضای مربوطه‌شان در یک موقعیت ثابت قرار بگیرند و باعث ایجاد تعاون بین نیروهای اعضای سازه می‌شوند. گوی‌ها دارای سوراخ‌هایی می‌باشند که عضوهای سازه بر روی این سوراخ‌ها (که دارای سطح ماشین‌کاری شده می‌باشند) قرارگرفته و پیچ می‌شوند. در گوی‌های ویژه سرستون، قسمتی از آن به‌صورت استوانه‌ای (یا مخروطی) و قسمتی به‌صورت کروی (نیم کره) می‌باشند.

بشقابک: مخروطی که به روش کوبن کاری و از جنس ST37 یا ST52 تولیدشده و در محل اتصال المان به گوی از این قطعه مخروطی شکل فولادی استفاده می‌گردد. این قطعه مخروطی که به لوله جوش می‌شود دارای دو نوع رفتار (کششی و فشاری) می‌باشد.

لوله: عضو دیگر سازه، لوله می‌باشد که جهت تحمل نیروهای محوری به‌کاررفته و دو انتهای آن به‌وسیله دو قطعه مخروطی که اتصال آن را با سایر قطعات امکان‌پذیر می‌سازد، جوش می‌شود.

پیچ: پیچ‌ها همگی خشکه، از کلاس ۸.۸ یا ۱۰.۹ می‌باشد و در سایزهای متفاوتی استفاده می‌شوند. پیچ‌ها یک اتصال جداشدنی بوده و جهت انتقال نیرو از آنها کمک گرفته می‌شود.

اسلیو: قطعه‌ای مشابه با شکل مهره است که جهت محکم نمودن پیچ‌ها در داخل گوی استفاده می‌شود. علاوه بر آن، اسلیوها در المان‌های فشاری، رفتار سازه‌ای داشته و به همین لحاظ باید جنس آنها از گروه CK باشد.

سیستم کاتروس ( CATRUS)

سیستم کاتروس یکی از انواع سازه‌های فضایی است که از مجموعه گره‌های تک‌پیچ و مهره‌ای می‌باشد اولین بار در اسکاتلند ابداع گردید. در سیستم کاتروس همه اعضا از لوله یا پروفیل تشکیل‌شده و معمولاً برای دهانه‌های بین ۵ تا ۱۲ متر استفاده می‌شود در این سیستم به اعضا اتصالی کمتری در مقایسه با سیستم مرو نیاز است به همین لحاظ در شرایط مشابه از قیمت مناسب‌تر در مقایسه با سایر سیستم‌ها برخوردار است.

در این سیستم، اعضای مهاری جان، مقاطع لوله‌ای هستند که در هر انتها پانچ و خم‌شده و اعضای اصلی در طول‌های متناسب با ابعاد شبکه خرپای فضایی تولیدشده و در نقاط مناسب متصل می‌شوند. در سیستم کاتروس، برخی اعضا (خصوصاً اعضای لایه میانی) مرکز مقطع عضو به‌طور مستقیم از مرکز گره عبور ننموده و منجر به ایجاد ممان خمشی جزئی در این عضوها می‌شود و لذا این سیستم برای دهانه‌های بزرگ توصیه نمی‌گردد.

سیستم یونی بت (UNIBAT) از مجموعه اتصالات منشوری (هرمی – تک‌واحدی)

سیستم یونی به تکه برای اولین بار در انگلستان ابداع‌شده از واحدهای هرمی تکرارشونده تشکیل‌شده به‌طوری‌که این هرم‌های معکوس با قاب‌های صلب مدول های استاندارد، سیستم یونی بت را در لایه فوقانی و میانی تشکیل داده و در گوشه‌ها با استفاده از پیچ‌های فولادی با مقاومت کششی بالا به یکدیگر متصل می‌شوند.

این هرم‌ها تشکیل‌دهنده شبکه برای اطمینان از درستی ابعاد و کیفیت جوش جداگانه در کارخانه تولیدشده و با اتصال آنها به یکدیگر در محل پروژه شبکه سازه فضایی احداث می‌گردد هر واحد از چهار عنصر فوقانی (قاب مربعی در قاعده هرم) چهار عضو جان (مهاری) و پنج قطعه پیوند ه ای (به‌صورت کوبن کاری) در چهار گوشه هرم و رأس آن تشکیل‌شده که در آنها مقاطع قوی‌تر برای تطابق با نیروهای برشی بزرگ‌تری که در اطراف ستون‌های سازه فضا کار ظاهر می‌شود به‌کار می‌روند پس از مونتاژ با سیستم یونی بت یک شبکه لوزی روی مربع ایجاد می‌شود.

سیستم تریودتیک (Triodetic)

سیستم تریودتیک (Triodetic) در سال ۱۹۵۳ توسط شرکت کانادایی توسعه داده شد. این سیستم در اصل از قطعات آلومینیوم ساخته‌شده است و در سال ۱۹۶۶ اعضای فولادی نیز شامل شد. اجزا آن از اتصالات شکاف، اعضای لوله، نگه‌دارنده واشر و پیچ و مهره تشکیل یافته است. اتصال با شکاف‌های شبکه به‌عنوان یک بیرون آمدگی آلومینیومی تولیدشده است. نمایه‌های اتصال تا آنجا موردتوجه است که انواع زیادی از پیکربندی‌ها در سیستم وجود دارد و همچنین موقعیت‌های شکاف‌های شبکه پیرامون هر اتصال می‌تواند بر طبق هندسه سازه ترتیب بندی شود. به‌علاوه سایز در شکاف‌های شبکه، روی سایز اعضا وجود دارد.

هر از نوع مقطع اعضا می‌تواند با سیستم تریودتیک (Triodetic) جای گیرد. یک انتهای تیر پی به‌وسیله عملیات پرس‌کاری آماده می‌شود. در یک ضربه تکی فرم‌های انتهای سکه‌ای و برش‌های اعضا به طول نیاز دارد. در انتهای عضو یک نری دارد که در شکاف اتصال جای می‌گیرد. زمان نصب، انتهای اعضا به‌وسیله‌ی چکش‌های سبک در داخل اتصالات جای می‌گیرد. پس از اتصال تمام اعضا، واشرهای محافظ دو سمت اتصال قرارگرفته و به‌وسیله‌ی یک پیچ در مرکز سوراخ اتصال سفت می‌شود تا از بیرون‌زدگی اعضا جلوگیری کند.

دو مزیت اصلی سیستم تریودتیک (Triodetic) عبارت است از:

  1. هزینه نسبی کم اتصالات با امکان متصل شدن بسیاری از اعضا در فضا به آنها
  2. هزینه‌های نصب و مونتاژ کم یا در بسیاری موارد به داربست نیاز ندارد

اعضای سیستم تریودتیک (Triodetic) سبک هستند و می‌تواند در محل مونتاژ شود و سازه در بیشتر موارد خود نقش داربست را نیز دارد. محصولات سیستم تریودتیک (Triodetic) بر اساس “عرضه تنها” و “عرضه و نصب” فروخته می‌شوند. در عرضه تنها یک سرپرست کار، کارگران محلی گرفته‌شده به‌وسیله‌ی کارفرما را جهت مونتاژ و نصب سازه هدایت می‌کند.

جایی که هزینه‌های کارگر بالا است بخش‌های مونتاژ شده سازه فضایی به‌جای اجزای مجزا به محل حمل می‌شوند. مونتاژ سیستم تریودتیک (Triodetic) به مهارت بسیارکمی احتیاج دارد زیرا اتصال اعضا کاملاً مکانیکی می‌باشد.

برچسب ها
نمایش بیشتر

محمد احمدی اکبری

مؤسس و مدیر عمران آنلاین | کارشناسی مهندسی اجرایی عمران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
بستن