تحقیق سازه های پوسته ای و چادری

بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان:
سازه های پوسته ای و چادری

سال 94

فهرست
سقف های پوسته ای 7
سازه های پوسته ای پیش ساخته 7
گنبد پوسته ای سین پلاستیک 8
مقاومت رانشی گنبد پوسته ای سین پلاستیک 10
پوسته های بی قاعده 17
سقف های زین اسبی: 34
سازه چادری 51
تعریف سازه های چادری 51
طراحی سازه های چادری 52
مزایای سازه های غشایی 52
رفتارسازه ای 52
تکیه گاه ها 52
ویژگی های این سازه ها: 54
ویژگی محصولات 54
مقایسه سازه های بیمارستان صحرایی 55
سازه های کابلی 58
منابع: 66

سازه های پوسته ای
این سازه ها معمولا با استفاده از بتن مسلح ساخته می شوند به همین دلیل سازه های بتن پوسته ای نیز نامیده می شوند.ضمن آن که پوسته ها در طبیعت از متنوع ترین فرم هایی هستند که در دنیای فیزیکی اطراف ما یافت می شوند. واژهٔ پوسته تداعی کنندهٔ اشکال موجود در طبیعت مانند تخم پرندگان، پوستهٔ نرم تنان می باشد. این لغت یک نمود ذهنی با دو ویژگی ویژه را مجسم می سازد:
پوسته ها محکم و منحنی شکل اند
سطوح صاف و مسطح هرگز در بهترین حالت (یک سلول یا جعبه)، نمی توانند یک پوسته را تشکیل دهند.
عملکرد کلی پوسته ها
یک ورق کاغذ، به طور عادی در دست خم می شود و حتی توانایی تحمل وزن خود را هم ندارد، اما اگر به قسمت میانی کاغذ اندکی فشار وارد شود، به طوری که گوشه های آن کمی رو به بالا خم شوند، این فرم علاوه بر وزن خود، مقداری بار اضافی را نیز تحمل می کند. این افزایش ظرفیت تحمل بار توسط سازه، به دلیل استفاده از فرم مناسب است. انحنای رو به بالا، سختی و ظرفیت تحمل بار کاغذ را افزایش می دهد، زیرا این فرم موجب می شود مقداری از مصالح دور از مرکز ثقل جسم قرار بگیرد، بنابراین با خم کردن ورق کاغذ مقاومت خمشی جسم افزایش می یابد.
پوسته،سازه ای نازک با سطح منحنی می باشد که بارها را بصورت کشش، فشار و برش به تکیه گاه ها منتقل می نماید.سازه های پوسته ای مشابه طاقهای سنتی
می باشد با این تفاوت که سازه ی پوسته ای در برابر نیروهای کششی مقاوم می باشد.اغلب پوسته ها ی معماری از بتن مسلح ساخته شده اند همچنین از تخته ی چند لایی ،فلز پلاستیک های شیشه ای مسلح هم استفاده می شود.پوسته ها به علت شکل منحنی خود مقاومت خوبی در برابر بارهای گسترده ی یکنواخت در سازه هایی مانند سقف دارند اما مقاومت این نوع سازه به علت نازک بودن،در برابر خمش های ناحیه ای که ازطریق بارهای متمرکزتولید شده قابل توجه نمی باشد.

انواع پوسته

پوسته ها بر اساس: نوع شکل گیری،فرم،هندسه طبقه بندی می شوند. در این تقسیم بندی هدف ارائه رفتار و عکس العمل های یکسان در گروه های مختلف پوسته هاست.
تقسیم بندی از نظر نوع شکل گیری
پوسته ها از نظر شکل گیری به پوسته های دورانی((چرخش (فیزیک))) و پوسته های انتقالی((Transational)) تقسیم می شوند. در پوسته های دورانی، شکل گیری پوسته ناشی از دوران یک منحنی حول یک محور و در پوسته های انتقالی ناشی از انتقال یک منحنی در طول یک خط یا یک منحنی است.
تقسیم بندی از نظر فرم
پوسته ها از نظر نوع انحنای پوسته به دو گروه پوسته های سین کلاستیک و پوسته های آنتی کلاستیک تقسیم می شوند. پوسته های سین کلاستیک دو منحنی دارند و خطوط انحنا در هر جهت آن ها یکسان است. پوسته های آنتی کلاستیک((زین اسبی))انحنای مضاعف و خطوط انحنا در جهت های مخالف دارند.
تقسیم بندی از نظر هندسه به
پوسته های قابل توسعه
پوسته های غیر قابل توسعه
تقسیم می شوند
پوسته های قابل توسعه
پوسته هایی هستند که بتوان سطح هندسی آن ها را بدون ایجاد بریدگی، تنش یا تغییر شکل به شکل صفحهٔ مستوی در آورد. مانند پوسته های استوانه ای.
پوسته های گهواره ای که فقط در یک جهت انحنا دارند و از دوران یک منحنی در طول مسیر مستقیم شکل می گیرند، پوسته های قابل توسعه اند. در این پوسته ها اغلب از اشکال نیم دایره و سهمی استفاده می شود و تکیه گاه ها فقط در گو شه ها هستندو در جهت طولی و در جهت انحنا دهانه را می پوشانند.
پوسته های قابل توسعه خود به چند بخش تقسیم می شوند:
الف) پوسته های استوانه ای
که این خود به
پوسته های استوانه ای کوتاه
پوسته های استوانه ای بلند
تقسیم می شود
ب) پوسته های متقاطع
که این خود به
پوسته های متقاطع دو بخشی
پوسته های متقاطع چند بخشی
مخروط ها و شبه مخروط ها
تقسیم می شود.
پوسته های استوانه ای
در طبیعت به ندرت یافت می شود. می توان به فرم لوله ای ساقهٔ گیاهانی مانند بامبو اشاره کرد. جز اصلی تشکیل دهندهٔ استوانه، شکل کلی پوسته است. یک ورقهٔ کاغذ به طور طبیعی تقریباً قادر به هیچ گونه مقاومتی در مقابل خمش نیست، اما با لوله کردن مقاومت آن بیشتر می شود.
۱-الف-۱-۳)پوسته های استوانه ای کوتاه
این نوع پوسته ها اغلب در گوشه ها دارای تکیه گاه هستند و در یکی از دو جهت یا ترکیبی از هر دو جهت عمل می کنند. اولین مورد استفاده از این نوع پوسته ها، عملکرد پوسته به عنوان دال است که فاصلهٔ بین قوس ها را می پو شاند، در این حالت هر انتها را می توان به وسیلهٔ یک قوس سخت و مقاوم کرد. دومین روش برای آن که لبهٔ طولی پایین تر به وسیلهٔ یک تیر سخت شود، آن است مه از پوسته های نازک تر که مانند مجموعه ای از قوس های مجاور هم رفتار می کنند و فاصلهٔ بین تیرهای کناری را می پو شانند، استفاده کرد.
پوسته های استوانهای کوتاه که به عنوان:(الف)فاصله بین قوسها با دال پوشانده شده است،(ب)مجموعهای از قوسهای مجاور هم که فاصله ی بین تیرها ی کناری را پوشانده اند.مقایسه این دو با (ج)طاق استوانه ای که باید در طول پایه،تکیه گاه ممتد داشته باشد،رفتار کند
پوسته های استوانه ای بلند
این نوع پوسته ها اغلب در گوشه ها دارای تکیه گاه هستند و مانند تیرهای بزرگ در جهت طولی عمل می کنند، در نتیجه تنش ها در این گونه پوسته ها مشابه تنش های خمشی در یک تیر است. بخش بالایی در سر تا سر طول پوسته تحت فشار است در حالی که بخش پایینی تحت کشش می باشد.
پوسته ی استوانه ای بلند مانند تیری که فاصله ی بین دو تکیه گاه را می پوشاند رفتار می کند.افزایش تنش فشاری در بالا و تنش کششی پوسته در پایین پوسته اتفاق می افتد.

نسبت دهانه به ارتفاع در پوسته های استوانه ای بر روی مقدار تنش تاثیر داشته و آن را افزایش میدهد. همچنین افزایش این نسبتها میزان پوشش در دهانه ی بزرگ را افزایش می دهد.اگر ارتفاع از دهانه در این پوسته بیشتر باشد ارتفاع فشار تحتانی کاهش پیدا کرده و نیروی کششی در بالا امکان ایجاد پوسته ی با ضخامت کمتر را فراهم می کند. در تئوری بهترین نسبت دهانه به ارتفاع در حدود 2 می باشد،که حداقل حجم بتن و فولاد مصرفی را نیاز دارد.در عمل از نسبت های 6 تا 10به سبب ملاحظات فنی و حداقل ضخامت مورد نیاز و با توجه به قوانین ساختمانی یا ساختمانهای ساخته شده،معمول تر است.

شرایط لبه ها
سختی پوسته در دو انتهای و لبه ی طولی با مقاومت در برابر رانش بیرونی در نظر گرفته می شود.

نمودار تنش برای پوسته های استوانه ای بلند،همانطور که مشاهده می کنید تنشهای فشاری و کششی بر هم عمودند فاصله ی بین خطوط تنش اشاره به تمرکز تنش در آن ناحیه دارند
۱-ب-۱-۳)پوسته های متقاطع دو بخشی
تقاطع راست گوشهٔ پوسته های دو بخشی با مقطع دایره ای شکل نوعی تاق پهار بخشی را ایجاد می کند که قسمت مقعر ایجاد شده میان بخش های متقاطع با یک منحنی تا خورده قابل مقایسه است.
۲-ب-۱-۳)پوسته های متقاطع چند بخشی
چندین تقاطع با بخش های بیشتراست. اگر تعداد بر آمدگی ها (خط الراس ها) از خط القعرها بیشتر باشد، نتیجه، ساختار گنبدی شکل خواهد بود.
۳-ب-۱-۳)مخروط ها و شبه مخروط ها
سطوح مخروطی با حرکت یک خط صاف بر روی خط صاف دیگر و یک منحنی به دست می آیند. این حقیقت که مخروط ها انحنای دوگانه دارند و با استفاده از خطوط صاف ساخته می شوند به طور طبیعی آن ها را برای طراحی پوسته ها مناسب می سازد.
۳-۲) پوسته های غیر قابل توسعه
مانند پوسته های کروی
سقف های پوسته ای
سقف های هستنند منحی وممکن است در یک و یا دو جهت انحنا داشته باشند با ترکیب این سقف ها میتوان حجم زیبای را خلق نمودوازطرفی این سقف ها قادر به تحمل بارهای سنگین هستنند بنابراین امکان پوشش دهنه های بزرگ وجود داردبا توجه به خمیری بودن آنها میتوان فرم دلخواه را طراحی واجرا نمود امروزه با پیشرفت تکنولوژی در تمام علوم وبوجودآمدن نرم افزارهای کامپیوتری قادریم طراحی ومحاسبات این سقف ها را بدقت انجام دهیم از طرفی امکان شبیه سازی این سقف ها قبل از ساخت وجود داردفرودگاه بین المللی جان اف کندی که بین سالهای 1956و1962 ساخته شد یکی از کارهای موفق ارو سارینن است این سقف پوسته ای یکی از شاهکارهایمعماری است که درنوع خود بی نظیر است حجم تندیس گونه این فرودگاه نتنها مورد استقبال بازدید کنندگان قرار گرفت بلکه موردتحسین صاحبنظران واقع گردید.
یکی از بنیان گذاران سقف های پوسته ای هاینس ایسلراست این مهندس که در سوئیس متولد شده اولین فرم پوسته رابوجودآورد این مهندس مبتکر پارچه ها را به شکل منحنی خم میکرد وسپس این پارچه های خم شده را مرطوب نموده و آنرا درفصل زمستان آویزان میکرد تا کاملا یخ بزنند وبا وارونه کردن آنها توانست مطالعاتی در مورد سقف های پوسته ای انجام دهدوی باین نتیجه رسیداشکالی که از هندسه ساده تشکیل شده باشند نسبت به اشکال غیر هندسی مقاوم ترند

سازه های پوسته ای پیش ساخته
سیستم ها در یک تقسیمبندی کلی در گروه سازههای سه بعدی قرار میگیرند. سازههای سهبعدی با مواد و مصالح مختلف مانند فولاد، آلومینیوم، چوب، بتن، کامپوزیتهای مسلح فیبری و یا ترکیبی از این مواد را شامل میشود.این سازهها به سه گروه تقسیم میشوند:
الف- سازههای سه بعدی پیوسته که شامل اجزایی مانند دالها و پوستهها میشود.
ب- سازههای سه بعدی مشبک که شامل عناصر طولی جدا از هم میباشد.
ج- سازه های سه بعدی دو گانه که شامل ترکیبی ار اجزای جدا و پیوسته است.
انواع کاربریهای این سازه درمعماری را میتوان با استفاده ازسقفهای پوستهای پیشساخته به نحوه مطلوب طراحی و اجرا کرد. بعنوان مثال برای کاربری مسکونی میتوان انواع پلانهای معماری را طراحی کرد،ضمن آنکه سرعت و سهولت اجرای چنین طرحهایی را در حداقل زمان و با هزینه قابل مقایسه با سایر روشها فراهم سازد. همچنینبرای استفاده بیشتر از زمین میتوان با استفاده از سازههای پوستهای پیشساخته در دو طبقه اجرا کرد.با استفاده از سازههای پوستهای پیشساخته میتوان دهانههای 10 تا 15 متر را با پوسته بتنی به ضخامت 20 تا 30 سانتیمترپوشاند. در طرحهایی که ابعاد بیشتری مورد نیاز است مانند مدرسه، نمایشگاه، درمانگاه، رستوران و… میتوان از ترکیب دو یا چند سازه پوستهای پیشساخته برای پوشش فضاهای مورد نظر دهانه استفاده کرد.
پایداری سازهای این سیستم با استفاده از رفتار پوستهای در برابر نیروهای ثقلی و بارهای جانبی تامین میشود.انتقال بار در پوسته بتنی توسط مکانیزم غشایی انجام میگیرد. در صورت ایجاد تقسیمات درونی به فضاهای محدود سقف فضاهای داخلی پوستهها بر روی دیوارها باربر تکیه میکنند پنجرهها هم میتوانند به صورت بازشوهایی در دیوارها قرار گیرند. دیوارهای زیر سقف در برابر بارهای جانبی به صورت دیوار برشی عمل میکند و ضوابط طراحی آن همانند دیوارهای باربر است.
مزایای این سیستم: سرعت و سهولت ساخت، ایجاد فضایی بدون ستون، زیبایی و جذابیت فرم، عملکرد مناسب در برابر نیروهای زلزله،امکان ترکیب و ایجاد فرمهای متنوع و صرفه جویی در مصرف انرژی است.
معایب این سیستم: عدم امکان اجرا در طبقات متعدد، عدم استفاده بهینه از فضاها به دلیل شکل دایرهای و عدم سازگاری با محیط زیست به دلیل استفاده از بتن.
گنبد پوسته ای سین پلاستیک

از دوران یک خط منحنی حول یک محور گنبد بوجود می آید که شناخته ترین آن گنبدهایی به شکل کره می باشد که از دوران یک دایره حاصل شده است.
قسمتهای عمودی پوسته،خطوط قوسی طولی (نصف النهار)و قسمتهای افقی پوسته،بصورت دایره های موازی می باشد.
رفتار سازه:تنشهایی که در پوستهای گنبدی بوجود می آید از دو جهت می توان بررسی نمود.گنبدهای پوسته ای که زیر بار یکنواخت قرار می گیرند در طول قوسها(نصف النهار)درهر نقطه تحت فشار می باشند.

در گنبدهای نیم کره ای،به علت اینکه خطوط قوسی آن بصورت نیم دایره می باشد در قسمت بالایی خود پایداری آنچنانی ندارشته و در قسمتهای پایینی تمایل به خمش رو به بالا دارند.

در گنبدهای پوسته ای که در برابر کشش مقاوم می باشند،کمانش آنها توسط تنشهای کششی در طول خطوط حلقوی زیر زاویه ی 45درجه مهار می شود .

گنبدهای پوسته ای نازک:در قسمت تحتانی (زیر زاویه 45 درجه از مرکز)تحت تاثیر فشار حلقوی هستند.

گنبدهای پوسته ای عمیق :در قسمت تحتانی (زیر زاویه 45 درجه از مرکز)تحت تاثیر کشش های حلقوی و در قسمت فوقانی(بالای زاویه ی 45درجه از مرکز)تحت تاثیرکششهای حلقوی می باشند.البته این زوایا بسته به بارگذار متغییر است و در صورتی که فقط بار وزن گنبد وجود داشته باشداین زاویه به 38 درجه تقلیل پیدا می کند.گنبدهای بیضوی در بخشهای بالایی نسبت به بخشهای پایینی مسطح تر می باشد،در حین بارگذاری قسمت پایینی آن خمشی رو به بالا می گیرد که این خمش توسط حلقه های کششی مهار می شود.

مقاومت رانشی گنبد پوسته ای سین پلاستیک
مانند قوسها تمام گنبدها دارای نیروی رانشی بیرونی می باشند.هرچند که گنبدهای مرتفع نیروی رانشی کمتری نسبت به گنبدهای کم ارتفاع با دهانه های مساوی دارند،اما در برابر همین مقدار جزئی باید مقاوم باشد.در گنبد مرتفع،مقاومت حلقوی کششی پوسته معمولا کافی می باشد،ولی در گنبدهای کم ارتفاع معمولا یک حلقه ی کششی به وسیله ی افزایش ضخامت گنبد در آن ایجاد می گردد(برای جای. دادن فولادهای کششی اضافی در پایه گنبد) از آنجایی که این حلقه های کششی در برابر رانش ذاتا مقاومت می نمایند به هیچگونه پشت بندی نیاز ندارند بنابراین گنبدها می توانند بر روی ساقه ی خود(یا حلقه ای از ستونها) بدون نیاز به دیوار حائل مقاوم بایستند.در حالتی که ستونها تکیه گاه ما باشند حلقه های کششی به عنوان تیرهای حلقوی می باشد که بین ستونها را پوشانده است.

سالن سخنرانی کرسگ

(1955:کمبریج،ماساچوست،مهندس معمار:ارو سارنین و همکاران،مهنس سازه:امان و ویتنی) دارای حجم یک هشتم کره می باشد که روی سه نقطه قرار گرفته است.شعاع گنبد 34متر متر می باشد که ضخامت پوسته ی بتنی مسلح سازه 8.7 سانتیمتر می باشد که در تکیه گاه ها به علت تمرکز تنشها تا 50 سانتیمتر افزایش می یابد.لایه ای از فایبر گلاس به ضخامت 50میلیمتر به عنوان عایق حرارتی روی پوسته ی بتنی به کار گرفته است با این حال با استاندارد های داخلی مطابقت ندارد.برای ایجاد شرایط مناسب با عملکرد غیر سازه ای و آکوستیک لایه ی دیگری به ضخامت 50میلیمتر گنبد را پوشانیده است بنابراین تاثیر سازه ی پوسته ای با ملاحضات غیر سازه ای خنثی شده.

کلیسای ارتدیسک بشارت یونان

این کلیسا(1956:میلواکی،مهندی معمار:فرانک لوید رایت)یکی از آخرین کارهای رایت با ظرفیت 670 نفر محل نشستن در جایگاه اصلی می باشد.گنبد با
پوسته ی نازک بتن مسلح در پایه،قطری برابر 28.6 متر دارد و کاملا توخالی است.بخش منحنی با شعاع 60متر فقط 3.3متر ارتفاع در بالای پله دارد،ضخامت سازه ی پوسته از 75 تا 100میلیمتردر لبه ها افزایش یافته که برای مقاومت در برابر رانش بیرونی به عنوان حلقه ی کششی عمل می کند.گنبد با یک لایه ی 75میلیمتری که روی بتن پاشیده شده است.پوشش نهایی،کاشی آبی رنگ به ضخامت 50 میلیمتر است.کناره های پوسته روی یک ساقه ی کوتاه عمودی قرار می گیرد که با پنجره ی قوسی شکل برای دسترسی به نور طبیعی باز می شود،گوی های کره هایی شیشه ای و توپرهستند که درون ساقه ی بتنی سقف قالب گرفته شده اند.به دلیل فاصله ی کم مابین گوی ها،آنها بار وزن گنبد را به تکیه گاه ها توزیع می کنند.ساقه ی گنبد روی محیط یک گنبد ثانویه که کف تراس را شکل می دهد نگاه داشته می شود.این بخش در اطراف مسلح گردیده و مانند یک حلقه ی کششی عمل می نماید(هدف همان مقاومت در برابر نیروی رانش بیرونی است).این گنبد واژگون روی چهار دیوار باربر با منحنی مقعر وستون هایی تراز جایگاه در طبقه ی همکف را محصور کرده.

نمودار مسیر بارگذاری

برای مقابله با نیروی رانشی بیرونی در پوسته های استوانه ای بلند،در محل اتصال قوسها پوسته ضخیم ترمی شودو از دیوار برشی و میل مهار همانطور که در تصویر مشاهده می کنید استفاده می گردد.لبه های بیرونی پوسته به عنوان یک تیر نازک برای انتقال رانش به تکیه گاه های انتهایی عمل می نمایند و برای ممانعت از خمیدگی سخت می گردند.در نقطه ی بر خورد پوسته های همجوار،هیچگونه سخت کننده ی عرضی نیاز نیست زیرا نیروهای رانشی در هر یک بوسیله ی بقیه ی موازنه می شود.
موزه ی کیمبل

این موزه (1972:فورث ورث،تگزاس،مهندس معمار لویی کان،مهندس سازه:آ کامدانت)مجموعه ای با استفاده از سازه ی استوانه ای و کوششی برای پخش نور جهت ایجاد یک اثر واضح و روشن و بی انتهای معماری است.
سازه ی سقف متشکل از 14پوسته ی استوانه ای است که دهانه ای به ابعاد7*30.5 متر را می پوشاند.ضخامت پوسته 10سانتی متر و از مقطع به شکل منحنی شبه دایره است.اکثر پوسته ها دارای پنجره ی سقفی به عرض 9.14سانتی متر در مرکز پوسته ی بریده شده است.

پوسته های زین اسبی

پوسته های آنتی کلاستیک فرمهای زین اسبی با انحنای متفاوت در هر جهت می باشند .آنها شامل اشکال مخروطی ، سهموی ، هذلولی و شبه هذلولی می باشند.همچنین دارای فرم های گونیایی نیز هستند ، زیرا خطوط مستقیم می توانند روی سطح خود ادامه یابند.
به طور عکس با حرکت یک خط مستقیم می توان یک سطح ایجاد کرد. تناقض آشکار در یک سطح با انحنای مضاعف که بوسیله خطوط مستقیم ایجاد شده است،پوسته های زین اسبی را از نظر بصری جالب و برای قالب گیری آسان می سازد.

ایجاد سطح
مخروط بوسیله حرکت رفت و برگشت یک طرف خط مستقیم در طول یک مسیر منحنی بوجود می آید (معمولا یک قوس مدور یا یک سهمی ) و حرکت رفت وبرگشت انتهای دیگر در طول یک خط مستقیم یا یک منحنی با خیز بیشتر ، شبه هذلولی ها (هایپار )با حرکت رفت و برگشت سهمی محدب در طول یک سهمی مقعر با همان انحنا بوجود می آیند .همان سطح میتواند با حرکت رفت و برگشت یک خط مستقیم در یک مسیر مستقیم در یک سمت و خط مستقیم دیگر (نسبت به خط اول مایل) ایجاد شود .هذلولی سهموی ها با چرخش یک خط مستقیم (مورب تحت یک زاویه ) حول یک محور عمودی ساخته می شوند. بخش عمودی عبور کننده از این محور ، یک هذلولی – سهموی است .

سطح تولید شدهه از مخروط بوسیله ی حرکت یک خط مستقیم در پول مسیر منحنی و دیگر انتها در طول خط مستقیم،توجه کنید که مقاطع بصورت قطری بریده شده اندو به خطوط مستقیم تولید شده
(خط چین)منحنی شده و فرم زین اسبی کم ارتفاعی را ایجاد کرده.
پوسته های بی قاعده
طاقهای سنتی که بارها را فقط به وسیله تنش های فشاری نگاه میدارند. با فرم های منحنی طنابی که مستقیما به شرایط بارگذاری پاسخ می دهند،محصور شده اند . توانایی پوسته ها برای مقاومت کششی امکان ایجاد فرم های آزادتری را فراهم می سازد ،مادامی که اغلب پوسته ها در محاسبات عددی سطوح ایجاد شده متفاوت می باشند ،پوسته های نامنظم (فرم آزاد) می توانند جهت پاسخگویی به حس زیباشناسی و ملاحظات کاربردی وعملکردی طراحی شوند و باز هم از لحاظ سازه ای رضایت بخش باشند .به طور معمول چنین فرمهایی در عباراتی از فرمهای پوسته های غیر منظم (بی قاعده)شکل گرفته اند و تحلیل گردیده اند.

سازه های پوسته ای در بیشتر موارد با استفاده از بتن مسلح ساخته می شوند به همین دلیل سازه های بتن پوسته ای نیز نامیده می شوند.ضمن آن که پوسته ها در طبیعت از متنوع ترین فرم هایی هستند که در دنیای فیزیکی اطراف ما یافت می شوند. واژه پوسته تداعی کننده اشکال موجود در طبیعت مانند تخم پرندگان، پوسته نرم تنان می باشد. این لغت یک نمود ذهنی با دو ویژگی ویژه را مجسم می سازد:
سطوح صاف و مسطح هرگز در بهترین حالت (یک سلول یا جعبه)، نمی توانند یک پوسته را تشکیل دهند.
یک ورق کاغذ، به طور عادی در دست خم می شود و حتی توانایی تحمل وزن خود را هم ندارد، اما اگر به قسمت میانی کاغذ اندکی فشار وارد شود، به طوری که گوشه های آن کمی رو به بالا خم شوند، این فرم علاوه بر وزن خود، مقداری بار اضافی را نیز تحمل می کند. این افزایش ظرفیت تحمل بار توسط سازه، به دلیل استفاده از فرم مناسب است. انحنای رو به بالا، سختی و ظرفیت تحمل بار کاغذ را افزایش می دهد، زیرا این فرم موجب می شود مقداری از مصالح دور از مرکز ثقل جسم قرار بگیرد، بنابراین با خم کردن ورق کاغذ مقاومت خمشی جسم افزایش می یابد.
تنش برش باد درپوسته ها: فرض میکنیم بادی با سرعت 160 کیلو متر درساعت
بر سطع گنبدی که قطر آن 30 متر با ضخامت 7.5 ساتیمتر وارد شود تنش برشی
ایجاد شده معادل یک کیلو کرم بر سانتیمتر مربع است و باتوجه باینکه تنش برشی
مجاز 5.4 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع است باین نتیجه میرسیم گنبدها با وجود
ضخامت کم درمقابل نیروهای باد بسیار مقاومند
سقف های پوسته ای سقف های هستنند منحی وممکن است در یک و یا دو جهتانحناداشته باشند با ترکیب این سقف ها میتوان حجم زیبای را خلق نمودوازطرفی این سقف ها قادر به تحمل بارهای سنگین هستنند بنابراین امکان پوشش دهنه های بزرگ وجود داردبا توجه به خمیری بودن آنها میتوان فرم دلخوا را طراحی واجرا نمود امروزه با پیشرفت تکنولوژی در تمام علوم وبوجودآمدن نرم افزارهای کامپیوتری قادریم طراحی ومحاسبات این سقف ها را بدقت انجام دهیم از طرفی امکان شبیه سازی این سقف ها قبل از ساخت وجود داردفرودگاه بین المللی جان اف کندی که بین سالهای 1956و1962 ساخته شد یکیاز کارهای موفق ارو سارینن است این سقف پوسته ای یکی از شاهکارهایمعماری است که درنوع خود بی نظیر است حجم تندیس گونه این فرودگاه نتنها مورد استقبال بازدید کنندگان قرار گرفت بلکه موردتحسین صاحبنظران واقع گردید یکی دیگرازشاهکارهای سقف های پوسته ای ساختمان اپراسیدنی است که نماد استرالیا بشمار میرود پوشش های قطاعی سقف اپراقطعاتیازیک کره هستند.
یکی از بنیان گذاران سقف های پوسته ای هاینس ایسلراست این مهندس که در سوئیس متولد شده اولین فرم پوسته رابوجودآورد این مهندس مبتکر پارچه ها را به شکل منحنی خم میکرد وسپس این پارچه های خم شده را مرطوب نموده و آنرا درفصل زمستان آویزان میکرد تا کاملا یخ بزنند وبا وارونه کردن آنها توانست مطالعاتی در مورد سقف های پوسته ای انجام دهدوی باین نتیجه رسیداشکالی که از هندسه ساده تشکیل شده باشند نسبت به اشکال غیر هندسی مقاوم ترند
برای مطالعه سقف های پوسته ایشکل زیر را در نظر میگریم اگر از نقاط Aخطی بر صفحه مربع عمود کنیمبه نقطه E میرسیم بهمین ترتیب میتوانیم نقطه F را بدست آوریم ودرشکل 2-1وضعیت بارگذ اری ونیروی رانشیآنها نشان داده شده بنا براین پوسته قوس BD تحت فشار وقوس EF تحت کششقرار میگیرند و بار وارده بین قوسها وکابل ها تقسیم میشوداگر قوس BD را مورد مطالعه قراردهیم نقطه B درقسمت فوقانی ونقطه D درقسمت تحتانی قرار دارد بنابراین سطع پوسته ای در سطح خارجی BD تحت فشارودر امتداد EF تحت کشش قرار میگیرد و بار بین منحنی وکابل معلق تقسیم میشود
از آنجائیکه شکل پوسته بگونه ای است که بار زیادی را تحمل میکند بنابراینضخامت پوسته بسیا ر کم است واین ضخامت بین 8 تا10سانتیمتر متغیر استولی بهر صورت دهنه ومیزان بار وارده در ضخامت پوسته موثر است بطورمثال یک غرفه ای که در دانشگاه مکزیک ساخته شده ضخامت آن 16 سانتیمیراست

شکل 1-1

شکل 2-1

شکل 4-1

سقف های پوسته ای ممکن است از ترکیب هیپربولیک پارابولیک باشنددر شکل زیر
یک سقف پوسته ای معمولی و یک سقف پوسته ای که وزنسقف را به چهار قوس
منتقل میشود ویک سقف زین اسبی نشان داده شدهاست.

شکل 4-1

اپرای سیدنی

نمونه مختلف سقف های هاینس ایسلر

پو سته یک سازه منحنی نازکی است که بارهای کششی وفشاری را تحمل میکنددراین سازه ها بار از سقف به سپس به پی ها منتقل میشوداز آنجائیکه سطوح منحنی نسبت به سطوع صاف بار زیادی را تحمل میکنند بنابراین پوشش دهنه های بزرگ با سقف های پوسته ای امکان پذیر استمصالح که در پوسته بکار میرود عبارتند از بتن فولاد ولی بهترینمصالح برای سقف های پوسته ای بتن مسلح است زیرا بتن نسبت به سایرمصالح قابلیت فرم پذیری بهتری را دارد وهمچنین در مقابل فشار مقاوم تر است
پوسته های گنبدی: گنبدهای بتنی علاوه بر زیبائی میتواند دهنه های بزرگ را پوشش دهندبطور کلی از دوران منحنی حول یک محور گنبد بوجود می اید و در اثر چرخش دایره حول محور عمودی کره تشکیل میگردد گنبد از دو قسمت اصلی تشکیل شده بخش های عمودی که از یکسری قوس تشکیل شده که بنام نصف النها ر معروف است وقوس های افقی اینقوس ها حلقوی هستند وبصورت موازی قرار گرفتن

موزه هنر وعلوم در اسپانیا

پلان موزه

نواع پوسته
پوسته سن کلاسیک:این پوسته ها از دومنحنی تشکیل شده اند سقف ها زین اسبی وگنبد های بتنی
پوسته قابل توسعه اشکال مخروط واستوانه قابل توسعه میباشند واین احجام دارای دو جهت هستنند
دریک جهت دارای انحنا ودرجهت دیگر دارای خطوط مستقیم هستنند .
اشکالی که خطوط انحنا در دوجهت مخالف دارند( اشکال زین اسبی وهذلولی از این قبیل
محسوب میشوند بطور مثال سطوح زین اسبی در دو جهت انحنا دارند

موزه هنر وعلوم در اسپانیا

موزه هنر وعلوم در اسپانیا
نیروی رانشی- در تکیه گا ها گنبدها نیروی رانشی زیادی ایجاد میشود معمو لا گنبد های کروی دارای
خطوط نصف النهارات ومدارات هستنند وبار باین حلقه ها وارد میشود اگر ارتفاع گنبد باندازه کافی باشد
درنتیجه حلقه های کششی میتواند این نیروی رانش را خنثی کنند ولی در صورتی که ارتفاع گنبد کافی
نباشد برای جلوگیری از نیروی رانش باید از پشت بتد استفاده نمودو.یا میتوان یا میتوان با ایجاد حلقه
حلقه اضافی از رانش جلوگیری نمود

بطور کلی گنبدها تحت نیروهای فشاری وکششی وبرشی قرار میگیرند

نمونه اولیه سقف های پوسته ای

نمونه یک گنبد با پلان دایره

ساخت پوسته با استفا ده از مربع

ساخت گنبد بصورت ممتد

نمونه گنبد ژئودزیک

نمونه یک سقف پوسته ای با شبکه منحنی
سقف های زین اسبی:
این سقف ها همانطوری که از نامش پیدا است شبیه به زین اسب است باین سقف ها آنتی کلاسیک
نیز گفتهمیشود این سقف های پوسته ای علاوه بر زیبا بودن میتوانند بارزیادی را تحمل نماید.
این سقف ها ممکن است یکی از اشکال مخروطی .سهموی.هذلولی باشند

نمونه یک سقف زین اسبی

سقف زین اسبی کلگری

نمونه اولیه گنبد پوسته ای

نمونه یک سقف پوسته ای شکسته

نمونه یک سقف پوسته ای که بار آن به قوس ها وارد میشود
این سالن زیبای سخنرانی بتنی توسط آرشیتکت معرو ف آرئ سارتین طراحی و در شهر ماساچوست درسال 1955 بنا گردیده ومحاسبات آن توسط امان ویتینی انجام شده استاین بنا عظیم دارای گنبد بزرگی است که شعاع آن 34متر است این گنبد با بتن مسلح ساختهشده که ضخامت آن بین 30 تا 50 سانتی متر متغیر است گنبد از یک هشتم کره تشکیلگردیده و تکیه گاه آن سه نقطه است گنبد با یک لایحه 5 ساتیمتری فابیرگلاس عایق شده ارتفاع این گنبد 18.6متر است برای این سالن عایق مناسب صوتی پیش بینی نشده

کلیسای ارتدوکس یوناناین کلیسای زیبا درسال1956 توسط فرانک لوید رایت که شهرت جهانی دارد ساخته شده این گلیساگنجایش 670 نفر را دارد در طبقه اول ورودی و پیلوت قرار دارد ودرطبقه دوم یک سالن زیبای درنظر گرفته شده درقسمت غربی این سالنیک تراس طراحی شده سقف سالن با گنبد زیبایی ازجنس بتن مسلح پوسته ای پوشیده شده این گنبد داری قطر 28.6متر است در زیرگنبد پنجره های قوسی قرار دارد که نور سالن را تامین میکنند طراحی بصورتی انجام شده که انسان تصور میکند که گنبد معلق استوزن سقف گنبد به دیوارهای قوسی بالای پنچره واز آنجا به سقف زیرینوسپس به دیوارها باربر(که دارای ضخامت زیاری هستند و ستون ها وارد میشودطبقه زیرزمین شامل کلاسهاو تاسیسات میباشد

کلیسای ارتدوکس یونان
ترمینال TWA :
یکی از بناهای زیبا ی وبی نظیر فرودگاه بین المللی اف کندی در نیو یورک است این بنای تاریخی بین سالهای 1956و1962 ساخته شده این ساختمان باشکوه که پرنده ایدر حال پروازرا نشان میدهد یکی از کارهای موفق ارو سارینن بشمار میرور و شکل دیوارهای مقعر تماشا چیان را بطرف ورودی راهنمائی میکند حجم تندیس گونه این فرودگاه رویائی یاد آ ور پرنده ای پرگشوده برای پرواز است ئ به جرات میتوان گفت طراحی ساختمان بر اساس عملکرد های آن انجام شده هر ساله ملیون ها توریست از این بنای زیبا بازدید بعمل می آورند سقف های پوسته ای زیبای آننظر هر بینده ای را بخود جلب میکند
ترمینال جان اف کندی

ایستگاه قطار T G V در فرانسه : یکی از کارهای زیبا وتماشاهی کالا تراوا طرح ایستگاه TGV
در شهر لیون فرانسه است این هنرمند برجسته با طراحی این ایستگاه توانست اعتبار جهانی
برای خود کسب نماید طرح این ایستگاه عظیم یاد آور ماهی یا نوعی پرند ه در حال پرواز است
تالار اصلی ایستگاه دارای ابعاد 120*100 وارتفاع 40 متر ودهنه 53 متر است
ساختمان شامل شش خط راه آهن ودو محوطه بتنی مخصوص قطارهای سریع السیر وبدون
توقف است برای این ساختمان پارکینیک های متعدد در نظر گفته شده

ایستگاه قطار T G V در فرانسه

ایستگاه قطار T G V در فرانسه
مشخصات ساختمان: ترمینال جان اف کندی
این ساختمان از چهار پوسته بتنی تشکیل شده و این پوسته ها بوسیله پنجره ها از هم جدا میگردنند ضخامت بام بین 22.5تا 28سانتی متر متغیر است
با توجه باین که شکل سازه بسیار پیچیده است بطور کلی یک فرم خمیری است بنابراین قبل ازاجرا یک ماکت کامل از آن ساخته شده بود
گنبد پیش ساخته :
قطعات بتنی گنبد قبلا در کارخانه ساخته می شود و سپس در محل بهم متصل می گرددگنبد های پیش ساخته کاربرد فراوان دارند از این گنبد ها معمولا برای ساختمان های مسکونی استفاده میشود پلان این خانه ها معمولا دارای سالن و نهارخوری و آشپزخان و یک ودو اتاق خوابه میباشند گنبد های پیش ساخته از یک سو قیمت آن ارزان تمام میشوداز طرف دیگر سرعت ساخت را افزایش میدهددرسال 1954 گنبدهایی بقطر9.1متر و ارتفاع 4.1 مترساخته شد این گنبدهای پیش ساخته مورد توجه قراد گرفت برای هماهنگی فرم گنبد با نمای ساختمان از پنجره های قوسی استفاده شده

خانه گنبدی

نمونه خانه گنبدی پیش ساختهاین خانه ها بصورت انبوه پیش ساخته بنا میشوندو مساحت این خانه ها بین 70 تا 100 متر مربع است

سقف پوسته ای با استفاده از یک شبکه کابل

اسکلت یک استادیوم ورزشی با سقف پوسته ای

نمونه سقف پوسته ای تخم مرغی

نمونه یک برج پوسته ای Kobe part tower
این برج درژاپن ساخته شده وارتفاع آن 108متر است
این ساختمان توسط آ رشیتکت معروف لویی کان در سال 1972 ساخته شده ومهندس سازهاین بنای زیبا کامدانت استاین ساختمان از چهارده پوسته استوانه ای بابعاد 30.5*7 متر تشکیل گردیده پوسته ها دارای مقطع دایره هستنند ضخامت این پوسته استوانه ای حدود 12 سانتیمتر بوده و بار از سقف به ستون ها منتقل می گردد برای روشنائی این بنا نورگیری هائی دربالای سقف پیش بینی شده استبین دو سقف پوسته ای یک سقف افقی ایجاد گردیده برای عایق کردن سقف از پوشش مسیاستفاده شده برای اینکه نور مستقیم وارد سالن نشود در زیر پنجرها منعکس کننده فازیقرار داده شدهبرای جلوگیری از نیروی افقی درتکیه گا ها ضخامت پوسته در قسمت تکیه ها زیاد گردیدهبرای مقاومت بیشتر پوسته ها علاوه بر میله گردهای اصلی سه کابل پیش تنیده درقسمت تحتانی قرار داده اند

موزه کیمبال

مقطع موزه کیمبال

قسمت موزه کیمبال

قسمت داخلی موزه کیمبال
میدان اسب دوانی زارزوئلا (Zarzuela HIPPODROME )
یکی از اولین نمونه سقف های پوسته ای چتری که در سال 1935 در مادرید ساخته شدمیدان ا سسب دوانی زارزوئلا استاین بنای جاودانی که از لحاظ مقاومت درنوع خود بی نظیر است توانسته مدت زیادیبرجا بماند با وجود اینکه انفجارهای زیادی در اسپا نیا رخ داده کوچکترین ترکی درآنبوجود نیامده وطبق محا سباتی که با کامپیوتر صورت گرفته ابعاد آن بسیار قوی استاین میدان اسب دوانی دارای ابعاد 5* 19.8 متر با کنسولی 12.8 متر وضخامتپوسته بین 50 تا 135 میلیمتر متغیر است

میدان اسب دوانی(Zarzuela HIPPODROME )

میدان اسب دوانی(Zarzuela HIPPODROME )
با ترکیب چند قوس پوسته ای متقاطع میتوان یک فرم زیبائی را خلق نمود این رسوران دارای پلان هشت ضلعی است وازچهار قوس متقاطع تشکیل شده قوسها یک حالت رفتوبرگشتی دارد ارتفاع این سازه در مرکز 5.8 است وبلند ترین ارتفاع آن حدود10متراست ضخامت پوسته بین 17 تا 34 میلیمتر متغیر است

رستوران لس مانانتیالیس Los Manantiales

رستوران لس مانانتیالیس Los Manantiales
پوسته،سازه ای نازک با سطح منحنی می باشد که بارها را بصورت کشش، فشار و برش به تکیه گاه ها منتقل می نماید.سازه های پوسته ای مشابه طاقهای سنتی
می باشد با این تفاوت که سازه ی پوسته ای در برابر نیروهای کششی مقاوم می باشد.اغلب پوسته ها ی معماری از بتن مسلح ساخته شده اند همچنین از تخته ی چند لایی ،فلز پلاستیک های شیشه ای مسلح هم استفاده می شود.پوسته ها به علت شکل منحنی خود مقاومت خوبی در برابر بارهای گسترده ی یکنواخت در سازه هایی مانند سقف دارند اما مقاومت این نوع سازه به علت نازک بودن،در برابر خمش های ناحیه ای که ازطریق بارهای متمرکزتولید شده قابل توجه نمی باشد.

انواع پوسته

پوسته ها با توجه به شکلشان به چهار دسته (سین کلاستیک،آنتی کلاستیک،قابل توسعه،شکل آزاد)تقسیم می شوند.

اشکال سین کلاستیک(گنبد ها):دارای دو منحنی هستند که خطوط انحنای آن در جهت مشابه می باشد.

اشکال قابل توسعه(مخروط ،استوانه،استوانه ای:آنها در یک جهت دارای خطوط مستقیم و درجهت دیگر بصورت منحنی می باشند که از خمش در صفحه ی مسطح حاصل شده اند.

اشکال آنتی کلاستیک(اشکال زین اسبی شامل :مخروطی،سهموی_هذلولی شبه هذلولی)دارای انحنای مضاعف بوده که خطوط انحنا در جهت مخالف هم می باشند.

اشکال آزاد:دارای فرمهای آزادی هستند که از محاسبات ریاضی بدست نمی آیند.

سازه چادری

سازه های چادری
سازه های غشایی که سازه چادری یا سازه پارچه ای نیز نامیده می شود، زیرمجموعه ای از سازه های فضایی هستند و به دلیل سبکی، شفافیت و انعطاف در خلق فرم های زیبا و بدیع، گسترش روزافزونی در ساخت بناهایی با عملکردهای مختلف تجاری، اداری، ورزشی و… و یا به شکل سایه بان در فضاهای عمومی و شهری داشته اند.
ویژگی های مذکور ارتباط مستقیم با خواص مواد سازنده غشاهای این نوع سازه ها دارد. ساخت و تولید مواد کامپوزیت از الیاف و پلیمرها با طیف وسیعی از خواص فیزیکی، مکانیکی و سازه ای امکانات متعددی را پیش روی طراحان قرار داده است. این مواد دارای تفاوت هایی در اندازه، وزن و خواصی نظیر مقاومت گسیختگی، مقاومت در برابر ترک خمشی، انتشار آتش، گسترش پارگی و همینطور درجه شفافیت، دوام و ضمانتی که کارخانه سازنده می دهد، می باشند؛ بنابر این شناخت این ویژگی ها و تفاوت ها جهت انتخاب ماده مناسب از سوی طراحان و مهندسین، امری ضروری می نماید
تعریف سازه های چادری
غشا ورقه ای نازک ازماده است که تنها دربرابر کشش مقاومت دارد و دربرابر فشاروخمش هیچ مقاومتی ندارد، پارچه را می توان بهترین نمونه ازغشاهاوسازه چادری نام برد. سازه چادری از دو جزء تشکیل شده است؛
پارچه:پوسته کششی نازکی است که نیروی کششی را انتقال می دهد.
عناصر فشاری:قوس ها و ستون ها که نیروی فشاری را انتقال می دهند. لبهٔ چادر همواره تمایل به لرزیدن درمقابل نیروهای باد وسایرنیروهارا دارد، به همین علت معمولاً لبه چادررابه صورت مقعر می سازند که همواره درکشش باقی بماند واز پارگی آن جلوگیری شود
تاریخچه سازه چادری
اولین بنای واقعی معماری با این نوع سازه توسط ولادیمر شوخوف طراحی شدکه وی تمامی محاسبات کاربردی تنش ها وتغییر شکل های حاصل از تنش ها راتوسعه داد وپس از آن آنتونیوگائودی با معکوس کردن یک ساختار فشاری یک ساختار معلق کششی به دست آورد که درکلیسای ساگرافمیلیا ازآن استفاده کرد. وپس ازآن فرای اتو ازاین سازه در سقف استادیوم المپیک مونیخ۱۹۷۲ استفاده کرد
طراحی سازه های چادری
طراحی ساختمان با سازه چادری باطراحی ساختمان های ساده بسیار متفاوت می باشد درطراحی این سازه ها نمی توان ابتدا پلان بنارا کشید وسپس آن را اجرا کرد. دراین نوع سازه ها، ادرگام اول طرح اولیه ای متناسب با عملکرد ارائه می شود، درگام بعدی با ساخت ماکتی شکل کلی آن را پیدا می کنند وسپس به تحلیل کلی سازه می پردازند ودرنهایت تمامی جزئیات سازه را طراحی می کنند
مزایای سازه های غشایی
دوام وطول عمربالا در شرایط جوی مختلف
در هنگام آتش سوزی، باعث کاهش گسترش آتش سوزی می شود
می توان آن را متناسب با شرایط جوی هراقلیم طراحی کرد
سرعت اجرا بالا
وزن متوسط
دارای سطحی براق وصیقلی مناسب برای انعکاس اشعه های آفتاب وسایه اندازی خوب
رفتارسازه ای
سازه چادری ازجمله سازه هایی است که فرم سازه دقیقاً منطبق با عملکرد سازه می باشد. با طراحی این سازه ها به صورت یک سازه کابلی با انحنای مضاعف توانایی باربری وطول عمر این سازه هابسیار بالا می رود
تکیه گاه ها
درحالت کلی دراین نوع سازه ها غالباً چادرتوسط ستون مرکزی نگاه داشته می شود.(در این حالت برای جلوگیری از پارگی درپارچه ستون بصورت قارچی اجرا می شود). درحالت های دیگر از قوس ها، کابل های زنجیرواره، ترکیب سیستم فشاری وکابل های زنجیرواره نیز دیده می شود.
ترمینال حجاج جده
طراحان هتگام بازدید ازاین منطقه به این مسئله پی بردند که انسان های بدوی ساکن دراین منطقه آموخته بودند که زندگی درزیر سایه چتر درگرمای عربستان بهترازماندن در ساختمانی محصور وداغ می باشد وهمچنین به عقیده طراحان تهویه مکانیکی هوا ونورپردازی ساختمان موردنیاز ترمینال باتوجه به اوج استفاده دریک دوره کوتاه بسیارگرانقیمت می باشد. تمامی این دلایل معماران رابرآن داشت تا ازیک سقف پارچه ای نیمه شفاف وپخش کننده نور برای ترمینال استفاده کنند. این فرم طبیعی چادر، در شب باعث انعکاس نورها به بالا می شود ومانع از ایجاد خیره گی درشب می شود و فرم وارتفاع چادرهاازجریان طبیعی هوا برای ایجادسرما ازطریق تهویه بیرون ودرون از طریق بازشوهای مرکزی درتابستان بهره می برند. این چادرها سطحی بیش از ۴۳۰هزارمترمربع راپوشش می دهند. مدول اصلی یک پوسته چادری مربع شکل به ضلع ۳۹٫۴مترمی باشد
سازه های پارچه ای نوعی جدیدی از سازه به شمار می آیند که در آنها با استفاده از پوسته های پارچه ای و صنعتی کاملا سبک ، سقفهایی با دهانه های بزرگ و به صرفه ایجاد می شود و بسته به موقتی یا دائمی بودن آنها ،به سازه های مختلفی تقسیم می گردند که خود این دسته ها نیز به به زیر شاخه هایی تقسیم می شوند. وزن سبک پارچه باعث می شود تا ما به پروفیل های فلزی سبکتری نیاز پیدا کنیم و همچنین به علت پیش ساخته بودن کل سیستم سقف ، کل زمان اجرای پروژه به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند . استفاده از این نوع سازه محدودیت زیادی ندارد و می تواند با توجه به شرایط محیطی مختلف ، نوع پوسته مصرفی را تطبیق داد . نوع خاصی از این سازه ، سازه های بادی یا هوانشین هستند که اصطلاحا air-support نامیده می شوند و امکان ساخت ورزشگاه های بزرگ را بدون نیاز به تیرو ستون فراهم ساخته اند. این سازه ها مصرف انرژی را کاهش داده و از مزایای دیگر استفاده از آن ها ، عدم آسیب پذیری سازه در مقابل آتش و زمین لرزه است که هر ساله تلفات زیادی را بر جوامع بشری وارد می سازند
سازه چادری کاوشکام

گروه تولیدی کاوشکام در سال 1384 با محوریت تولید سازه های فلزی تاسیس شد. پس از تجربه ای درخشان در صنایع فلزی و بتن پیش ساخته با حسن شهرت کسب شده در صنعت برق، مخابرات و پتروشیمی ، در داخل و خارج از کشور، با راه اندازی بخش جدید سازه چادری کاوشکام قدم به عرصه ای نوین گذاشته است. سازه چادری کاوشکام با استفاده از ظرفیت بالای صنایع فلزی کاوشکام در ساخت انواع سازه های فلزی با جمع آوری گروهی از مهندسین مجرب و متخصص در طراحی و اجراء سازه های چادری-کششی اعم از سایبان پارچه ای (سایبان چادری ) سقف پارچه ای ، سقف پارکینک پارچه ای ، آلاچیق ساحلی ، آلاچیق پارک ، (آلاچیق پارچه ای ) (آلاچیق چادری ) تولید سازه های چادری ( سازه های پارچه ای ) را در ابعاد گسترده آغاز کرده است
سازه های غشایی در سال 1960 توسط فرانک اوتو رواج دوباره ای گرفت. دو طرح پیشنهادی او عبارتند از:
شبکه سیمی آویخته که در نمایشگاه مونترال و همچنین ورزشگاه المپیک مونیخ استفاده شد که هر دو، جزءعظیم ترین و پیچیده ترین سازه های غشایی هستند.
امروزه با پیشرفت فناوری ها سازه های غشایی به کلی دگرگون و متحول شده اند،هر چند بهبود مصالح موجب بهبودعمکرد پوشش های غشایی شده است، ولی روش های نوین طراحی عامل اصلی بهره وری این سازه ها می باشد .
ویژگی های این سازه ها:
1- ریشه در سنت کهن چادر سازی دارند.
2- به لحاظ ارزانی مصالح، سهولت اجراو سرعت برپایی بسیار جذاب می باشند.
از اولین کاربرد های این نوع چادر ها در سالن های نمایشی و سیرک ها و چادر های ارتش می باشد پیشرفت فن آوری های امروز باعث شده است تا:
1) دوام و طول عمر مصالح بیشتر شود.
2) مقاومت در برابر آتش سوزی بیشتر شود.
3) گسترش حریق و دودهای ساطعه کاهش می یابد.
4) انرژی کمتری برای تنظیم شرایط محیط حاصل می شود.
مثلا در مناطق گرمسیر با استفاده از این غشاء ها می توان مقدار زیادی از نور خورشید را منعکس کرده و دمای ساختمان را با صرف انرژی کمتری تنظیم نمود و در مناطق سردسیر با بهره گیری از لایه های عایق حرارتی که منعطف و مات می شوند با انژری کمتری شرایط مطبوع حاصل می شود.
ویژگی محصولات
درصد اشتعال پایین
دارای عالی ترین خواص فیزیکی
دارای پرداخت صیقلی بالا و براق
استفاده از تارپولین وزن متوسط
دارای خاصیت ضد قارچ یا ضد کپک زدگی
قابلیت جوش ، با تکنوژی هوای گرم و فرکانس بالا
مقاومت بسیار بالا در برابر اشعه های مضر آفتاب (UV)
استفاده از رنگدانه های با کیفیت بالا (ثبات و دوام بالای رنگ)
عدم فرسایش در شرایط مختلف آب و هوایی و طول عمر بسیار بالا
دارای رنگ لاکی (لاک و الکل) اکریلیک و پوشش PVC در هر دو سمت
کلیه سازه ها دارای دفترچه محاسباتی فنی و مهندسی بوده و تمام مراحل طراحی تولید و اجرا زیرنظر مهندسی ناظر صورت می پذیرد.
مقایسه سازه های بیمارستان صحرایی
معماری طبیعی نوعی معماری آمیخته با رنگ است که در اوایل قرن بیستم به عرصه ظهور رسید. معمارانی چون فرانک لوید رایت، آنتونی گادی و رادولف استینر که هر کدام با الهام از طبیعت شیوه ای از این معماری را بنیان گذاشتند. این شیوه معماری به معنای تقلید صرف از طبیعت نیست بلکه در آن خواسته های بشر بعنوان موجودی خلاق و زنده در نظر گرفته می شود، به انسان فردیت می بخشد و به سازگاری انسان با طبیعت پیرامون و مشخصه های فرهنگی وی کمک می کند
معماری طبیعی از توجه صرف به ابعاد فرهنگی و اجتماعی پا را فراتر گذاشته و جنبه های فیزیکی، روحی و روانی بشر و ارتباط وی با دنیای پیرامون را مد نظر قرار می دهد و در زمانی که معماری روز شدیداْ وابسته به اقتصاد، تکنیک و مقررات است معماری طبیعی این موارد را با ابعاد زیستی، فرهنگی و روحی بشر گره می زند.
فری اتو
از چادرهای بزرگ که برروی شبکه های کابلی پیچیده یا دیرکهای عمودی یا مایل فشاری قرار دارند برای ساخت غرفه های نمایشگاهی دائم یا موقت استفاده می شود. یکی از بزرگ ترین این چادرها سطحی به وسعت 7500 متر را در بازیهای المپیک 1972 آلمان می پوشاند.

سقف بالنی (سازه های هوایی یا بادی)
وقتی که غشا ها یک حجم با تعدادی از احجام را کاملا احاطه می کند می تواند به وسیله فشار داخلی خود پیش تنیده شوند. نمونه این سازه غشا یی که شامل یک حجم بسته است در قایقهای پلاستیکی میتوان مشاهده کرد. مو رانا غرفه فوجی را در نمایشگاه بین المللی اوزاکا در 1970 طراحی کرد که با استفاده از لوله های پلاستیکی باد شده است. بالنهای از جنس بافته پلاستیکی که از استخرهای شنا- زمینهای تنیس و سایر تاسیسات موقتی را می پوشاند استادیوم گنبد نقره ای در پونیتاک میشیگان طراحی شده است.

سازه های چادری
چادر یک نوع پوسته کششی یکپارچه نازک است که به وسیله یک ستون یا قوس فشاری نگه داشته می شود.چادر نوع متفاوتی از سازه های کابلی است. در سازه های چادری فرم معماری و عملکردسازه ای یکی هستند. چادر ها معمولا برای استفاده در سازه های موقتی در نظر گرفته می شوند زیرا پارچه مقاومت کمی در برابر خورشید داشته وبه سرعت از بین می رود. پیشرفت اخیر استفاده از قایبر گلاس یا پوششهایی که کمترین فرسایش را در برابر خورشید دارد(تفلون) افزایش داده است. عمر مفید بیش از 20 سال .
ترمینال حج: فرودگاه بین المللی سلطان عبدالعزیز
معمار: اونینگز-اسکید مور- مرپل مهندس سازه:گایگربرگردر1985 به گنجایش 950 هزار نفر زائر خانه خدا طراحی شد.
طراحان هنگام بازدید از منطقه دریافتند که قبایل بدوی آموخته بودند ماندن در زیر سایه یک چتر بر ماندن در یک ساختمان داغ ترجیه دارد. همچنین تهویه و نور پردازی ساختمان بسیار هزینه بر بود پس به یک پارچه نیم شفاف و پخش کننده نورکه در روز نور کافی داشته در شب نورها را منعکس کند احتیاج داشتند. بطور کلی سیستم چادرها تیرک و آسانسور همه به وسیله کابل پایدار گشته اند.کابل ها به پی ساخته شده در زیر آب و بر آمده از آن متصل شده اند.

سازه های کابلی
مشابه بادبان هایی است که در قایق ها و برای حفظ تعادل آن به کار می رود.
مانند مرکزنمایشگاهی دارلینگ – هر دهانه دارای چهار دکل مرکب است-تکیه گاه عمودی اصلی- که هر کدام از چهار ستون فولادی لوله ای تشکیل میشوند. میله ی قطری در بالای دکل ها دو انتهای خرپاهای فضا یی را به صورت معلق نگه می دارند.

پل آ لامیلو
1992 مهندس سازه کالاتروا برای نمایشگاه جهانی اکسپسو 92 ساخته شد که بخش سواره رو این پل دهانه 200 متر را می پوشاند و بوسیله کابل های قطری موازی که همه آن ها از یک طرف به دکل بلندی به ارتفاع 142 متر آویزان هستند نگه داشته می شود.
معماری با الهام از طبیعت
اصل و مبدا معماری طبیعی
با خلق شیوه های نوین معماری بسیاری از معماران بر آن شدند که با تلفیق تکنیک های ساختمان سازی و الهام از طبیعت زندگی بشر امروز، معماری طبیعی را بنیان گذاری کنند.
لوئیس سالیوان (1856_1924): اولین فردی که به تجزیه و تحلیل مفاهیم معماری طبیعی پرداخت. وی در مورد طبیعت تحقیقات بسیاری انجام داد که نتیجه آن اصول نقشه کشی این شیوه معماری بود. او همچنین معمار بنای هندسی (شکل مقابل) است.

فرانک لوید رایت (1869_1956): وی مفاهیم را در جهت تصریح روابط میان طبیعت و معماری گسترش داد و به وضع دستور العمل هایی در خصوص چگونگی ساخت فضاهای داخلی و خارجی بنا و استفاده از مصالح ساختمانی سازگار با طبیعت پیرامون پرداخت
آنتونی گادی (1852_1926): اولین فردی که طرح این شیوه ساخت و ساز را با ارائه صورت ساخته شده بنا بیان کرد و بر چگونگی ساختمان سازی بدین شیوه تاکید داشت . وی در اواخر عمرش معماری هندسی طبیعی را با ساخت دو فضای قوس دار در کلیسای "سگرادا فامیلی متحول ساخت
دگرگونی مدرنیسم
معماری طبیعی در اواخر قرن بیستم رو به افول نهاد، چندین نفر از پایه گذاران این سبک مردند و در اروپا رکود اقتصادی و شروع جنگ جهانی دوم باعث کساد بازار ساخت و ساز شد. اگرچه در دهه پنجم وششم قرن بیستم این سبک معماری دوباره رواج پیدا کرد. این حیات دوباره معماری طبیعی مدیون تلاش های بنیانگذاران مدرنیسم بود. آنها صورت های تئوری معماری هندسی را عملی کردند. نام برخی ازاین افراد همراه با آثارشان در ذیل آورده شده است
با احیای دوباره معماری طبیعی، بسیاری از معماران با الهام از یافته های پیشگامانی چون رایت و استینر و استفاده از تکنیک ها و خلاقیت های فنی اقدام به ساخت و ساز کردند. اما هنوز این شیوه معماری جهانی نشده بود. چند سال بعد در نمایشگاهی 50 آرشیو و پوستر از این پروژه ها در معرض دید عموم قرار گرفت و بدین نحو معماری طبیعی شهرت جهانی یافت .این ساختمانها علاوه بر برخورداری از استحکام و ایمنی نشانگر هویت ملی و فرهنگی مردم یک منطقه بود و بدلیل داشتن رنگ آمیزی ، روشنایی و طرح جذاب بازدیدکنندگان را بر آن می داشت تا این شیوه را شخصا تجربه کنند.
مایکل یانتسن Michael Jantzen که به با معماری های عجیبش، مثل M-House، شهرت دارد این بار بنایی را در اسپانیا طراحی کرده که با باد می چرخد!احجام منحنی روی هم چیده شده در جهات مختلف و به صورتی رندوم قابلیت حرکت حول یک محور را دارند و نتیجه بنایی است که با وزش باد و البته متاثر از وزن کم سازه اش، پیوسته تغییر شکل می دهد

Wind Shaped Pavilion آنچنان که از نامش برمی اید در جستجوی هویتی بادگونه است؛ جالب است که حرکت قسمت های 6 گانه بنا فرصت تامین انرژی شامگاهی ساختمان را نیز فراهم می کنند.
این عکس ها متعلق به ماکت استخر می باشد که از طرح صدف الهام گرفته است

خانه جنگل هانگی، نماد طبیعت دوستی "شیگرو بان" معمار ژاپنی:
انسان بدون معماری نمی تواند در این کره خاکی به راحتی زندگی کند. محیط زیست طبیعی و محیط زیست مصنوعی (ساختمان) هر دو محیط زیست هستند و هر دو لازم برای زندگی بشری. ولی وقتی به رابطه میان این دو محیط زیست توجه کنیم متوجه می شویم که معمولا معماری در نقطه مقابل حفاظت محیط زیست طبیعی قرار دارد.
سایت این پروژه باغی است با درختان سر به فلک کشیده. هر روز در ده ها نقطه از دنیا در زمین هایی با شرایط مشابه معماران بدون هیچ شکی درختان را قطع می کنند تا ساختمان مورد نظر خود را بنا کنند. ولی "بان" در این پروژه درختان را قطع نمی کند بلکه ساختمان را در مابین درختان می سازد و یک هم زیستی مسالمت آمیز میان درختان (زیست طبیعی) و ساختمان (محیط زیست مصنوعی) ایجاد می کند که کمتر می توان مانند آن را در دیگر آثار معماری دید. "بان" با این کار خود نه تنها درختان را از سرنوشت تلخ قطع شدن نجات می دهد بلکه فضاهای بسیار غنی معماری را نیز می آفریند.
سالن های چادری شرکت تولیدی مشمع آذرآبادگان از دو بخش اصلی تشکیل شده است :
الف) اسکلت سالن:
این بخش از پروفیل آهن محکم ساخته می شود که درهنگام نصب با پیچ ومهره به یکدیگر متصل می شوند.
ب) پوشش سقف
1) پوشش یک لایه: از جنس پارچه پلی استر وروکش پی.وی.سی جهت کاربریهای گوناگون نظیر انبار،پارکینگ و….
2) پوشش سه لایه(عایق حرارتی): لایه رویه از جنس پارچه پلی استر(تارپولین) و روکش پی.وی.سی، لایه دوم پشم پلی استر ولایه سوم (لایه داخلی) که از جنس لایه اول می باشد و امکان نصب سیستم های گرمایشی،سرمایشی وبخار وامکانات نورپردازی وروشنایی وتهویه را دارد.

از مزایای پوشش های سه لایه ای می توان به موارد زیر اشاره نمود:
 عایق بودن در برابرگرما، سرما،رطوبت، آفتاب ،باران وبرف ؛
 عدم شعله ور شدن(ضد حریق)
 تنوع رنگی وطرحهای گوناگون در داخل و خارج جداره سالن با توجه به نیاز مشتری .

برخی از مزایای این سالنها عبارتند از:
 مقرون به صرفه بودن ازلحاظ اقتصادی در مقایسه با احداث سوله بتونی؛
 سهولت جابجایی و نصب مجدد؛
 ضد آب، زلزله ؛
 امکان طراحی در طول و عرض های مختلف بدون محدودیت ؛
 امکان افزایش طول سوله به اندازه دلخواه بعد از بهره برداری اولیه .
انواع کاربریهای این نوع سالنها عبارتند از:
جلوگیری از خروج گاز های آلوده کننده محیط زیست در استخرهای پساب پتروشیمی؛
سایه بان (پارکینگ های اتومبیل،کالا ها در فضای باز؛
سالن های اجتماعات(نماز خانه،غذاخوری،مراسم ها) ؛
سالن های انبار؛
سالن های ورزشی؛
سالن های نمایشگاهی؛
استخرهای روباز و…..

اختراع سازه جایگزین چادر و کانکس برای اسکان موقت بازماندگان حوادث طبیعی توسط ایران

کیفیت بالا، سرعت در نصب و احساس امنیت و آسایش مطلوب برای بازماندگان حوادثی چون زلزله در استفاده از این سازه مسکونی دغدغه اصلی مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در طراحی و ساخت این طرح بوده است.
منابع:
ایرانی بهبهانی, هما (1382) شاخص ها و ویژگی های باغسازی دوران قاجار در تهران. محیط شناسی ضمیمه 31, 99-81.
چیلتون, جان (1386) سازه های مشبک فضایی, تهران, دانشگاه تهران.
مشایخ فریدنی, سعید (1377) سازه های باز و بسته شونده. صفه

سازه های پوسته ای و چادری

تعداد صفحات : 60 | فرمت فایل : WORD

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود