تحقیق طراحی و ساخت سازه های فضا کار و خانه های پیش ساخته



به نام خدا

عنوان:
طراحی و ساخت سازه های فضا کار و خانه های پیش ساخته

پاییز 96

فهرست
طراحی و ساخت سازه های فضا کار و خانه های پیش ساخته 1
مقدمه 21
تاریخچه: 21
کاربرد: 21
انواع: 22
سازه های فضاکار به دو روش تقیسم می شوند 22
اجزای تشکیل دهنده: 22
• تکیه گاه ها 23
بررسی کلی 23
مزایا 24
کاربرد 26
شبکه های دو لایه 26
شبکه های سه لایه 26
سازه های چلیکی 27
سازه های گنبدی 27
سازه های تاشو 27
سازه های بادشو 27
سازه های ماهواره ایی 27
سازه های فضاکار از لحاظ مصالح 27
سازه های فضاکار فولادی 27
سازه های فضاکار آلومینیومی 28
اجزای تشکیل دهنده 28
روش های طراحی 28
مراحل اجرای پروژه ها 29
روش های نصب 29
مدل سازی سازه 30
سازه فضاکار چیست؟ 30
مزایای سازه فضاکار: 31
سازه های فضاکار مزیت هایی دارند که در ذیل به آنها اشاره می کنیم: 31
* زیبایی: 31
* عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب 32
انواع سازه فضاکار: 33
سازه های فضاکار به سه روش دسته بندی می شوند: 34
* انواع سازه های فضاکار از لحاظ کاربرد و نحوه عملکرد 34
* انواع سازه های فضاکار از لحاظ مصالح 34
* انواع سازه های فضاکار از لحاظ ساختار 34
سازه های فضاکار از لحاظ ساختار: 34
شبکه های فضاکار تخت: 34
34
سازه های فضاکار چلیکی: 35
سازه های فضاکار آ لومینیومی: 38
تکیه گاه های سازه های فضاکار: 39
زیبایی 42
سازه فلزی انواع سازه های فضاکار 44
سازه های فضاکار به سه روش دسته بندی می شوند: 45
انواع سازه های فضاکار از لحاظ کاربرد و نحوه عملکرد 45
انواع سازه های فضاکار از لحاظ مصالح 45
انواع سازه های فضاکار از لحاظ ساختار 45
سازه های فضاکار از لحاظ ساختار 46
شبکه های سه لایه 46
سازه های گنبدی 46
سازه های فضاکار آ لومینیومی 47
اجزای تشکیل دهنده 47
اعضاء 47
مراحل اجرای پروژه ها 48
طراحی: (مدل سازی در Formian وانتقال و ادیت نقشه در AutoCad) 48
محاسبات: (توسط نرم افزار 89 Sap-AISC ASD) 48
تولید هموندها 48
رنگ آمیزی هموندها 48
ستون گذاری 48
بافت سازه فضاکار 48
نصب سازه فضاکار 48
نصب پوشانه 48
روش های نصب 49
1 – نداشتن محدودیت دهانه در سازه های فضاکار 49
6- بهترین روش اقتصادی از مصالح در سازه های فضاکار 50
انواع سازه های فضاکار 50
سازه فضاکار با فرم قوسی 51
• سازه فضاکار با فرم گنبد 51
سازه فضاکار با فرم گنبدی 51
• سازه فضاکار با فرم دیسکی 51
52
سازه فضاکار با فرم دیسکی 52
سازه فضاکار با فرم هرم 52
سازه فضاکار با فرم سینوس 52
• سازه فضاکار با فرم تخت دو طرف شیبدار 52
در این فرم دو سقف شیبدار در یک نقطه به هم متصل میگردند که شبیه ترین فرم به سوله های صنعتی است. 52
شبکه های تخت دوطرف شیبدار 52
سازه فضاکار با فرم نیم قوس 52
در زیر انواع فرمهای سازه فضاکار که از ترکیب دو یا چند فرم دیگر به دست آمده است اشاره میگردد: 52
• سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و گنبد 52
سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت وگنبد 52
• سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوسی 53
سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوس 53
• سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوسی و شیبدار 53
سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوسی و شیبدار 53
ویژگی های سازه های فضاکار 53
تقسیم بندی کلی سازه های فضاکار 54
سیستم فضاکار مشبک 54
سیستم های غشای نازک تحت تنش 54
سیستم های پوشانه ای متکی بر کابل ها 54
سازه های کش بستی 54
سازه های بادی و سازه های هوانشین 54
مزایا و خصوصیات 54
سازه های فضاکار مشبک (اسکلتی 54
اهمیت سازه های فضا کار در محیط مصنوع یا طبیعی 55
انواع سازه های فضاکار 55
دسته بندی سازه های فضاکار 56
دسته بندی بر اساس نوع و شکل 56
شبکه های تک لایه تخت 56
شبکه های دو لایه 56
شبکه های چند لایه 57
شبکه های دو گونه 57
سازه های فضاکار چلیکی 57
گنبدها 58
سازه های فضاکار مشبک دو گونه چلیکی و گنبدی 58
سایر تاشه ها 58
سازه های فضاکار پیوسته 58
دسته بندی بر اساس نوع مصالح 58
دسته بندی بر اساس شیو ه های ساخت و بافت 59
پیونده ها 59
دسته بندی بر اساس نوع کاربری 59
کاربردهای نوین سازه های فضاکار شبکه ای 59
انواع سازه های فضاکار 60
سازه های فضاکار به دلیل فرم پذیری بالا به شکلهای مختلف قابل تبدیل است.انواع شکل های سازه فضاکارعبارتند از: 60
1-سازه های فضاکار تخت : 60
مزایا و معایب اتصالات مفصلی در شبکه های دو لایه و سازه های فضاکار تخت : 60
لزومی به مفصلی بودن اتصالات خرپا ها نمی باشد . 60
سازه های فضاکار شیب دار 61
3- سازه های فضاکار گنبدی: 61
سازه های فضاکار گنبدی 61
سازه ی فضاکار 61
مقطع عمومی یک سازه ی چلیکی ممکن است بخشی از دایره ، بیضی یا سهمی باشد. 61
سازه فضاکار قوسی 61
5- سازه های فضاکار هرمی: 61
مقدمه 62
برخی از مزایای ساختمان های پیش ساخته بتنی عبارتند از: 62
بارگذاری سازه های بتنی پیش ساخته 64
بارها و سربارهای استثنایی 64
بارهای هنگام جابجایی و نصب قطعات 64
پایداری سازه های بتنی پیش ساخته 64
انتخاب سیستم سازه ای 65
کلاف بندی 65
انواع کلاف ها 65
گسیختگی زنجیره ای 66
رواداری ها 66
قطعات پیش ساخته 66
قطعات مرکب 66
قطعات دانه تسبیحی 67
نشیمن گاه ها و نواحی تکیه گاهی 67
اجزای مدفون در بتن قبل از بتن ریزی 67
اجزای قابل کارگذاری در بتن پس از بتن ریزی 67
انواع قطعات پیش ساخته و ضوابط طراحی آنها 67
قطعات شالوده پیش ساخته 68
ستون های پیش ساخته 68
تیرهای پیش ساخته 68
قطعات سقف پیش ساخته 68
سیستم های سقف های پیش ساخته 69
درزهای طولی بین قطعات مجاور 69
توزیع عرضی بار 69
سقف های مرکب با نیم دال پیش ساخته 69
دیوارهای پیش ساخته 69
سیستم های متعارف سازه ای پیش ساخته 70
سیستم های دیواری 70
سیستم های خطی (تیر و ستون 70
تولید قطعات پیش ساخته در شرایط کارخانه ای و کنترل کیفی 70
تکنولوژی سازه های پیش ساخته سبک 71
ویژگی های مهم روش سازه های پیش ساخته سبک 73
انواع سازه های پیش ساخته عبارتند از: 85
سازه پیش ساخته سازه LSF : 85
سازه پیش ساخته سوله : 85
آلاچیق پیش ساخته : 85
سازه پیش ساخته کانکس : 85
ویلا , ساختمان پیش ساخته : 86
سازه چادری: 86
سقف متحرک : 86
دیوارپیش ساخته بتنی: 86
کانال پیش ساخته بتنی : 86
ویژگی های معماری 86
سیستم سازه ای 87
انواع اتصالات در سیستم قاب خمشی اتصال صلب 87
اتصالات در سیستم قاب ساده 87
اتصال ستون به پی 87
اتصال ستون به ستون 87
اتصال تیر به ستون 87
اتصال سقف به تیر 87
اتصال سقف به سقف 88
مراحل اجرا 88
تولید قطعات در کارخانه 88
حمل قطعات به محل اجرای ساختمان 88
نصب قطعات و تکمیل اتصالات 88
روش اجرا 88
اجرای ساختمان به روش خطی (تیر و ستون 88
اجرای ساختمان به روش دیواری 88
ویژگی های سیستم از نظر تاسیسات مکانیکی و الکتریکی 89
ویژگی های سیستم از نظر مصرف انرژی 89
ویژگی های سیستم از نظر عایق بندی صدا 89
ویژگی های سیستم از نظر تاثیرات زیست محیطی 89
کاربردهای مناسب 89
محدودیت ها 89
الزامات طراحی و اجرا 89
سازه فضاکار 90
تاریخچه: 90
کاربرد: 91
انواع: 91
سازه های فضاکار به دو روش تقیسم می شوند 91
اجزای تشکیل دهنده: 92
• تکیه گاه ها 92
بررسی کلی 92
نتیجه گیری 93
منابع 93

مقدمه
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 سازه ای گفته می شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشدیک قاب فضایی یا سازه فضایی، عبارت است از سازه ای که از اجزای خرپا مانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته اند. قاب های فضایی برای پوشش دادن دهانه هایی که تکیه گاه کم تعدادی دارند به کار گرفته می شوند. چون در قاب های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب های فضایی می شود.
گاهی از سازه های 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 سازه ها از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می شوند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه های مشابهی گفته می شود که شامل شبکه ها، طاق ها، برج ها، شبکه های کابلی، سیستم های پوسته ای و غشایی، سازه های تا شونده و ترکیبات کش بستی می شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه های فضا کار است.
تاریخچه:
به عنوان قدیمی ترین ساخت ها برای سازه های فضاکار می توان از داربست هایی که برای نگهداری چادرهای انسان های آغازین بکار می رفت نام برد. از جمله قدیمی ترین چادرهای انسان های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می توان اشاره کرد. کاربرد سازه های شبکه ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن های 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 سازه ای در کنار هم سازه هایی محکم و سبک ساخت. می توان گفت کاربرد عملی و توسعه یا فته سازه های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آن ها موجود است مجذوب این گروه از سازه ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم ها آغاز گردید.
کاربرد:
قاب های فضایی در ساختمان های امروزی کاربرد زیادی دارند. این نوع از قاب ها بیشتر در سقف هایی با دهانه های بزرگ در ساختمان های مدرن تجاری و صنعتی دیده می شوند.
سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی که در آن ها احتیاج به پوشش دهانه های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:
آشیانه هواپیماها، سالنهای کارخانه ها، پوشش استادیوم های ورزشی، باشگاه های ورزشی، پارکینگ های طبقاتی، مراکز فرهنگی وتفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاههای راه آهن، ترمینال ها و اهداف بسیار دیگربکار می رود. سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی چون دکل های انتقال نیرو، برج های مخابراتی، برج های ذخیره آب، بشقاب های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند.
انواع:
سازه های فضاکار به دو روش تقیسم می شوند:
• انواع سازه های فضاکار از نظر مصالح
• انواع سازه های فضاکار از نظر ساختار
سازه های فضاکار از نظر مصالح:
• سازه های فضاکار فولادی:
فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه های 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.
• سازه های 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.
• سازه های فضاکار چوبی:
چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می رفت. استفاده از چوب های ورقه ای جهت ساخت این سازه ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالن های مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.
اجزای تشکیل دهنده:
• گره ها:
شاید می توان گفت که اصلی ترین قسمت در سازه های 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 سازه های فضاکار، پروفیل هایی در اندازه و مقاطع مختلف می باشند. بیشترین مقاطع بکار رفته در سازه های فضاکار مقطع دایره ای، به صورت توپر یا توخالی ومقاطع نبشی یا قوطی است.
• تکیه گاه ها:
شکل و موقعیت تکیه گاه ها در سازه های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آن ها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه ها در این سیستم ها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه ها به پی منتقل می گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیل های تو پر و سنگین تشکیل می دهند.
سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه های آن در دو جهت گسترش یافته اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه ها از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می گردند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه های مشابهی اطلاق می شود که شامل شبکه ها، طاقها، برجها، شبکه های کابلی، سیستمهای پوسته ای و غشایی، سازه های تا شونده و ترکیبات کش بستی می شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه های فضا کار است.
یک قاب فضایی یا سازهٔ فضایی، عبارت است از سازه ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه هایی که در یک الگویهندسی در کنار هم قرار گرفته اند. قاب های فضایی برای پوشش دادن دهانه هایی که تکیه گاه کم تعدادی دارند به کار می روند. چون در قاب های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب های فضایی می شود.
اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رودکه این دو اصطلاح از لحاظ کلمه ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه ای اطلاق می شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.
بررسی کلی

یک قاب فضایی ساده
ساده ترین نوع قاب های فضایی به این گونه است که هرم هایی با سقف تخت و با استفاده از میله های آلومینیومی یا فولادی میله ای شکل ساخته شوند. در بیشتر مواقع، این نوع از قاب ها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی است که در کنار هم قرار گرفته اند. نوع دیگر قاب های فضایی که دارای استحکام بیشتری نیز هست، به صورت هرم های چهار وجهی به هم پیوسته اجرا می شوند. در این حالت، همهٔ اعضای محوری قاب، دارای طول یکسانی هستند. از نظر فنی، این نوع از قاب فضایی، مانند یک شبکهٔ برداری یا یک خرپای هشت گانه است. در انواع دیگر قاب ها نیز، با تغییر دادن طول اعضای محوری، شکل کلی سازه به صورت انحناء یا اشکال هندسی دیگر تغییر می یابد.
به عنوان قدیمی ترین ساخت ها برای سازه های فضاکار می توان از داربست هایی که جهت نگهداری چادرهای انسانهای اولیه بکارمی رفت نام برد. از جمله قدیمی ترین چادرهای انسان های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می توان اشاره کرد. کاربرد سازه های شبکه ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن های تجمع، آمفی تئاترها، قصرها، مساجد اسلامی، اماکن متبرکه و غیره جلوه گر است.
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 سازه ای در کنار هم سازه هایی محکم و سبک ساخت. می توان گفت کاربرد عملی وتوسعه یا فته سازه های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آنها موجود است مجذوب این گروه از سازه ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم ها آغاز گردید.
مزایا
سازه های فضاکار مزیت هایی دارند که در ذیل به آنها اشاره می کنیم:
* زیبایی:
طراحی اجزاء سازه ای در این سیستم به گونه ای است که سیستم اجرا شده از چنان زیبایی برخوردار است که در اکثر پروژ ه های اجرا شده، سازه بصورت نمایان باقی می ماند، حتی در بسیاری از موارد جهت نماسازی ها از این سیستم استفاده می گردد.
* امکان همزمانی اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی دیگر از آنجایی که روش های مختلفی برای بافت در این سیستم وجود دارد، امکان همزمانی اجرای این سیستم با دیگر فعالیت های ساختمانی بطور همزمان و بدون مزاحمت وجود خواهد داشت.
* عبور تاسیسات از داخل سازه اجرا شده:
فضای موجود بین لایه های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تاسیسات برقی و مکانیکی که می بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می سازد با این مزیت که این تاسیسات از حداقل دید برخوردار می باشد و هم چنین اتصال این قطعات و قطعات الحاقی دیگر نظیر تابلوها، نور افکن ها و … به راحتی و در تمامی سطح ایجاد شده وجود خواهد داشت.
* عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب
بواسطه پیش ساخته سازی اجزای سازه در کارخانه و پیچ و مهره ای بودن کلیه اتصالات هیچگونه عملیات جوشکاری در هنگام مونتاژ و نصب سازه بر روی قطعات انجام نمی پذیرد.
* سبک بودن
علیرغم انچه که از شکل ظاهری این سستم به نظر می آید سازه اجرا شده بسیار سبک می باشد بطوریکه در مقایسه با دیگر سازه های ساختمانی در شرایط مساوی ترجیح داده می شود و از این سیستم در اضافه اشکوب ها و در زمین های با مقاومت خاک پایین استفاده فراوانی صورت می گیرد.
* سرعت
استفاده از نرم افزارهای مختلف کامپیوتری و هم چنین نرم افزارهای خاص این سیستم که توسط متخصصین این شرکت طراحی وآماده شده است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قعات در مرحله تولید و روش های متعددی که در زمان اجرای سازه فضایی توسط نیروهای مجرب این شرکت بکار گرفته می شود.
* هزینه پایین در دهانه های بزرگ
ارزان تر بودن این سیستم در مقایسه با سایر سیستم های سازه ای به خصوص در سالن های با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه ای نموده که با توجه به سایر مزیت های آن دارای توجیه اقتصادی می باشد.
* امکان بازکردن و بستن مجدد سازه
از آنجایی که رد طول عملیات نصب سازه هیچگونه عملیات جوشکاری صورت نمی گیرد و کلیه اتصالات در سازه اصلی وقطعات الحاقی بصورت پیچ و مهره ای صورت می گیرد لذا سازه اجرا شده این قابلیت را دارا می باشد که بطور کامل مونتاژ گردد و در محل دیگر به همان شکل دیگری تنها با تغییرات اندکی در قطعات سازه ای نصب شود.
* تولید قطعات در کارخانه
ساخت و تولید قطعات سازه در کارخانه، کنترل کیفیت و دقت بسیار بالایی را موجب خواهد شد که این امر خود دقت وکیفیت بالا در کل سازه اجرا شده را به همراه خواهد داشت.
* تغییر در فضای ایجاد شده
به واسطه قابلیت خاصی که این سیستم سازه ای دارا می باشد کاهش یا افزایش سطح سازه فضایی اجرا شده از هر طرف و به هر شکل تغییر محل تکیه گاهها با حفظ سازه قبلی با رعایت نکات طراحی به راحتی امکان پذیر می باشد که این مطلب امکان فوق العاده ای را در سالن های تجاری و صنعتی جهت طرح های توسعه ایجاد می نماید که از این نظر با هیچ نوع از سازه های دیگر قابل مقایسه نیست.
* ضریب ایمنی بالا
درجه نامعینی بالای این سیستم، ژیچ و مهره ای بودن اتصالات و سهولت کنترل کیفیت قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه ای قطعات بصورت پیش ساخته عواملی است که ضریب اطمینان و ایمنی سازه را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
* ایجاد سقف افقی در فضایی داخلی
ایجاد سقف افقی در داخل سالن ها از دیگر مزیت این سیستم می باشد که علاوه بر زیبایی نسبت به سیستم هایی نظیر سوله در مصرف انرژی جهت گرمایش و سرمایش فضای داخل حداکثر صرفه جویی را موجب می گردد.
کاربرد
قاب های فضایی در ساختمان های مدرن کاربرد فراوانی دارند. این نوع از قاب ها بیشتر در سقف هایی با دهانه های بزرگ در ساختمان های مدرن تجاری و صنعتی دیده می شوند.
سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی که در آنها احتیاج به پوشش دهانه های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:
آشیانه هواپیماها، سالنهای کارخانه ها، پوشش استادیوم های ورزشی، باشگاه های ورزشی، پارکینگ های طبقاتی، مراکز فرهنگی وتفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاههای راه آهن، ترمینال ها و اهداف بسیار دیگربکار می رود. سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی چون دکل های انتقال نیرو، برج های مخابراتی، برج های ذخیره آب، بشقاب های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند.
شبکه های دو لایه
شبکه های دو لایه یکی از مهمترین و متداول ترین انواع سازه های فضاکار به شمارمی روند. این نوع سازها از دو صفحه عناصر که این دو صفحه که با یکدیگر موازی و توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل اند تشکیل شده است.
شبکه های سه لایه
شبکه های سه لایه از دو صفحه بالا و پایین و یک صفحه میانی تشکیل شده اند که هر یک از صفحات بالا و پایین توسط اعضای میانی به صفحه میانی متصلند. این شبکه ها در مواقعی به کار می روند که سازه دارای دهانه خیلی بزرگی باشد و ارتفاع شبکه دو لایه جوابگوی قیود آن نباشد. به عنوان مثال:ایستگاه راه آهن جمهوری اسلامی ایران – تهران، نماز جمعه تهران – دانشگاه تهران[۵]
سازه های چلیکی
اگر شبکه ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه های چلیکی نامیده می شود. این بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل بکاربرده می شوند.
سازه های گنبدی
در صورتی که شبکه ای در دو جهت دارای انحناء باشد، سازه گنبدی نامیده می شود. در ساخت گنبدها سعی بر آن است که اعضا دارای یک اندازه باشد اما به هر حال تعداد انواع اعضا زیاد خواهد بود. برای ایجاد ساختار گنبدی کافی است یک شبکه را (به هر شکل دلخواه) روی یک کره تصویر نمود.
سازه های تاشو
این نوع سازه ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و کاربرد عمده آنها در مکانهایی است که به دلیل محدودیتهای جوی، مکانی، زمانی ومصالح، ساخت دیگر سازه ها امکانپذیر نباشد. سازه های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه ها ومناطق سیل و زلزله زده بکار می رود.
سازه های بادشو
سازه هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی یا پلاستیکی ساخته می شوند و در مواقع استفاده با پمپ باد می شوند.
سازه های ماهواره ایی
سازه هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته می شوند و کاربرد آنها درسازه های ماهواره ای، خطوط انتقال نیرو وبرج های مخابراتی است.
سازه های پل های فضاکار
پل هایی هستند که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته می شوند. این نوع پل ها برای دهانه های بزرگ بعد از پل های کابلی در درجه اهمیت اند.
سازه های فضاکار از لحاظ مصالح
سازه های فضاکار فولادی
فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه های 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.
سازه های فضاکار آلومینیومی
یکی از مصالحی که اکنون مورد توجه قرار گرفته است، آلومینیوم می باشد. از مزیتهای بارز آلومینیوم می توان به سبک بودن آن اشاره نمود. بطوریکه 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.
سازه های فضاکار چوبی
چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می رفت. استفاده از چوب های ورقه ای جهت ساخت این سازه ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالنهای مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.
اجزای تشکیل دهنده
گره ها (پیونده ها)
شاید می توان گفت که مهمترین قسمت در سازه های متداول اتصالات و جزئیات مربوط به آنها می باشد. پیونده مرو با قابلیت ۱۸ اتصال
اعضاء
بدنه اصلی یک سازه فضاکار را اعضای آن سازه تشکیل می دهند. این اعضا در سازه های فضاکار، پروفیلهایی در اندازه و مقاطع مختلف می باشند. عمده ترین مقاطع بکار رفته در سازه های فضاکار مقطع دایره ای، به صورت توپر یا توخا لی ومقاطع نبشی یا قوطی است.
تکیه گاه ها
شکل و موقعیت تکیه گاه ها در سازه های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آنها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه ها در این سیستمها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه ها به پی منتقل می گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیلهای تو پر و سنگین تشکیل می دهند.
روش های طراحی

در صورتی که بار به گره آبی رنگ اعمال شده و عضو سرخ رنگ وجود نداشت، آنگاه رفتار سازه کاملاً به سختی خمشی گره آبی بستگی داشت. اما اگر عضو قرمز رنگ را در نظر گرفته و از سختی خمشی گره آبی و سختی عضو قرمز صرف نظر کنیم، در این حال، می توان این سیستم را با استفاده از ماتریس سختی و بدون درنظر گرفتن تغییرات زاویه ای محاسبه کرد.
قاب های فضایی معمولاً با استفاده از ماتریس سختی، طراحی می شوند. ویژگی ماتریس سختی، مستقل بودن آن نسبت به تغییرات زاویه ای است. اگر مفصل ها به حد کافی محکم و سخت باشند، برای سادگی در محاسبات، می توان از تغییرات زاویه ای صرف نظر کرد.
مراحل اجرای پروژه ها
1. طراحی
2. محاسبات
3. تولید هموندها
4. رنگ آمیزی هموندها
5. ستون گذاری
6. بافت سازه فضاکار
7. نصب سازه فضاکار
8. نصب پوشانه
روش های نصب
* گسترش و تثبیت تمامی اعضای سازه به صورت یکجا، سپس نصب آن محل دائمی.
* گسترش و تثبیت تمامی اعضای سازه در بخش های کوچک بر روی زمین سپس بالا بردن آنها تا موقعیت نهایی و نصب روی تکیه گاه دائمی.
* گسترش و تثبیت اعضای سازه قطعات بزرگتر روی زمین سپس بالا بردن و نصب آنها در هوا به قسمت هایی از سازه که قبلاً نصب شده اند.
* گسترش و تثبیت اعضای سازه به صورت یکجا بر روی زمین سپس بالا بردن و نصب آن در محل دائمی.
از روش های یاد شده روش اول به دلیل وزن سازه و دشواری عملیات نصب اجزا در ارتفاع بلند کمترین کاربرد را در میان سایرین ارد.
مدل سازی سازه
امروزه در کشورهای صنعتی و پیشرفته با تعریف کاتالوگ محصولات از فولاد و بتن تا سنگ نما در نرم افزارهای مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM سازنده،طراح و مالک به سادگی در مراحل ابتدایی با انتخاب محصول مشخص شده و جایگذاری آن در مدل با خصوصیات و رفتار ناشی از قرارگیری هر المان در ساختمان آشنا شده و میتواند به صرفه ترین انتخاب از لحاظ اقتصای،انرژی و مقاومت را انجام دهد.
سازه فضاکار چیست؟
سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه های آن در دو جهت گسترش یافته اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه ها از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می گردند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه های مشابهی اطلاق می شود که شامل شبکه ها، طاقها، برجها، شبکه های کابلی، سیستمهای پوسته ای و غشایی، سازه های تا شونده و ترکیبات کش بستی می شود.
یک قاب فضایی یا سازهٔ فضایی، عبارت است از سازه ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته اند. قاب های فضایی برای پوشش دادن دهانه هایی که تکیه گاه کم تعدادی دارند به کار می روند. چون در قاب های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب های فضایی می شود.
اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رودکه این دو اصطلاح از لحاظ کلمه ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه ای اطلاق می شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.

بررسی کلی سازه های فضاکار:
ساده ترین نوع قاب های فضایی به این گونه است که هرم هایی با سقف تخت و با استفاده از میله های آلومینیومی و یا فولادی میله ای شکل ساخته شوند. در بیشتر مواقع، این نوع از قاب ها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی است که در کنار هم قرار گرفته اند. نوع دیگر قاب های فضایی که دارای استحکام بیشتری نیز هست، به صورت هرم های چهاروجهی به هم پیوسته اجرا می شوند. در این حالت، همهٔ اعضای محوری قاب، دارای طول یکسانی هستند. از نظر فنی، این نوع از قاب فضایی، مانند یک شبکهٔ برداری و یا یک خرپای هشت گانه است. در انواع دیگر قاب ها نیز، با تغییر دادن طول اعضای محوری، شکل کلی سازه به صورت انحناء یا اشکال هندسی دیگر تغییر می یابد.
به عنوان قدیمی ترین ساخت ها برای سازه های فضاکار می توان از داربست هایی که جهت نگهداری چادرهای انسانهای اولیه بکارمی رفت نام برد. از جمله قدیمی ترین چادرهای انسان های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می توان اشاره کرد. کاربرد سازه های شبکه ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن های تجمع، آمفی تئاترها، قصرها، مساجد اسلامی، اماکن متبرکه و غیره جلوه گر است.
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 سازه ای در کنار هم سازه هایی محکم و سبک ساخت. می توان گفت کاربرد عملی وتوسعه یا فته سازه های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آنها موجود است مجذوب این گروه از سازه ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم ها آغاز گردید.
مزایای سازه فضاکار:
سازه های فضاکار مزیت هایی دارند که در ذیل به آنها اشاره می کنیم:
* زیبایی:
طراحی اجزاء سازه ای در این سیستم به گونه ای است که سیستم اجرا شده از چنان زیبایی برخوردار است که در اکثر پروژ ه های اجرا شده، سازه بصورت نمایان باقی می ماند، حتی در بسیاری از موارد جهت نماسازی ها از این سیستم استفاده می گردد.
* امکان همزمانی اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی دیگر از آنجایی که روش های مختلفی برای بافت در این سیستم وجود دارد، امکان همزمانی اجرای این سیستم با دیگر فعالیت های ساختمانی بطور همزمان و بدون مزاحمت وجود خواهد داشت.
* عبور تاسیسات از داخل سازه اجرا شده:
فضای موجود بین لایه های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تاسیسات برقی و مکانیکی که می بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می سازد با این مزیت که این تاسیسات از حداقل دید برخوردار می باشد و هم چنین اتصال این قطعات و قطعات الحاقی دیگر نظیر تابلوها، نور افکن ها و … به راحتی و در تمامی سطح ایجاد شده وجود خواهد داشت.
* عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب
بواسطه پیش ساخته سازی اجزای سازه در کارخانه و پیچ و مهره ای بودن کلیه اتصالات هیچگونه عملیات جوشکاری در هنگام مونتاژ و نصب سازه بر روی قطعات انجام نمی پذیرد.
* سبک بودن
علیرغم انچه که از شکل ظاهری این سستم به نظر می آید سازه اجرا شده بسیار سبک می باشد بطوریکه در مقایسه با دیگر سازه های ساختمانی در شرایط مساوی ترجیح داده می شود و از این سیستم در اضافه اشکوب ها و در زمین های با مقاومت خاک پایین استفاده فراوانی صورت می گیرد.
* سرعت
استفاده از نرم افزارهای مختلف کامپیوتری و هم چنین نرم افزارهای خاص این سیستم که توسط متخصصین این شرکت طراحی وآماده شده است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قعات در مرحله تولید و روش های متعددی که در زمان اجرای سازه فضایی توسط نیروهای مجرب این شرکت بکار گرفته می شود.
* هزینه پایین در دهانه های بزرگ
ارزان تر بودن این سیستم در مقایسه با سایر سیستم های سازه ای به خصوص در سالن های با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه ای نموده که با توجه به سایر مزیت های آن دارای توجیه اقتصادی می باشد.
* امکان بازکردن و بستن مجدد سازه
از آنجایی که رد طول عملیات نصب سازه هیچگونه عملیات جوشکاری صورت نمی گیرد و کلیه اتصالات در سازه اصلی وقطعات الحاقی بصورت پیچ و مهره ای صورت می گیرد لذا سازه اجرا شده این قابلیت را دارا می باشد که بطور کامل مونتاژ گردد و در محل دیگر به همان شکل دیگری تنها با تغییرات اندکی در قطعات سازه ای نصب شود.
* تولید قطعات در کارخانه
ساخت و تولید قطعات سازه در کارخانه، کنترل کیفیت و دقت بسیار بالایی را موجب خواهد شد که این امر خود دقت وکیفیت بالا در کل سازه اجرا شده را به همراه خواهد داشت.
* تغییر در فضای ایجاد شده
به واسطه قابلیت خاصی که این سیستم سازه ای دارا می باشد کاهش و یا افزایش سطح سازه فضایی اجرا شده از هر طرف و به هر شکل تغییر محل تکیه گاهها با حفظ سازه قبلی با رعایت نکات طراحی به راحتی امکان پذیر می باشد که این مطلب امکان فوق العاده ای را در سالن های تجاری و صنعتی جهت طرح های توسعه ایجاد می نماید که از این نظر با هیچ نوع از سازه های دیگر قابل مقایسه نیست.
* ضریب ایمنی بالا
درجه نامعینی بالای این سیستم، ژیچ و مهره ای بودن اتصالات و سهولت کنترل کیفیت قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه ای قطعات بصورت پیش ساخته عواملی است که ضریب اطمینان و ایمنی سازه را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
* ایجاد سقف افقی در فضایی داخلی
ایجاد سقف افقی در داخل سالن ها از دیگر مزیت این سیستم می باشد که علاوه بر زیبایی نسبت به سیستم هایی نظیر سوله در مصرف انرژی جهت گرمایش و سرمایش فضای داخل حداکثر صرفه جویی را موجب می گردد.
کاربرد سازه فضاکار:
قاب های فضایی در ساختمان های مدرن کاربرد فراوانی دارند. این نوع از قاب ها بیشتر در سقف هایی با دهانه های بزرگ در ساختمان های مدرن تجاری و صنعتی دیده می شوند.
سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی که در آنها احتیاج به پوشش دهانه های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:
آشیانه هواپیماها، سالنهای کارخانه ها، پوشش استادیوم های ورزشی، باشگاه های ورزشی، پارکینگ های طبقاتی، مراکز فرهنگی وتفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاههای راه آهن، ترمینال ها و اهداف بسیار دیگربکار می رود. سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی چون دکل های انتقال نیرو، برج های مخابراتی، برج های ذخیره آب، بشقاب های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند.
انواع سازه فضاکار:
سازه های فضاکار به سه روش دسته بندی می شوند:
* انواع سازه های فضاکار از لحاظ کاربرد و نحوه عملکرد
* انواع سازه های فضاکار از لحاظ مصالح
* انواع سازه های فضاکار از لحاظ ساختار
سازه های فضاکار از لحاظ ساختار:

شبکه های فضاکار تخت:
در سازه فضایی ،سازه فضاکار شبکه های تخت به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه های واحد شبکه گفته می شود. شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده است می باشد . شبکه های تخت در سازه فضاکار می توانند دارای یک ، دو یا سه و حتی چند لایه باشند ، ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه های سازه فضایی دو لایه از دو صفحه موازی که بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند. یک نمونه استفاده از این شبکه های سازه فضاکار در آشیانه هواپیما است. زمانی که اعضا در شبکه دو لایه طویل شوند برای جلوگیری از خطر کمانش کردن از شبکه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینکه نیمی از هزینه های سازه های فضاکار را پیوندها تشکیل می دهند این نوع سازه های فضاکار اغلب غیر اقتصادی است. نکته دیگری که در طراحی شبکه های سازه فضاکار دو لایه و اکثر سازه های فضاکار باید در نظرگرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن ستون های سازه فضایی در داخل شبکه قرار می گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه های فضایی در اطراف کنسول داشته باشیم.

سازه های فضاکار چلیکی:
اگر شبکه ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه های چلیکی نامیده می شود. این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیک که به تکیه گاه متصل است، قرار می گیرند. چلیک ها دارای محور می باشند. اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل صلب است. چلیک ها اغلب به شکل ترکیبی استفاده می شوند و تیر کمری نقش ترکیب کردن چلیک ها به یکدیگر را بازی می کنند. نکته ای که در طراحی این نوع سازه های فضاکار باید در نظرگرفت این است که انتهای چلیک باید قوی باشد و این تقویت را می شود بوسیله تیر و تیر و ستون و شکل خورشید مانند انجام داد. انواع چلیک ها در سازه فضاکار عبارتند از : چلیک اریبی ،چلیک لملا (lamella) با مقاطع بیضی گونه ،سهمی گون ،هذلولی گون و … در شکل زیر انواع سازه فضاکار چلیکی آورده شده اند.

سازه های فضاکار گنبدی:
در سازه فضاکار اگر شبکه ای در دو جهت دارای انحنا باشد، گنبد نامیده می شود. شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط با اتصال چندین رویه باشد. گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود ۲۵۰ متر مورد استفاده قرار می گیرند. ارتفاع گنبد باید بزرگتر از ۱۵% قطر پایه گنبد باشد. گنبدها دارای مرکز هستند. از انواع گنبدها می توان گنبد از نوع دنده ای اشاره کرد که در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید به مسئله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسئله بهتر است که برخی از دنده های نزدیک راس حذف شود. گنبد دیگری در سازه فضاکار به نام اشفدلر ( مهندس آلمانی ) وجود دارد که تعداد زیادی از این نوع گنبدها بعد از قرن ۱۹ توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است. از ایرادات این گنبد می توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره کرد ،که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارائه می شود. نمونه دیگر از گنبدها در سازه فضایی ،گنبد لملا است. این گنبد را می توان به نوعی ترکیبی از یک یا چند حلقه که با یکدیگر متقاطع هستند ،دانست. از نمونه دیگر گنبدها در سازه فضاکار می توان به گنبدهای دیامتیک و گندهای حبابی و ژئودزیک اشاره کرد. اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتما صلب هستند. از لحاظ پخش منظم نیرو ،گنبدهای ژئودزیک ،دیامتیک و حبابی بسیار مناسب هستند .

سازه های فضاکار تاشو:
این نوع سازه ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و کاربرد عمده آنها در مکانهایی است که به دلیل محدودیتهای جوی، مکانی، زمانی ومصالح، ساخت دیگر سازه ها امکانپذیر نباشد. سازه های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه ها ومناطق سیل و زلزله زده بکار می رود.
سازه های فضاکار بادشو:
سازه هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی و یا پلاستیکی ساخته می شوند و در مواقع استفاده با پمپ باد می شوند.
سازه های فضاکار ماهواره ایی:
سازه هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته می شوند و کاربرد آنها درسازه های ماهواره ای، خطوط انتقال نیرو وبرج های مخابراتی است.
سازه های پل های فضاکار:
پل هایی هستند که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته می شوند. این نوع پل ها برای دهانه های بزرگ بعد از پل های کابلی در درجه اهمیت اند.
سازه های فضاکار از لحاظ مصالح:
سازه های فضاکار فولادی:
فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه های فضاکار به شمار می رود. شاید مهمترین علت آن سختی و جوش پذ یری بالای آن باشد. یکی دیگر از ویژگیهای مفید فولاد، تنوع پروفیلهای فولادی و انبوه بودن در اکثر نقاط دنیا بخصوص در کشورهای صنعتی است.
سازه های فضاکار آ لومینیومی:
یکی از مصالحی که اکنون مورد توجه قرار گرفته است، آلومینیوم می باشد. از مزیتهای بارز آلومینیوم می توا ن به سبک بودن آن اشاره نمود. بطوریکه 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.
سازه های فضاکار چوبی
چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می رفت. استفاده از چوب های ورقه ای جهت ساخت این سازه ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالنهای مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.
اجزای تشکیل دهنده سازه های فضاکار:
گره ها
شاید می توان گفت که مهمترین قسمت در سازه های متداول اتصالات و جزئیات مربوط به آنها می باشد. پیونده مرو با قابلیت ۱۸ اتصال

اعضاء سازه های فضاکار:
بدنه اصلی یک سازه فضاکار را اعضای آن سازه تشکیل می دهند. این اعضا در سازه های فضاکار، پروفیلهایی در اندازه و مقاطع مختلف می باشند. عمده ترین مقاطع بکار رفته در سازه های فضاکار مقطع دایره ای، به صورت توپر یا توخا لی ومقاطع نبشی یا قوطی است.
تکیه گاه های سازه های فضاکار:
شکل و موقعیت تکیه گاه ها در سازه های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آنها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه ها در این سیستمها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه ها به پی منتقل می گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیلهای تو پر و سنگین تشکیل می دهند.
روش های طراحی سازه ای فضاکار:
در صورتی که بار به گره آبی رنگ اعمال شده و عضو سرخ رنگ وجود نداشت، آنگاه رفتار سازه کاملاً به سختی خمشی گره آبی بستگی داشت. اما اگر عضو قرمز رنگ را در نظر گرفته و از سختی خمشی گره آبی و سختی عضو قرمز صرف نظر کنیم، در این حال، می توان این سیستم را با استفاده از ماتریس سختی و بدون درنظر گرفتن تغییرات زاویه ای محاسبه کرد.
قاب های فضایی معمولاً با استفاده از ماتریس سختی، طراحی می شوند. ویژگی ماتریس سختی، مستقل بودن آن نسبت به تغییرات زاویه ای است. اگر مفصل ها به حد کافی محکم و سخت باشند، برای سادگی در محاسبات، می توان از تغییرات زاویه ای صرف نظر کرد.
روش های بافت و نصب سازه های فضاکار:
در روش نصب یکپارچه سازه فضایی ،سازه فضاکار بر روی زمین محل احداث پروژه تراز و به صورت کامل انجام می شود و سپس با استفاده از جرثقیل و یا جک هایی که در زیر سازه قرار گرفته اند ،سازه فضایی به بالا منتقل شده و بر روی ستون ها و یا تکیه گاه ها نصب می گردد. این روش اجرای بافت و نصب سازه با سرعت و دقت بالایی صورت می پذیرد. در روش نصب بلوکی سازه فضایی ، سازه فضاکار به بخش ها و بلوک های مشخص تقسیم می شود . سپس بخش ها و بلوک ها بر روی زمین محل نصب سازه فضایی بافته شده و پس از آن هر یک از آن ها با استفاده از جرثقیل و یا جک به بالا منتقل شده و ضمن تکمیل عملیات چینش و بافت بلوک ها با یکدیگر فرایند نصب سازه فضایی بر روی ستون ها و تکیه گاه ها نیز تکمیل می شود. این روش برای سازه هایی که ابعاد و شکل های هندسی خاص و یا نا منظم دارند مناسب بوده ولی زمان بیشتری را برای عملیات نصب سازه فضایی نیاز خواهیم داشت. در روش نصب واحدی سازه فضایی تعداد ۳ تا ۵ لوله و یک گوی که به آن یک واحد گفته می شود بر روی زمین بافنه و سپس با وسایل انتقال سبک به محل قرار گیری خود در سازه فضایی منتقل و ادامه و تکمیل بافت هر واحد با واحد های قبلی و شبکه سازه فضایی و نصب آن ها بر روی ستون ها و تکیه گاه ها صورت می پذیرد . در روش نصب قطعه ای سازه فضایی ،در زمان اجرای بافت و نصب سازه فضاکار برای جلوگیری از حرکات ارتعاشی و نوسانی و به منظور محدود کردن تغییر شکل شبکه سازه فضایی در حال بافت و نصب در طول محور اصلی سازه فضایی شمع های موقت در سطوح و موقعیت های حامل فشار و باره سازه نصب شده و پس از پایان بافت و نصب سازه شمع ها با رعایت کامل ایمنی و به تدریج از زیر سازه برداشته می شوند تا بار سازه و فشار با یک ضریب مشخص و منطقی به ستون ها و تکیه گاه های اصلی منتقل شده و سقف در حالت هندسی مشخص شده پایدار شود
. امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه فلزی رخ نموده و نیز افزایش جمعیت جوامع بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیار پیدا کرده است .در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین مجذوب قابلیت های منحصر بفرد سازه های فضاکار گشته و پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها جسته اند .
با انتشار این نتایج روز به روز این عرصه با اقبال بیشتری مواجه گردید به گونه ای که با گذشت چندین دهه هنوز هم مطالعه سازه های فضاکار در کانون تحقیقات متخصصین و دانشجویان قرار دارد. سازه فضاکار عبارتست از سیستم های اسکلت فلزی که از بافت تعداد زیادی المان یا مدول با شکلهای استاندارد به یکدیگر تشکیل می شو ند و نهایتا یک سیستم سبک و با صلبیت زیاد را ایجاد می کنند.
سازه های فضایی در اشکال بسیار متنوعی ساخته می شوندکه مهمترین آنها عبارتند از :
شبکه های مسطح دو یا چند لایه، چلیک ها، گنبدها و قوس ها . علاوه بر این، سازه های فضاکار دارای بافت متنوعی نیز می باشند. بدین ترتیب که با تغییر در آرایش المان ها می توان بافت جدیدی ایجاد کرد.
مثال های متعددی از سازه های فضاکاری که در دنیا و ایران ساخته شده است وجود دارد : از جمله استادیوم های ورزشی، مراکز فرهنگی، سالن های اجتماعات، مراکز خرید، ایستگاه های قطار، آشیانه های هواپیماها، مراکز تفریحی، برجهای رادیویی و …
سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه های آن در دو جهت گسترش یافته اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه ها از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می گردند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه های مشابهی اطلاق می شود که شامل شبکه ها، طاقها، برجها، شبکه های کابلی، سیستمهای پوسته ای و غشایی، سازه های تا شونده و ترکیبات کش بستی می شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه های فضا کار است.
یک قاب فضایی یا سازه فضایی، عبارت است از سازه ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته اند. قاب های فضایی برای پوشش دادن دهانه هایی که تکیه گاه کم تعدادی دارند به کار می روند. چون در قاب های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب های فضایی می شود.
گاهی از سازه های فضاکار در ساخت موتور سیکلت و وسایل حمل و نقل نیز استفاده می شود.
اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رودکه این دو اصطلاح از لحاظ کلمه ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه ای اطلاق می شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.

سازه فلزی
ساده ترین نوع قاب های فضایی به این گونه است که هرم هایی با سقف تخت و با استفاده از میله های آلومینیومی و یا فولادی میله ای شکل ساخته شوند. در بیشتر مواقع، این نوع از قاب ها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی است که در کنار هم قرار گرفته اند. نوع دیگر قاب های فضایی که دارای استحکام بیشتری نیز هست، به صورت هرم های چهاروجهی به هم پیوسته اجرا می شوند. در این حالت، همهٔ اعضای محوری قاب، دارای طول یکسانی هستند. از نظر فنی، این نوع از قاب فضایی، مانند یک شبکهٔ برداری و یا یک خرپای هشت گانه است. در انواع دیگر قاب ها نیز، با تغییر دادن طول اعضای محوری، شکل کلی سازه به صورت انحناء یا اشکال هندسی دیگر تغییر می یابد.
به عنوان قدیمی ترین ساخت ها برای سازه های فضاکار می توان از داربست هایی که جهت نگهداری چادرهای انسانهای اولیه بکارمی رفت نام برد. از جمله قدیمی ترین چادرهای انسان های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می توان اشاره کرد. کاربرد سازه های شبکه ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن های تجمع، آمفی تئاترها، قصرها، مساجد اسلامی، اماکن متبرکه و غیره جلوه گر است.
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 سازه ای در کنار هم سازه هایی محکم و سبک ساخت. می توان گفت کاربرد عملی وتوسعه یا فته سازه های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آنها موجود است مجذوب این گروه از سازه ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم ها آغاز گردید.
سازه های فضاکار مزیت هایی دارند که در ذیل به آنها اشاره می کنیم:
زیبایی
طراحی اجزاء سازه ای در این سیستم به گونه ای است که سیستم اجرا شده از چنان زیبایی برخوردار است که در اکثر پروژ ه های اجرا شده، سازه بصورت نمایان باقی می ماند، حتی در بسیاری از موارد جهت نماسازی ها از این سیستم استفاده می گردد.
امکان همزمانی اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی دیگر از آنجایی که روش های مختلفی برای بافت در این سیستم وجود دارد، امکان همزمانی اجرای این سیستم با دیگر فعالیت های ساختمانی بطور همزمان و بدون مزاحمت وجود خواهد داشت.
عبور تاسیسات از داخل سازه اجرا شده

فضای موجود بین لایه های سازه فضایی اجرا شده محل مناسبی را جهت عبور تاسیسات برقی و مکانیکی که می بایستی در سطح سالن پراکنده شود فراهم می سازد با این مزیت که این تاسیسات از حداقل دید برخوردار می باشد و هم چنین اتصال این قطعات و قطعات الحاقی دیگر نظیر تابلوها، نور افکن ها و … به راحتی و در تمامی سطح ایجاد شده وجود خواهد داشت.
عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب
بواسطه پیش ساخته سازی اجزای سازه در کارخانه و پیچ و مهره ای بودن کلیه اتصالات هیچگونه عملیات جوشکاری در هنگام مونتاژ و نصب سازه بر روی قطعات انجام نمی پذیرد.
سبک بودن
علیرغم انچه که از شکل ظاهری این سستم به نظر می آید سازه اجرا شده بسیار سبک می باشد بطوریکه در مقایسه با دیگر سازه های ساختمانی در شرایط مساوی ترجیح داده می شود و از این سیستم در اضافه اشکوب ها و در زمین های با مقاومت خاک پایین استفاده فراوانی صورت می گیرد.
سرعت
استفاده از نرم افزارهای مختلف کامپیوتری و هم چنین نرم افزارهای خاص این سیستم که توسط متخصصین این شرکت طراحی وآماده شده است در مرحله طراحی استفاده از ماشین آلات اتوماتیک و نیمه اتوماتیک در تولید قعات در مرحله تولید و روش های متعددی که در زمان اجرای سازه فضایی توسط نیروهای مجرب این شرکت بکار گرفته می شود.
هزینه پایین در دهانه های بزرگ
ارزان تر بودن این سیستم در مقایسه با سایر سیستم های سازه ای به خصوص در سالن های با دهانه بالا این سیستم را تبدیل به تنها گزینه ای نموده که با توجه به سایر مزیت های آن دارای توجیه اقتصادی می باشد.
امکان بازکردن و بستن مجدد سازه
از آنجایی که رد طول عملیات نصب سازه هیچگونه عملیات جوشکاری صورت نمی گیرد و کلیه اتصالات در سازه اصلی وقطعات الحاقی بصورت پیچ و مهره ای صورت می گیرد لذا سازه اجرا شده این قابلیت را دارا می باشد که بطور کامل مونتاژ گردد و در محل دیگر به همان شکل دیگری تنها با تغییرات اندکی در قطعات سازه ای نصب شود.
تولید قطعات در کارخانه

ساخت و تولید قطعات سازه در کارخانه، کنترل کیفیت و دقت بسیار بالایی را موجب خواهد شد که این امر خود دقت وکیفیت بالا در کل سازه اجرا شده را به همراه خواهد داشت.
تغییر در فضای ایجاد شده
به واسطه قابلیت خاصی که این سیستم سازه ای دارا می باشد کاهش و یا افزایش سطح سازه فضایی اجرا شده از هر طرف و به هر شکل تغییر محل تکیه گاهها با حفظ سازه قبلی با رعایت نکات طراحی به راحتی امکان پذیر می باشد که این مطلب امکان فوق العاده ای را در سالن های تجاری و صنعتی جهت طرح های توسعه ایجاد می نماید که از این نظر با هیچ نوع از سازه های دیگر قابل مقایسه نیست.
ضریب ایمنی بالا
درجه نامعینی بالای این سیستم، ژیچ و مهره ای بودن اتصالات و سهولت کنترل کیفیت قطعات و اتصالات و ساخت کارخانه ای قطعات بصورت پیش ساخته عواملی است که ضریب اطمینان و ایمنی سازه را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
ایجاد سقف افقی در فضایی داخلی
ایجاد سقف افقی در داخل سالن ها از دیگر مزیت این سیستم می باشد که علاوه بر زیبایی نسبت به سیستم هایی نظیر سوله در مصرف انرژی جهت گرمایش و سرمایش فضای داخل حداکثر صرفه جویی را موجب می گردد.
سازه فلزی انواع سازه های فضاکار
الف – شبکه های تخت، به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه های واحد شبکه گفته می شود . شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده است می باشد . شبکه های تخت می توانند دارای یک، دو یا سه و حتی چند لایه باشند، ولی بیشتر به صورت دولایه مورد استفاده قرار می گیرند. شبکه های دولایه از دو صفحه موازی که بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند ) نوشین 1380 ). یک نمونه استفاده از این شبکه ها در آشیانه هواپیماها است.زمانی که اعضا در شبکه دولایه طویل شوند برای جلوگیری از خطر کمانش کردن از شبکه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینکه نیمی از هزینه های سازه های فضاکار را پیونده ها تشکیل می دهند این نوع سازه ها اغلب غیر اقتصادی است . نکته دیگری که در طراحی شبکه ها ی دولایه و اکثر سازه های فضاکار باید در نظر گرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن ستون ها در داخل شبکه قرار گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه در اطراف کنسول داشته باشیم.چند نمونه از شبکه های دولایه در شکل ( 2) نشان داده شده است.

به شبکه ای که در یک جهت دارای انحنا باشد، چلیک می گویند . این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیک که به تکیه گاه متصل است، قرار می گیرند . چلیک ها دارای محور می باشند( نوشین 1382 ).اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل صلب است . چلیک ها اغلب به شکل ترکیبی استفاده می شوند و تیر کمری نقش ترکیب کردن چلیک ها به یک دیگر را بازی می کنند. نکته ای که در طراحی این نوع سازه ها باید در نظر گرفت این است که انتهای چلیک باید قوی باشد و این تقویت را می شود بوسیله تیر، تیر و ستون و شکل خورشید مانند انجام داد. انواع چلیک ها در شکل ( 4) نشان داده شده است که عبارتند از: چلیک اریبی، چلیک لَمِلا با مقاطع بیضی گون، سهمی گون، هذلولی گون و… (Lamella)
سازه فلزی
اگر شبکه ای در دو جهت دارای انحنا باشد، گنبد نامیده می شود . شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین رویه باشد . گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار می گیرند . ارتفاع گنبد باید بزرگتر از 15 % قطر پایه گنبد باشد. گنبدها دارای مرکز هستند
در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید گنبد به مسئله شلوغی اعضا در راس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسئله بهتر است که برخی از دنده های نزدیک راس حذف شود (شکل-6-b-c) شان داده شده است که تعداد زیادی از گنبد دیگری به نام اشفدلر (مهندس آلمانی) در این نوع گنبدها بعد از قرن 19 توسط اشفدلر و دیگران ساخته شده است . از ایرادات این گنبد می توان به مسئله شلوغی اعضا در راس اشاره کرد، که برای حل این مشکل همان راه حل بالا ارائه می شود. (شکل-d 6)نمونه دیگری از گنبدها، گنبد لَمِلا است. این گنبد را می توان به نوعی ترکیبی از یک یا چند که با یکدیگر متقاطع هستند، دانست. (شکل های حلقه 6-f) شکل(6-h)و (6-g ) انوع دیگری از خانواده ی گنبدها را به نام گنبدهای دیامتیک نشان می دهد. در شکل های6-I و 6-J نمونه دیگری از گنبدها را به نام گنبدهای حبابی ملاحظه می کنید. در شکل های 6-Iو 6-K نمونه دیگری از گنبدها به نام گنبدهای ژئودزیک ملاحظه می شود.
اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتما صلب هستند . از لحاظ پخش منظم نیرو ،گنبدهای ژئودزیک، دیامتیک و حبابی بسیار مناسب هستند.
سازه های فضاکار به سه روش دسته بندی می شوند:
انواع سازه های فضاکار از لحاظ کاربرد و نحوه عملکرد
انواع سازه های فضاکار از لحاظ مصالح
انواع سازه های فضاکار از لحاظ ساختار
سازه های فضاکار از لحاظ ساختار
شبکه های دو لایه
شبکه های دو لایه یکی از مهمترین و متداول ترین انواع سازه های فضاکار به شمارمی روند. این نوع سازها از دو صفحه عناصر که این دو صفحه که با یکدیگر موازی و توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل اند تشکیل شده است.
شبکه های سه لایه
شبکه های سه لایه از دو صفحه بالا و پایین و یک صفحه میانی تشکیل شده اند که هر یک از صفحات بالا و پایین توسط اعضای میانی به صفحه میانی متصلند. این شبکه ها در مواقعی به کار می روند که سازه دارای دهانه خیلی بزرگی باشد و ارتفاع شبکه دو لایه جوابگوی قیود آن نباشد. به عنوان مثال:ایستگاه راه آهن جمهوری اسلامی ایران – تهران، نماز جمعه تهران – دانشگاه تهران
سازه های چلیکی
اگر شبکه ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه های چلیکی نامیده می شود. این بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل بکاربرده می شوند.
سازه های گنبدی
در صورتی که شبکه ای در دو جهت دارای انحناء باشد، سازه گنبدی نامیده می شود. در ساخت گنبدها سعی بر آن است که اعضا دارای یک اندازه باشد اما به هر حال تعداد انواع اعضا زیاد خواهد بود. برای ایجاد ساختار گنبدی کافی است یک شبکه را (به هر شکل دلخواه) روی یک کره تصویر نمود.
سازه های تاشو
این نوع سازه ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و کاربرد عمده آنها در مکانهایی است که به دلیل محدودیتهای جوی، مکانی، زمانی ومصالح، ساخت دیگر سازه ها امکانپذیر نباشد. سازه های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه ها ومناطق سیل و زلزله زده بکار می رود.
سازه های بادشو
سازه هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی و یا پلاستیکی ساخته می شوند و در مواقع استفاده با پمپ باد می شوند.
سازه های ماهواره ایی
سازه هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته می شوند و کاربرد آنها درسازه های ماهواره ای، خطوط انتقال نیرو وبرج های مخابراتی است.
سازه های پل های فضاکار
پل هایی هستند که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته می شوند. این نوع پل ها برای دهانه های بزرگ بعد از پل های کابلی در درجه اهمیت اند.
سازه های فضاکار از لحاظ مصالح
سازه های فضاکار فولادی
فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه های فضاکار به شمار می رود. شاید مهمترین علت آن سختی و جوش پذ یری بالای آن باشد. یکی دیگر از ویژگیهای مفید فولاد، تنوع پروفیلهای فولادی و انبوه بودن در اکثر نقاط دنیا بخصوص در کشورهای صنعتی است.
سازه های فضاکار آ لومینیومی
یکی از مصالحی که اکنون مورد توجه قرار گرفته است، آلومینیوم می باشد. از مزیتهای بارز آلومینیوم می توا ن به سبک بودن آن اشاره نمود. بطوریکه 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.
سازه های فضاکار چوبی
چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می رفت. استفاده از چوب های ورقه ای جهت ساخت این سازه ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالنهای مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.
اجزای تشکیل دهنده
گره ها (پیونده ها)
شاید می توان گفت که مهمترین قسمت در سازه های متداول اتصالات و جزئیات مربوط به آنها می باشد. پیونده مرو با قابلیت ۱۸ اتصال
اعضاء
بدنه اصلی یک سازه فضاکار را اعضای آن سازه تشکیل می دهند. این اعضا در سازه های فضاکار، پروفیلهایی در اندازه و مقاطع مختلف می باشند. عمده ترین مقاطع بکار رفته در سازه های فضاکار مقطع دایره ای، به صورت توپر یا توخا لی ومقاطع نبشی یا قوطی است.
تکیه گاه ها
شکل و موقعیت تکیه گاه ها در سازه های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آنها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه ها در این سیستمها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه ها به پی منتقل می گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیلهای تو پر و سنگین تشکیل می دهند.
روش های طراحی
در صورتی که بار به گره آبی رنگ اعمال شده و عضو سرخ رنگ وجود نداشت، آنگاه رفتار سازه کاملاً به سختی خمشی گره آبی بستگی داشت. اما اگر عضو قرمز رنگ را در نظر گرفته و از سختی خمشی گره آبی و سختی عضو قرمز صرف نظر کنیم، در این حال، می توان این سیستم را با استفاده از ماتریس سختی و بدون درنظر گرفتن تغییرات زاویه ای محاسبه کرد.
قاب های فضایی معمولاً با استفاده از ماتریس سختی، طراحی می شوند. ویژگی ماتریس سختی، مستقل بودن آن نسبت به تغییرات زاویه ای است. اگر مفصل ها به حد کافی محکم و سخت باشند، برای سادگی در محاسبات، می توان از تغییرات زاویه ای صرف نظر کرد.
مراحل اجرای پروژه ها
طراحی: (مدل سازی در Formian وانتقال و ادیت نقشه در AutoCad)
محاسبات: (توسط نرم افزار 89 Sap-AISC ASD)
تولید هموندها
رنگ آمیزی هموندها
ستون گذاری
بافت سازه فضاکار
نصب سازه فضاکار
نصب پوشانه
روش های نصب
گسترش و تثبیت تمامی اعضای سازه به صورت یکجا، سپس نصب آن محل دائمی.
گسترش و تثبیت تمامی اعضای سازه در بخش های کوچک بر روی زمین سپس بالا بردن آنها تا موقعیت نهایی و نصب روی تکیه گاه دائمی.
گسترش و تثبیت اعضای سازه قطعات بزرگتر روی زمین سپس بالا بردن و نصب آنها در هوا به قسمت هایی از سازه که قبلاً نصب شده اند.
گسترش و تثبیت اعضای سازه به صورت یکجا بر روی زمین سپس بالا بردن و نصب آن در محل دائمی.
از روش های یاد شده روش اول به دلیل وزن سازه و دشواری عملیات نصب اجزا در ارتفاع بلند کمترین کاربرد را در میان سایرین دارد. مزایای سازه ای در سازه های فضاکار
1 – نداشتن محدودیت دهانه در سازه های فضاکار
سازه های فضاکار، برای پوشش کلیه مکانهایی که به نحوی محدودیت اجرای ستون و تکیه گاههای میانی دارند ، استفاده شده . و به بیان دیگر سازه های فضاکار با عبارت " سالن های بدون ستون " مترادف است . خصوصاً که اجرای چنین محل هایی با استفاده از سازه های فضایی ، از نظر جلوه های ظاهری و نکات سازه ای ، موقعیت و برتری منحصر به فردی را برای سازه های فضایی ( در مقایسه با سایر سازه های جایگزین یا مشابه ) ایجاد می کنند .
2 – نداشتن ضرورت نظم تکیه گاهها در سازه های فضاکار
در کلیه مکانهایی که به دلیل وجود محدودیت های سازه ای یا معماری ، امکان رعایت نظم و تقارن در انتخاب ستونها وجود نداشته و محدودیت تکیه گاهی دارد ، می توان از سازه فضایی استفاده نمود ، چرا که در سازه های فضاکار به علت رفتار سه بعدی ، توزیع تنش در تمام جهات انجام شده و لذا رعایت نظم در انتخاب تکیه گاهها ضرورت ندارد . به همین دلیل در توسعه شبکه سازه فضایی می توان بدون اینکه به پایداری سازه فضایی صدمه ای وارد شود ، محل تکیه گاهها را (در صورت نیاز ) تغییر داد .
3 – توانایی نصب جرثقیل بر روی سازه فضاکار
سختی و استحکام زیاد سازه های فضاکار، منجر به کوچک شدن تغییر شکل سازه تحت بارهای سرویس شده و قابلیت استثنائی برای حمل بارهای سنگین متمرکز و غیر متمرکز به وجود می آورد . به بیان ساده تر امکان نصب جرثقیل دو پل و حتی جرثقیل تک پل و یک ریلی با استفاده از گره های سازه فضایی در هر مسیر دلخواه وجود دارد .
4- امکان تکنیک برتر سازه ای
این نوع شبکه ها (سازه های فضاکار) ، نمونه کاملی از سازه های سه بعدی هستند، بطوری که بیشتر اعضای سازه در تقسیم و توزیع بار دخیل شده و این مزیت در این سطح ، منحصر به سازه فضاکار می باشد.
5- وزن کم و ایمنی بالا در سازه های فضاکار
در سازه های فضاکار به دلیل رفتار سه بعدی ، تنش در تمام جهات توزیع شده و به عبارت دیگر بدلیل توزیع یکنواخت بار و پخش نیرو در جهات مختلف این سازه ها (سازه های فضا کار) از استحکام توام با سبکی استثنائی و ایمنی بسیاربالا برخوردار می باشد .
6- بهترین روش اقتصادی از مصالح در سازه های فضاکار
از یک سو به علت سه بعدی بودن و یکپارچگی سازه های فضایی با کمترین مصالح امکان فراهم نمودن بیشترین صلبیت و بالاترین سطح ایمنی در سازه های فضاکار وجود دارد و از سوی دیگر قابلیت استفاده از مصالح در این سیستم از سازه بسیار بالا بوده به گونه ای که در بعد ملی ، کمترین مصالح از بین رفته و یا از پروسه تولید ملی خارج می شوند .
7 -نداشتن فروپاشی ناگهانی ( درجه هایپر استاتیکی بالا ) در سازه های فضاکار
با توجه به بالابودن درجه نامعینی در سازه فضاکار و مشارکت بیشتر هموندها در تقسیم و توزیع بار ، ذخیره مقاومتی اعضا بیشتر بوده و لذا معمولاً حذف یک یا چند المان (خرابی موضعی) منجر به فروپاشی یا انهدام ناگهانی کل سازه نخواهد شد .
8-سازه های فضایی ، مقاومت بسیار بالا در حوادث غیر مترقبه
سازه های فضایی به علت یکپارچگی ، نیروهای افقی بارهای اتفاقی و نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله ، انفجار ، حملات هوایی ، طوفان ، آتش سوزی و … را بهتر از انواع دیگر سازه ها تحمل کرده و مقاومت بیشتری دارند . این موضوع در موارد تجربی و آزمایشات (به شرط وجود مقاومت لازم در ستونها و بادبندهای مربوطه) مورد تایید قرار گرفته است .
انواع سازه های فضاکار

فرم های متداول سازه های فضایی به قرار زیر است:
شبکه های تخت- چیلیک(قوسی) – گنبدی شکل – دیسکی – هرمی – سینوسی و تخت دو طرف شیب دار و شبکه های ترکیبی تخت وقوسی – تخت شیبدار وقوسی – نیم قوس – تخت و گنبد – و…..
در زیر نمونه های سازه های فضایی یا فضا کار را مشاهده می نمایید :
• سازه فضاکار با فرم تخت
به ترکیب یک سیستم یک یا چند وجهی با لایه های واحد شبکه گفته می شود . شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی که با تیرهای واحد متصل شده است می باشد . شبکه های تخت می توانند دارای یک، دو یا سه و حتی چند لایه باشند، ولی بیشتر به صورت دولایه مورد استفاده قرا ر می گیرند. شبکه های دولایه از دو صفحه موازی که بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند.
زمانی که برای افزایش مقاومت نیاز شود که اعضای لایه میانی در شبکه دولایه طویل شوند برای جلوگیری از خطر کمانش کردن از شبکه های سه لایه استفاده می شود و با توجه به اینکه نیمی از هزینه های سازه های فضایی را پیونده ها تشکیل می دهند اغلب غیر اقتصادی است . نکته دیگری که در طراحی شبکه ها ی دولایه و اکثر سازه های فضاکار باید در نظر گرفت این است که برای توزیع بهتر نیرو و کششی شدن آن ستون ها در داخل شبکه قرار گیرند و ستون به چند گره متصل شود و بهتر است برای توزیع منظم نیرو در سازه در اطراف کنسول داشته باشیم.
• سازه فضاکار با فرم چلیک
به شبکه ای که در یک جهت دارای انحنا باشد، چلیک می گویند . این سازه بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون می باشند و روی لبه های چلیک که به تکیه گاه متصل است، قرار می گیرند . چلیک ها دارای محور می باشند. اگر چلیک یک لایه باشد اتصالات به شکل صلب است . نکته ای که در طراحی سازه های فضاکار باید در نظر گرفت این است که انتهای چلیک باید قوی باشد و این تقویت را می شود بوسیله تیر، تیر و ستون و شکل خورشید مانند انجام داد.
سازه فضاکار با فرم قوسی
• سازه فضاکار با فرم گنبد
اگر شبکه ای در دو جهت دارای انحنا باشد، گنبد نامیده می شود . شاید رویه یک گنبد بخشی از یک کره یا یک مخروط یا اتصال چندین رویه باشد . گنبدها سازه هایی با صلبیت بالا می باشند و برای دهانه های بسیار بزرگ تا حدود ۲۵۰ متر مورد استفاده قرار می گیرند . ارتفاع گنبد باید بزرگتر از ۱۵ % قطر پایه گنبد باشد.در صورتیکه تعداد دنده ها زیاد باشد باید گنبد شکل به مسئله شلوغی اعضا درراس گنبد توجه شود که برای اجتناب از این مسئله بهتر است که برخی از دنده های نزدیک راس حذف شود. اتصالات در گنبدهای دنده ای و اشفدلر حتما صلب هستند . از لحاظ پخش منظم نیرو ، گنبدهای ژئودزیک، دیامتیک و حبابی بسیار مناسب هستند.
سازه فضاکار با فرم گنبدی
• سازه فضاکار با فرم دیسکی
شبکه هایی که پلان دایره ای شکل و فرم تخت دارند در این دسته قرار میگیرنداین فرم سازه ها برای مکانهای که ستون گذاری در محیط یک دایره میباشد مناسب است. ظاهر زیبایی دارد ولی به دلیل پرت شدن مصالح هزینه نسبتا بالاتری دارد.و عملکرد آن شبیه فرمهای تخت است.
سازه فضاکار با فرم دیسکی
• سازه فضاکار با فرم هرم
این فرم از اشکال بسیار پایدار و مقاوم سازه های فضایی است که به راحتی در دهانه های بزرگ (بالای 30 متر) قابل استفاده است. از نظر ظاهری نیز بسیار زیباست. وتنها عیب آن در افزایش مساحت شبکه فضاکار و متعاقبا افزایش هزینه است.
سازه فضاکار با فرم هرم
• سازه فضاکار با فرم سینوسی
این فرم از اشکال بسیار زیبای سازه فضاکار است در این فرم سازه از یک یا چند محور دارای نقطه عطف است که حدالامکان میبایست در این نقاط آبرو نصب گردد.
سازه فضاکار با فرم سینوس
• سازه فضاکار با فرم تخت دو طرف شیبدار
در این فرم دو سقف شیبدار در یک نقطه به هم متصل میگردند که شبیه ترین فرم به سوله های صنعتی است.
شبکه های تخت دوطرف شیبدار
• سازه فضاکار با فرم نیم قوسی
در مواردی که ستونهای ابتدا و انتهای قوس هم ارتفاع نباشند و سقف قوسی مد نظر باشد از این طرح استفاده میگردد. در سازه فضایی که در زیر آمده است ستونها نیز با فرم سازه فضاکار اجرا گردیده است.
سازه فضاکار با فرم نیم قوس
در زیر انواع فرمهای سازه فضاکار که از ترکیب دو یا چند فرم دیگر به دست آمده است اشاره میگردد:
• سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و گنبد
سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت وگنبد
• سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوسی
سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوس
• سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوسی و شیبدار
سازه فضاکار با فرم ترکیب تخت و قوسی و شیبدار
سازه های فضاکار گروهی از سازه ها هستند که دارای رفتار سه بعدی بوده، معمولاً در خور تولید صنعتی انبوه هستند. متداول ترین کاربرد سازه های فضاکار در ساخت پوشانه های بناهایی است که در آنها عملکرد ساختمان ایجاب می نماید که دارای دهانه آزاد نسبتاً بزرگ در دو جهت متعامد باشند. بدیهی است که این نوع از سازه های فضاکار در استادیوم های ورزشی و تالارهای اجتماعات، نمایشگاه های چند منظوره، مراکز فرهنگی و هنری، مصلی ها و مساجد، آشیانه های هواپیما، سالن های صنعتی، انبارهای وسیع و انواع پایانه های مسافربری کاربرد فراوان دارند. در ایران به اینگونه سازه ها نیاز فراوان وجود دارد و بهترین پاسخ برای چنین کاربردی، بدون شک سازه های فضاکار است.

ویژگی های سازه های فضاکار
* ما در فضای سه بعدی زندگی می کنیم.
* هر سازه ای فضای سه بعدی را اشغال می کند.
* هر سازه ای در واقع به صورت سه بعدی رفتار می نماید.
* طبیعت هم دارای سازه هایی است که دارای رفتار سه بعدی هستند.
* رفتار برخی از سازه ها به گونه ای است که اثر یک بعد تحت ا لشعاع آثار رفتاری در دوبعد دیگر است. این گونه سازه ها رفتار مسلط دوبعدی داشته و به سازه های سنتی موسوم اند.
* گاه با وجود آنکه سازه به صورت سه بعدی رفتار می کند، روش طرح به نحوی است که برای سهولت محاسبات، سازه را به زیر مجموعه های صفحه ای (دوبعدی) تقسیم می نمایند. این امر گاه خطای قابل ملاحظه ای در تخمین رفتار سازه به دنبال خواهد داشت.
* قاب متشکل از تیر و ستون با اتصالات صلب در هر دو جهت، یک سازه یا قاب فضاکار به معنای اعم است.
* هر سازه پوسته ای، هر سازه حجیم، هر صفحه تحت اثر خمش، نمونه ای از سازه با عملکرد مسلط سه بعدی است.
تقسیم بندی کلی سازه های فضاکار
سیستم فضاکار مشبک
با استخوان بندی و پیکربندی اسکلتی اغلب شامل تعداد قابل توجهی اعضای نسبتاً طویل (اغلب) مستقیم الخط (وگاه) دارای انحنا (مانند اعضای موسوم به عناصر قاب یا خرپا) در پیونده ها هستند. در حالتیکه اجزای پوشانه این گونه سازه ها به صورت تفکیک ناپذیر در رفتار سازه ای دخیل باشند، سیستم های مختلط و دوگانه ایجاد می شوند. سیستم های مشبک تاشونده زیر مجموعه ای از این گروه به شمار می روند.
سیستم های غشای نازک تحت تنش
که در آنها پوشش (پوشانه) جدار نازک سازه جزء عمده و جدایی ناپذیر سیستم بار بر سازه به شمار می رود. سیستم های متشکل از ورقه ای چین دار نیز در همین گروه طبقه بندی می شوند.
سیستم های پوشانه ای متکی بر کابل ها
شبکه های متقاطع کابل ها، سیستم های ترک های، معلق یا آویخته.
سازه های کش بستی
سازه های بادی و سازه های هوانشین
مزایا و خصوصیات
* ایجاد امکان ساخت دهانه های بزرگتر بدون پایه های میانی و ایجاد آزادی عمل برای معمار.
* جدایی ناپذیربودن فرم سازه از معماری.
* ایجاد فصل مشترکی برای بهره گیری معماران پیشرو از قابلیت های مهندسان سازه مسلح به دانش نوین.
* امکان احداث سازه ها با کاربرد چندمنظوره.
سازه های فضاکار مشبک (اسکلتی
عبارت فوق تنها به گروهی از سازه های دارای عملکرد مسلط سه بعدی اطلاق می شود که ویژگی های زیر در آنها مصداق دارد.
* اثر رفتاری هیچ یک از سه بعد در جذب نیروهای وارده قابل صرفنظر کردن نیست.
* متشکل از اعضای منفصل خطی (اعضای خرپا، تیر، تیر ستون) است. به عبارت دیگر سیستم سازه پیوسته نبوده و از نوع اسکلتی است.
* به عنوان قاعده (صرفنظر از استثناها)، اغلب شامل تعداد قابل توجهی از اجزا و زیرمجموعه های ساده و تکرارشونده است.
* اجزا و زیرمجموعه های ساده اغلب در خور پیش سازی و تولید انبوه هستند و در ابعاد و اشکال استاندارد اختیار می شوند.
* با استفاده از قابلیت باربری در سه بعد ، امکان کاهش وزن فراهم می آید. از اینرو سازه های فضا کار مشبک اسکلتی معمولاً سبک ولی صلب هستند.
* متداولترین کاربرد این نوع سازه ها در ساخت پوشش یا سقف ابنیه ای است. که در آنها عملکرد ساختمان ایجاب می نماید که دهانه های آزاد نسبتاً بزرگ در دو جهت در پلان ایجاد شود.
* معمولاً از دیدگاه زیباشناختی دارای اهمیت هستند.
* معمولاً از ذخیره ظرفیت مقاومتی قابل ملاحظه ای در مقایسه با سازه های سنتی برخوردارند.
* معمولاً بسیار اقتصادی بوده و نیازهای اقتصادی به علت امکان صنعتی شدن ساخت، افزایش سرعت تولید و نصب، کاهش وزن و صرفه جویی در مصالح را برآورده می سازند.
اهمیت سازه های فضا کار در محیط مصنوع یا طبیعی
* سازه های فضاکار قابلیت ها و امکانات عمده ای را در اختیار مهندسان و معمارها برای تلفیق اصول زیباشناختی و نوآوری ها با جنبه های رفتاری، عملکردی، کاربری و سرویس دهی سازه قرار می دهند.
* تمامی سازه ها باید از دیدگاه زیباشناسی و هماهنگی با محیط مصنوعی یا طبیعی مورد مطالعه قرار داده شوند.
* با توجه به آنکه اغلب سازه های فضاکار وسیع و بزرگ هستند، اثر قابل توجهی بر محیط باقی می گذارند.
* بیش از دیگر سازه ها، فضا را معرفی می نمایند.
* فرم پروژه توسط سازه تعریف می شود.
انواع سازه های فضاکار
سازه های فضاکار را می توان به شرح زیر نیز طبقه بندی نمود.
1. سازه های فضاکار مشبک، که شامل اجزا و اعضای منفصل و معمولاً طویل هستند.
2. سازه های فضاکار پیوسته، که متشکل از اجزایی از قبیل دال، پوسته، غشای نازک و نظایر آن هستند.
3. سازه های فضاکار دو گونه، که مشتمل بر ترکیبی از اجزای منفصل و پیوسته هستند.
دسته بندی سازه های فضاکار
سازه های فضاکار بر اساس نوع، شکل، مصالح، روش ساخت، نحوه کاربری و عمر مفید طبقه بندی می شوند.
دسته بندی بر اساس نوع و شکل
سازه های فضاکار شبکه ای با ریخت های گوناگون طراحی و احداث میشوند و دارای استخوان بندی مقاوم از نوع اسکلتی هستند. و به گروه های زیر قابل تفکیک هستند.
* شبکه های تخت تک لایه
* شبکه های تخت دو و چند لایه
* چلیک های تک لایه، دو لایه و چند لایه
* گنبدهای تک لایه، دو لایه و چند لایه
* سایر شبکه های تک لایه و چند لایه باریخت های گوناگون
* برج ها و دودکش های شبکه ای
* سازه های کش بستی
* سازه های شبکه ای تاشو
* سازه های کابلی
شبکه های تک لایه تخت
شبکه عبارت است از سیستم سازه ای مشتمل بر یک یا تعدادی افزونتر لایه متشکل از مجموعه ای از اعضا. یک شبکه تک لایه یا شبکه تخت، متشکل است از اعضای تیر با اتصالات صلب (با قابلیت انتقال لنگر قابل ملاحظه) که در آن تمامی اعضا به نحوی مطلوب طراحی، اجرا و در درون صفحه واحدی هم بندی شده اند. معمولاً بارهای بیرونی وارد بر چنین شبکه تختی، از نوع نیروهای متعامد بر صفحه شبکه و لنگرهای اعمال شونده حول محورهای مار بر صفحه هستند. تحت تاثیر چنین نیروهایی، تغییر مکان های حاصله در امتداد خارج از صفحه، مولفه قابل ملاحظه ای خواهند داشت. بنابراین اگرچه اعضای تیر در صورتیکه به نحو مطلوب طرح و اجرا شده باشد (و در صورت صرفنظر نمودن از بعد قایم آنها) و تقریباً در درون یک صفحه واقع می شوند. ولی بارهای موثر و تغییر مکان های حاصله در امتداد عمود بر صفحه، مولفه های قابل توجه داشته و در نتیجه رفتار مجموعه تنها با ملحوظ داشتن سه بعد قابل بررسی است.
شبکه های دو لایه
شبکه دو لایه، از دو لایه اعضای موازی تشکیل می شود که به وسیله اعضای موسوم به جان به یکدیگر متصل می شوند. هنگامی که از چنین شبکه ای به عنوان پوشانه سقف با شیب اندک استفاده شود، یکی از لایه های شبکه، لایه رویین و دیگری لایه زیرین نامیده می شود. در حالاتی که از چنین شبکه هایی به عنوان دیواره های سازه بهره گیری شود، یکی از لایه های شبکه را لایه بیرونی و دیگری را لایه درونی ، در مقایسه با موقعیت مرجع، می نامند.
شبکه های چند لایه
شبکه ها با ساختار چند لایه، افزایش فاصله بین لایه های رویین و زیرین را ممکن می سازند. و به این ترتیب امکان پوشاندن دهانه های وسیعتر با مصالح بالنسبه سبک را فراهم می آورند. در این حالت، وظیفه عمده لایه های میانی کاهش طول موثر اعضای جان است.
تفاوت اساسی رفتار شبکه های تک لایه و چند لایه
تفاوت اساسی بین رفتار شبکه های تک لایه تخت و شبکه های دو یا چند لایه، عبارت است از آنکه شبکه های تک لایه تخت تحت تاثیر رفتار خمشی مسلط هستند. و اعضای آنها عمدتاً لنگر خمشی حول محورهای واقع در درون صفحه، نیروی برشی (در امتداد عمود بر صفحه شبکه) و گشتاور پیچشی (حول محور درون صفحه) را تجربه می نمایند. حال آنکه نیروهای داخلی اعضا در شبکه های دو و چند لایه عمدتاً از نوع نیروهای محوری هستند.
شبکه های دو گونه
از گروه هایی از شبکه های دو گونه به طور متداول بهره گیری گسترده به عمل آمده است.
* شبکه های تخت بتن آرمه یکپارچه با دال فوقانی یا شبکه متقاطع فولادی مختلط با بتن درجای فوقانی.
* نمونه های متنوعی از شبکه های دو یا چند لایه فولادی ساخته شده که لایه رویین آنها در دال بتنی محصور یا اصولاً دال بتنی نقش لایه رویین را ایفا می نماید.
* همچنین حالات گوناگونی از شبکه های دو یا چند لایه با رفتار توام با اجزا و عناصر غشایی پوسته ای متصور است. سازه های فضاکار دو گونه ای که از شبکه های متشکل از اعضای منفصل با عملکرد توام با دال ها و پوسته های بتنی مسلح تشکیل شده اند، به طور متداول به سازه های فضاکار مختلط موسومند. همچنین سازه های فضاکار مشبکی را که با اجزای غشایی به صورت در هم آمیخته عمل می نمایند، سازه های فضاکار دوگانه می نامند.
لازمه آنکه سازه فضاکار از نوع دو گونه باشد، عملکرد لاینفک اجزای منفصل با اجزای پیوسته از دیدگاه سازه ای است.
سازه های فضاکار چلیکی
یک چلیک از تبدیل یک شبکه تک لایه، دو لایه یا چند لایه به فرم قوسی در یک جهت ایجاد می شود. و حاصل آن تشکیل تاشه چلیکی یک، دو یا چند لایه خواهد بود. سازه های فضاکار چلیکی گونه های هم بندی متنوعی دارند که از هر یک بسته به ویژگی های رفتاری در مقام مناسب، می توان بهره گیری نمود. مقطع عمومی یک سازه چلیکی ممکن است بخشی از دایره، بیضی یا سهمی باشد.
گنبدها
گنبد مشبک، یک سیستم سازه فضاکار است که شامل یک یا چند لایه (از اجزا) است. که در تمامی جهات به فرم قوسی در آمده اند. برخی از گنبدها دارای رویه ای ظاهری هستند که بخشی از یک سطح منفرد و واحد همانند کره را تشکیل می دهد. و برخی دیگر متشکل از مجموعه ای از سطوح گنبدی شکل متفاوت هستند.
سازه های فضاکار مشبک دو گونه چلیکی و گنبدی
سازه فضاکار گنبدی و چلیکی مختلط متشکل است از یک شبکه فلزی همراه با یک پوسته بتن آرمه در گیر شده که به منظور عملکرد توام و تفکیک ناپذیر باشبکه فلزی طراحی شده است.
سازه فضاکار گنبدی و چلیکی دوگانه، شامل یک شبکه فلزی باربر و اجزای غشایی فعّال با عملکرد توام سازهای است.
سایر تاشه ها
انواع سازه های فضاکار مورد اشاره سهم قابل ملاحظه ای از حالات کاربردی را در بر می گیرند و پاسخگوی بسیاری از نیازها هستند. از جمله سایر کاربردهای سازه های فضاکار می توان از برج های مشبک، سازه های هرمی شکل، تاشه های سهموی، سازه های غشای نازک و شبکه های کابلی با فرم های بدیع و گوناگون نام برد.
سازه های فضاکار پیوسته
سازه های فضاکار پیوسته به گروه های زیر قابل تفکیک هستند.
* سازه های حجیم
* تاوه ها و پوسته ها
* سازه های پاشامی
دسته بندی بر اساس نوع مصالح
سازه های فضاکار به طور معمول با مصالح فولادی، آلومینیومی، چوبی، بتنی، مواد کامپوزیت، مصالح بنایی، شیشه ای، پاشامی، پانل های ساندویچی، الیاف بافته شده یا ترکیبی از اینها ساخته می شوند. این مصالح هم در اعضا ی تشکیل دهنده ساز ه های فضاکار و هم به عنوان پوشانه های این سازه ها به کار برده می شوند.
دسته بندی بر اساس شیو ه های ساخت و بافت
سازه های فضاکار به لحاظ شیوه ساخت به دو گروه پیش ساخته و ساخت درجا تقسیم بندی می شوند . روش های پیش ساخته متعارف سازه های فضاکار را می توان به سه طبقه عمده پیونده ای، واحدی و ترکیبی تقسیم بندی کرد . بنابراین سیستم های پیونده ای، واحدی و ترکیبی در اغلب موارد د ر زمره سیستم های پیش ساخته محسوب می شوند.
همچنین از دیدگاه شیوه بافت، سازه های فضاکار شبکه ای به دو گروه پیش بافته و بافت در جا منقسم میشوند. در حالت پیش بافته ، سازه فضاکار یا زیر مجموعه ای از آن، در تراز زمین بافته و از طریق بلند نمودن مجموعه در تراز و موقعیت نهایی خود استقرار خواهد یافت.
پیونده ها
پیونده ها معرف منطق سازه فضاکاراند.
* پیونده ها باید سخت و مقاوم باشند.
* باید ساده باشند (از نظر فرم و امکان برقراری اتصال
* به سهولت ساخته شوند و قابلیت تولید صنعتی داشته باشند.
* برون محوری در پیونده ها بایدبه حداقل ممکن برسد.
* رواداری اجرایی لازم در طراحی پیونده ها باید پیش بینی شده باشد.
* اصلاح، تعمیر و نگهداری آنها به سهولت امکانپذیر باشد.
* قابلیت پذیرش تعداد قابل توجهی عضو را بر حسب نیاز دارا باشند.
* ترجیحاً هر عضو مستقلاً به پیونده متصل شود.
* زاویه فضایی بین اعضا قابل توجه باشد.
دسته بندی بر اساس نوع کاربری
سازه های فضاکار را با توجه به تنوع کاربرد بر حسب نوع کاربری می توان به گروه های فراوانی طبقه بندی نمود . از جمله این کاربری ها می توان از سالن های اجتماعات، نمایشگاه ها ، موزه ها ، فرهنگ سر اها ، فضاها و استادیوم های ورزشی، آشیانه های هواپیما ، پایانه های فرودگاه ، راه آهن و اتوبوس ، پروژه های صنعتی، پل ها ، ساختمان های آموزشی، مسکونی، اداری، تجاری، بیمارستان ها، دکل های انتقال نیرو و برج های مخابراتی یاد کرد.
کاربردهای نوین سازه های فضاکار شبکه ای
با توجه به سبکی وزن، صلبیت قابل ملاحظه و عملکرد سه بعدی سیستم های سازهای فضاکار، امکان احداث سازه های پوشش فضاهای سرپوشیده ای که در آن عملکرد معماری دهانه های آزاد نسبتاً طویلی را در دو امتداد متعامد ایجاب می نماید، به نحوه مطلوبی فراهم شده است. در عین حال، در صورتیکه فرم به نحو شایسته در خدمت محتوای سازه ای قرار گیرد، کاربرد این سازه ها در بسیاری دیگر از پروژه های متنوعی که تاکنون کمتر در احداث آنها از سازه های فضاکار شبکه ای بهره گیری شده ، واجد مزایای غیر قابل انکاری خواهد بود.
همچنین سازه فضاکار به دلیل صرفه جویی در میزان فولاد و مصالح مصرفی، گامی در جهت کاهش تخریب در منابع موجود در کره خاکی و محیط زیست به شمار می رود.
انواع سازه های فضاکار
سازه های فضاکار به دلیل فرم پذیری بالا به شکلهای مختلف قابل تبدیل است.انواع شکل های سازه فضاکارعبارتند از:
1-سازه های فضاکار تخت :
درشبکه های تخت دولایه یاهمان سازه های فضاکارتخت،یک لایه دربالاولایه ای دیگردرپایین سازه ی فضایی وخرپاهایی بعنوان جان وجوددارد.
درشبکه های تخت وجوداعضای مورب نسبت بحالتی که درآن تمام اعضاءافقی وقائم میباشدرفتار بهتری دارند وهمچنین اقتصادی تر نیز میباشند.
مزایا و معایب اتصالات مفصلی در شبکه های دو لایه و سازه های فضاکار تخت :
لزومی به مفصلی بودن اتصالات خرپا ها نمی باشد .
دراین سیستم میتوان بااستفاده ازاتصالات جوشی ویا با استفاده ازگوی و پیچ شبکه ای دولایه ساخت.
سازه فضاکار تخت
2- سازه های فضاکار شیب دار:
این نوع ازسازه های فضاکاردراصل جزوهمان سازه فضایی تخت است که با تغییردادن اندازه ی ستونهابه این نوع ازسازه فضایی تبدیل شده است.
یعنی در اصل دو ستونی که در کنار یکدیگر قرار دارند ارتفاعشان با دو ستون دیگر متفاوت است .
دراین نوع معماری ازسازه فضایی،سازه ی فضاکارمابصورت کاملاتخت مونتاژ شده وباتغییرارتفاع ستونها،شیب یک طرفه برای سقف ایجاد میشوداما بااین حال اگرچه برای شیب دوطرفه نیازی به تغییرارتفاع ستونها نمیباشد.
این نوع معماری بیشتردرسقف پارکینگهای کوچک وبزرگ ویاسقفهای پمپ بنزین هاو …مورداستفاده قرار میگیرد .
سازه های فضاکار شیب دار
3- سازه های فضاکار گنبدی:
یکی ازانواع پر کاربردسازه های فضاکار ،سازه های فضایی گنبدی شکل است که درنورگیرها استفاده های بسیارعمده ای دارد .
این نوع معماری ازسازه های فضائی بیشتردرنورگیرهای ساختمانهای بزرگ ویامسقف نمودن فضاهای بسیاروسیع مانندورزشگاه های بزرگ وبدون استفاده از ستونهای میانی مورداستفاده قرارمیگیرد.
سازه های فضاکار گنبدی
4- سازه های فضاکار قوسی:
یک چلیک ازتبدیل یک شبکه ی تک لایه،دولایه یاچندلایه به فرم قوسی دریک جهت ایجاد میگردد وحاصل آن تشکیل تاشه ی چلیکی یک،دویاچندلایه خواهد بود.
سازه ی فضاکارچلیکی گونه های همبندی متنوعی دارندکه ازهریک بسته به ویژگی های رفتاری درمقام مناسب،میتوان بهره گیری نمود.
مقطع عمومی یک سازه ی چلیکی ممکن است بخشی از دایره ، بیضی یا سهمی باشد.
سازه فضاکار قوسی
5- سازه های فضاکار هرمی:
هرمها شبکه ای ازمجموعه اعضا که دریک لایه،دولایه ویاچندین لایه تشکیل شده اند،بحالت هرم شکل گرفته اند .قاعده این هرمها میتواند مثلثی،چهاربری ویا چندبری باشند.
دراین نوع از معماری سازه ی فضائی،سازه ها یا بصورت هرم کامل و یاهرم ناقص اجرا میگردند .
سازه های فضاکار هرمی
6-سازه های فضاکار با معماری خاص و دلخواه :
سازه های فضاکار اساسا به هرنوع فرمی که درنظر متقاضیان باشد قابل تبدیل است وهیچ گونه محدودیتی دردهانه وفرم هایی بامعماری های خاص وجود ندارد .
سازه فضاکار با معماری خاص
سازه فضاکارپوشش سازه فضاییانواع سازه های فضاکاراجزای سازه های فضاییانواع اتصالات سازه های فضاییمـزیت های سازه فضاکار از دید معماری
مقدمه

به طور کلی خانه های پیش ساخته به چند صورت ساختمانهای پیش ساخته بتنی – فلزی – چوبی و 3D می باشند که هر کدام دارای مزیت ها و معایب خاص می باشند که بر اساس مقتضیات مکانی و شرایط هر کشور بعضی بر دیگری به علت امکانات و عوامل مختلف می تواند اقتصادی و کاربردی باشد. ساختمانهای پیش ساخته یکی از آخرین محصولات و متدهای ایجاد و گسترش واحد های مسکونی می باشند که می تواند جوابگوی احتیاجات مدیریت برای ایجاد توازن ازدیاد جمعیت با سکنی همراه با امکانات رفاهی را تامین نماید.این صنعت در دهه های اخیر چنان پیشرفت داشته که نه تنها بر کیفیت بالا، تقلیل هزینه، سرعت احداث و راحتی آسایشِ مورد نیاز را در حد استاندارد تامین نموده بلکه توانسته است سایر صنایع خانه سازی را با متدها و مواد اولیه گوناگون تحت تاثیر قرار دهد. مثلا در کشورهایی همچون کانادا و روسیه که از نظر مصالح چوبی غنی بوده ساختمان های پیش ساخته چوبی و در کشور هایی همچون آمریکا ساختمان های پیش ساخته فلزی و در ایران ساختمان های پیش ساخته بتنی اقتصادی به نظر می رسند.
البته بدیهی است که عواملی از جمله مواد و مصالح در محل حمل و نقل امکانات و دستگاه های تولید تواماً از جمله مواردی می باشند که در اقتصادی بودن نوع ساختمان پیش ساخته دخیل است.
به طور کلی چند مسئله باعث استفاده هر چه بیشتر از ساختمان های پیش ساخته می گردد که عبارتند از:
* سرعت در اجرا
* دقت در کار که در ساختمان های پیش ساخته فلزی بسیار مهم می باشد. مخصوصا در ایران که از نظر جوش خصوصاً جوش های سر بالا و نفوذی، بسیار مشکل دارند و این مسئله می تواند در کارخانه برطرف گردد.
* نظارت کافی
* راحتی در نصب
برخی از مزایای ساختمان های پیش ساخته بتنی عبارتند از:
* امکان تامین و کنترل کیفی بهتر از قبیل لرزاندن عمل آوری بهتر انجام آزمایشها و بارگذاری های دلخواه
* سرعت عمل آوری :در بعضی از دستگاههای اتو کلاو زمان عمل آوری حتی به کمتر از 24 ساعت می رسد
* استقلال از شرایط جوی : یعنی هیچ گونه محدودیت زمانی برای پیشبرد عملیات نداریم
* کنترل افت و خزش : معمولا پس از تولید مدتی در کارخانه باقی می مانند که باعث می شود قسمت اعظم افت در بتن صورت پذیرد
* انجام عملیاتی از جمله پیش تنیدگی که باعث کاهش ارتفاع تیر می شود.
تولید بتن های پیش ساخته به صورت آماده سازی قالب – فولاد گذاری – بتن ریزی – و عمل آوری صورت می پذیرد. نکته قابل توجه در این موارد در نظر گرفتن مسئله لنگر و پیچش می باشد که در اثر مکش به هنگام جدا سازی قطعه صورت می پذیرد که باید مد نظر قرار گیرد. صفحات قالب باید صلب باشند تا در مقابل فشار جانبی بتن دچار تغییر شکل و اعوجاج نگردند.
برای آشنایی بیشتر با بتن پیش ساخته می توانید مقاله مصارف ساختمانی بتن پیش ساخته را نیز مطالعه نمایید.
به طور کلی شیوه های تولید قطعات پیش ساخته بتنی عبارتند از: درجا و تکی – درجا و چند تایی(باطری) جابجایی شاسی یا پالت – جابجایی با نقاله – تولید خطی انتخاب قطعه بزرگ تعداد اتصالات را کمتر می کند و سرعت عملیات را بالا می برد ولی در مقابل باید اتصالات قوی تری را طراحی نماییم و بهتر است وزن قطعات کمتراز 10 تن و حتی المقدور 6 تن محدود گردد.
در طراحی سازه های بتنی پیش ساخته، هدف طراحی شامل تامین ایمنی، عملکرد مطلوب و پایا یی و نیز روش طراحی شامل حالات حدی نها یی و بهره برداری و همچنین ضرا یب ایمنی جزیی شامل ضرایب تشدید بارها، تقلیل مقاومت ها و ضرایب ایمنی اصلاحی، باید مطابق آیین نامه بتن ایران (آبا ) و بخش های الحاقی آن، با تغییرات و اضافات زیر رعایت شوند. پایایی سازه ها را باید با رعایت مشخصات فنی و اجرا یی در مراحل تولید، حمل و نصب از قبیل کیفیت مصالح تشکیل دهنده بتن آرمه، شرایط بتن ریزی، متراکم کردن، عمل آوردن، کنترل هنگام جابجایی، انبار و حمل و نصب قطعات ، شرایط و نحوه انجام اتصالات، تامین کرد.
در طراحی سازه های بتنی پیش ساخته متشکل از صفحات بزرگ ، علاوه بر حالات حدی نهایی و بهره برداری، گروه سوم حالات حدی با عنوان سایر حالات حدی نیز باید مدنظر قرار گیرند. در طرح سازه های بتنی پیش ساخته، بررسی ایستای سازه با فرض گسیختگی یک عضو بار بر در اثر انفجار، ضربه یا نظایر آنها ضروری است.

بارگذاری سازه های بتنی پیش ساخته
ضوابط بارگذاری سازه های بتنی پیش ساخته مطابق ضوابط مندرج در آیین نامه بتن ایران و بخش های الحاقی آن و سربارها و عامل های اضافی زیر هستند.
* بارها و سربارهای استثنایی
* سایر عامل های موثر بر قطعات یا سازه های بتنی پیش ساخته که در مراحل قالب بردار ی ، بلند کردن ، انبار کردن، حمل، نصب و استقرار قطعات به آنها اثر می کنند.
بارها و سربارهای استثنایی
این بارها و سربارها در اثر نیروهای حاصل از انفجار یا ضربه وسائط نقلیه و مشابه آنها اعمال می شوند . در طرح سازه های بتنی پیش ساخته متشکل از صفحات بزرگ ، در نظر گرفتن احتمال از بین رفتن یک عضو باربر و فرو ریختن زنجیره ای تمام قسمت های متصل به آن الزامی است . این پدیده به نام گسیختگی زنجیره ای طبقه بندی می شود.
بارهای هنگام جابجایی و نصب قطعات
مقاومت اعضای پیش ساخته بتن آرمه و پایداری شکل آنها باید در برابر نیروهایی که ممکن است در طول عملیات جابجا کردن ( قالب برداری، بلند کردن، انبار کرد ن ، حمل و نصب ) وارد شوند ، برای هر وضعی که قطعه بتواند نسبت به نقاط اتکا یا نقاط تعلیق خود احراز نماید، تامین شود . همچنین مقاومت قطعات، مقطع و موقعیت میلگردهای جابجایی، شعاع انحناء، نحوه و طول مهاری آنها باید با در نظر گرفتن نیروهای استاتیکی و دینامیکی وارد بر آنها و مشخصات بتن در سنی که عملیات انجام می شوند، کنترل شود. این عامل ها در مراحل مختلف با توجه به موارد زیر تعیین می شوند.
پایداری سازه های بتنی پیش ساخته
طراحی سازه های بتنی پیش ساخته باید به گونه ای انجام پذیرد که از رفتار منسجم و پایدار سازه اطمینان حاصل شود. پایداری این گونه سازه ها در برابر بارهای قائم و نیروهای جانبی بشرح زیر قابل تامین است.
انتخاب سیستم سازه ای
سیستم های سازه ای می توانند با عملکردهای زیر اختیار شوند.
* عملکرد قاب ساده با اتصالات مفصلی با مهاربندی مناسب در سازه های خطی
* عملکرد قاب خمشی با اتصالات صلب
* عملکرد دیوارهای برشگیر متشکل از دیوا ر ها و سقف های بهم پیوسته و یکپارچه به همراه اتصالات مناسب . این عملکرد توسط تعدادی دیوار که روی یکدیگر نصب شده و بصورت یک طره قائم که طره ساده نامیده می شود و در پای خو د بطور کامل و ارتجاعی گیردار بوده و قادر به تحمل نیروهای افقی در صفحه طره است. تعداد زیادی طره ساده را که با پیوندهای ارتجاعی از انواع مختلف به یکدیگر متصل شد ه اند ، می توان بصورت یک طره مرکب، که مقاومت آن از مجموع مقاومت های طره های ساده بیشتر است ، در محاسبات منظور نمود.
کلاف بندی
کلاف ها میلگردهایی هستند که بصورت متمرکز یا پخش شده در امتداد محور قطعات پیش ساخته یا عمود بر آنها از ابتدا تا انتهای آن قطعه ادامه یافته و در انتها به قطعات مجاور مهار می شوند. این میلگردها ممکن است در داخل قطعه یا بصورت میلگردها یی در درز بین دو قطعه مجاور بعد از نصب قطعات و قبل از بتن ریزی و یا ملات ریزی در کارگاه یا حالتی بین این دو اجرا شوند.
* کلاف بندی در ساختمان های پیش ساخته باید به منظور تامین موارد زیر انجام شود.
* جلوگیری از گسیختگی زنجیره ای از طریق مشارکت در تعادل جدید پس از گسیختگی موضعی یک عضو باربر.
* متصل نمودن قطعات منفرد قائم و افقی به یکدیگر و تبدیل آنها به دیافراگم های صلب در رفتار فضایی سازه برای انتقال بارهای جانبی.
* جلوگیری از ایجاد ترک های بزرگ ناشی از تکیدگی بتن و آثار مربوط به تغییرات دما، رطوبت و بارگذاری های نامتعادل از طریق یکنواخت کردن تغییر شکل ها.
* جذب نیروهای ناشی از خطاهای احتمالی هنگام نصب و اختلاف سطح بین تکیه گاه ها.
انواع کلاف ها
کلاف ها در سازه های بتنی پیش ساخته به سه دسته تقسیم می شوند.
* کلاف های داخلی در تراز هر طبقه
* کلاف های محیطی در تراز هر طبقه
* کلاف های قائم در ارتفاع کل ساختمان
کلاف های داخلی در تراز هر طبقه، در دو جهت عمود بر هم بدون قطع شدگی امتداد دارند و در ا نتها به کلاف های محیطی که در پیرامون آن طبقه امتداد دارند مهار می شوند. کلاف های محیطی در تراز هر طبقه، بطور پیوسته و در اطراف کل ساختمان ایجاد می شوند. کلاف های قائم در ارتفاع کل ساختمان، بطور پیوسته از شالوده تا آخرین طبقه ادامه دارند و در هر طبقه در کلاف های افقی و محیطی آن طبقه مهار می شوند. در طرح سازه های بتنی پیش ساخته ممکن است پیش بینی یک یا چند نوع از کلاف های گفته شده مو رد پیدا نکند.
گسیختگی زنجیره ای
منظور از گسیختگی زنجیره ای فرو ریختن پشت سر هم قطعات پس از گسیختگی موضعی یک عضو باربر است. در ساختمان های متشکل از صفحات بزرگ، در صورتی که اتصالات ویژه بین صفحات دیوار و کف وجود نداشته باشند، احتمال پدیدار شدن گسیختگی زنجیره ای در اثر گسیختگی موضعی بسیار است. گسیختگی موضعی ممکن است بدلایل زیر اتفاق بیافتد.
* از بین رفتن اتصال صفحات و در رفتن یک دیوار باربر خارجی ساختمان از زیر بار.
* از بین رفتن اتصال یا گسیختگی برخی از دیوارهای باربر داخلی.
* از بین رفتن اتصال صفحات کف یا سقف تحت اثر بارهای قائم پیش بینی نشده .
برای جلوگیری از گسیختگی زنجیره ای در این سازه ها باید روشی مبتنی بر منطق مهندسی برای کنترل و محدود نمودن دامنه خسارات در سازه های صفحه ای اتخاذ شود.
رواداری ها
رواداری های مجاز باید در هنگام تولید و نصب قطعات پیش ساخته با توجه به بی دقتی های احتمالی اجرایی تعیین شو د این خطاها با تحلیل آماری از خطاهای اندازه گیری شده یا پیش بینی شده بیان میشوند. ابعاد قطعات پیش ساخته، براساس سازگاری رواداری های منظور شده توسط طراح، که در تناسب با دامنه دقت در تولید و نصب قطعات اختیار شده اند، تعیین می شوند. در طرح قطعات و سازه های پیش ساخته باید آثار رواداری ها ملحوظ شوند.
قطعات پیش ساخته
طرح قطعات پیش ساخته بتنی باید بر اساس ر و ش های طرح اعضای بتن آرمه ، مطابق آیین نامه بتن ایران و بخش های الحاقی آن انجام شود . ایمنی و قابلیت بهره برداری قطعات نیز با توجه به مسائل خاصی که در تولید، جابجایی و نصب اینگونه قطعات وجود دارد، بررسی میشود.
قطعات مرکب
قطعات مرکب عبارتند از اعضای بتن آرمه ای که از یک عضو بتن آرمه پیش ساخته به اضافه بتنی که درجا ریخته می شود، تشکیل میشوند. این قطعات را در صورتی که نیروی مماسی بین دو سطح تماس آنها از طریق اصطکاک یا ادوات برشی منتقل شود، می توان بعنوان یک قطعه بتن آرمه همگون تلقی، با توجه به ویژگی های کرد. طرح اینگونه قطعات بصورت پیش ساخته یا درجا علاوه بر ضوابط نشریه شماره ۳۸۸ مصالح مورد استفاده مانند مقاومت ، تکیدگی، وارفتگی و تغییر شکل پذیری، انجام می شود.
قطعات دانه تسبیحی
قطعات دانه تسبیحی عبارتند از اعضا یا قطعات بتن آرمه پیش ساخته ای که به روش پس کشیدگی به همدیگر متصل می شوند. طراحی این قطعات پیش ساخته بر اساس ضوابط مربوط به قطعات بتنی پیش تنیده صورت می گیرد.
نشیمن گاه ها و نواحی تکیه گاهی
رفتار نواحی تکیه گاهی باید با فرضیات طرح و رفتار مورد انتظار اتصالات مطابقت داشته باشد . یکپارچگی تکیه گاه با عضو پیش ساخته باید به وسیله آرماتوربندی و محدود نمودن تنش های موجود در این ناحیه با کارگذاری صفحات زیرسری و مشابه آن انجام شود. برای مقابله با نیروهای احتمالی افقی یا خمشی که در ناحیه تکیه گاه بر اثر تغییرات دما، وارفتگی یا تکیدگی بتن یا برون محوری های پیش بینی نشده و غیره پدید می آیند، باید تمهیدات لازم از قبیل قابلیت لغزش یا چرخش یا آرماتوربندی مناسب در این ناحیه پیش بینی شود.
اجزای مدفون در بتن قبل از بتن ریزی
در طرح این ا جزا باید ا مکان انتقال مناسب نیروها ، بین آنها و قسمت بتنی قطعه پیش ساخته ، مقادیر رواداری ها و نیز آسیب های محتمل در حین حمل و نصب برای اجزایی که از قطعه پیش ساخته بیرون آمده اند، مانند تغییر شکل و یا کنده شدن از قطعه، مدنظر قرار گیرند.
اجزای قابل کارگذاری در بتن پس از بتن ریزی
در صورت وجود محدودیت های اجرایی با تصویب مهندس مسوول ، می توان اجزای کم اهمیتی که از بتن بیرون می زنند یا برای بازرسی بصورت نمایان باقی می مانند را در حالی که بتن هنوز در حالت خمیری است در بتن کارگذاشت، مشروط بر اینکه :
* اجزای کارگذاری شده به قلاب شدن یا بسته شدن به آرماتور داخل بتن نیازی نداشته باشند.
* تا زمانی که بتن در حالت خمیری است، اجزای کارگذاری شده در موقعیت صحیح خود نگه دا شته شوند.
* در اطراف اجزای کارگذاری شده ، بتن کاملاً متراکم شود
انواع قطعات پیش ساخته و ضوابط طراحی آنها
قطعات شالوده پیش ساخته
شالوده های پیش ساخته بتنی باید قادر به انتقال بارهای قائم ، لنگرها و برش های افقی از ستون ها به خاک زیرین خود باشند . در اتصال بین ستون و شالوده، چنانچه از طریق گلدانی های ایجاد شده در شالوده انجام شود، فضای گلدان باید به مقدار کافی بزرگ باشد تا بتوان بتن یا مواد پرکننده را در اطراف و زیر ستون براحتی ریخت و متراکم نمو د . در این شالود ه ها فرض می شود که انتقال بارهای قائم از ستون به شالوده، توسط سطح زیرین ستون صورت می گیرد مگر در حالتی که سطح تماس جانبی ستون و دیواره گلدان به نحوی مناسب زبر شد ه یا کلیدهای برشی در آنها تعبیه شده باشند . تلاش های ناشی از لنگرهای خمشی و نیروهای برشی را می توان از طریق دیواره های این شالوده ها جذب نمود.
ستون های پیش ساخته
ضوابط طرح و محا سبه ستون های بتنی پیش ساخته از نظر کلی باید مطابق با ضوابط مشروح در آیین نامه بتن ایران در مورد قطعات فشاری و ستون ها باشد. علاوه بر موارد مذکور توجه و رعایت موارد زیر در مورد ستون های پیش ساخته الزامی است.
* ستون های بتنی پیش ساخته در صورتی که بطور افقی تولید و جابجا شوند، باید با توجه به نیروها و لنگرهای اضافی مربوط با احتساب ضریب ضربه مناسب طراحی شوند.
* جزییات خاص آرماتوربندی در دو سر ستون ها با توجه به احتمال شکاف برداشتن آن ضرورت دارد.
* کف ستون های فلزی باید با توجه به بارهای هنگام برپایی و بارهای بهره برداری طراحی شوند . این کف ستون ها باید به میلگرد های اصلی ستون مهار شوند. مهاری لازم باید با در نظر گرفتن بارهای وارد به کف ستون ها طرح شود.
تیرهای پیش ساخته
تیرهای بتنی پیش ساخته معمولاً بصورت ساده روی دو تکیه گاه طرح می شوند و باید در برابر بارهای افقی ناشی از باد، بارگذاری های نامتعادل، خطاهای احتمالی هنگام نصب یا ضربه ، با اعمال تمهیدات کافی در نواحی تکیه گاهی مقاوم شوند. ضخامت هیچ یک از اجزای تیر نباید کمتراز ۵۰ میلیمتر باشد.
قطعات سقف پیش ساخته
* قطعات پیش ساخته سقف با مقاطع مختلف از جمله مقاطع مستطیلی توپر، سوراخدار، U شکل، Tشکل و T مضاعف ساخته می شوند.
* این مقاطع با توجه به مقاومت، پایا یی، تغییر شکل های دراز مدت و مقاومت در برابر آتش سوزی انتخاب می شوند. ضخامت کلی یا بال مقطع بتن آرمه باید با توجه به مقاومت در برابر سوراخ شدگی، توزیع عرضی بارها و حداکثر افتادگی مجاز تعیین شود.
* در صورتی که سقف ها، مرکب از قطعات پیش ساخته موازی و مجاور همدیگر باشند باید از اختلاف افتادگی قطعات مجاور در اثر بارهای وارده، از طریق تامین پیوستگی بین قطعات جلوگیری شود.
سیستم های سقف های پیش ساخته
هدف از ایجاد سیستم سقف در ساختمان های پیش ساخته تامین موارد زیر است.
* تحمل بار دهانه ها
* توزیع عرضی بارها
* توزیع بارهای جانبی بین عناصر مقاوم با عملکرد دیافراگم افقی
* مقاومت در برابر بارهای تصادفی که احتمال دارد بر سقف یا تکیه گاه ها اثر کنند.
طراحی هر یک از سقف های پیش ساخته مرکب از دال پیش ساخته کف با بتن درجا ، سقف های توپر از نوع بتن آرمه با بتن سبک، سقف های سوراخدار بتنی با بتن رویه یا بدون آن، سقف های تیرچه و بلوک ، سقف های U شکل ، T شکل یا به شکل TT پیش ساخته ، با بتن درجا یا بدون آن، باید با توجه به موراد مذکور د رنشریه شماره ۳۸۸ صورت گیرد.
درزهای طولی بین قطعات مجاور
درزهای طولی بین قطعات پیش ساخته سقف باید چنان سازمان داده شوند که با تحمل برش های قائم و طولی در صفحه خود، از بی نظمی های ناشی از تغییر شکل های نامساوی حاصل از اختلاف سربار و غیره جلوگیری کنند . برش بین دو قطعه را می توان با درزهای سازمان یافته دندانه ای یا تعبیه آرماتور دوخت با مهار کافی یا یک دال بتنی رویه درجا با پیوندهای مکانیکی منتقل کرد.
توزیع عرضی بار
توزیع عرضی بار بین دو قطعه مجاور تحت بارهای بهره برداری، باید با ایجاد درزهای طولی که دارای قابلیت تحمل برش باشند یا با ایجاد کلاف های بتن ریزی شده درجا، در جهت عمود بر جهت دهانه ها، تامین شود.
سقف های مرکب با نیم دال پیش ساخته
این نوع س قف متشکل یک دال بتن آرمه تحتانی ، آرماتوربندی دوخت بین دال تحتانی و بتن رویه درجا و احتمالا مواد غیر سازه ای که برای ایجاد سوراخ داخل سقف به کار برده می شوند، است.
دیوارهای پیش ساخته
دیوارهای پیش ساخته باربر ممکن است به صورت یک لایه باربر و یا بصورت چند لایه (ساندویچی ) ساخته شوند . در لایه باربر دیوارهای پیش ساخته باید حداقل از میلگردهایی موضعی در گوشه ها و شبکه آرماتور در سطح خارجی برای کنترل آثار ناشی از تکیدگی و تغییرات دما استفاده شود. دیوارهای پیش ساخته باربر چندلایه از یک لایه داخلی باربر و یک لایه عایق حرارتی و یک لایه بتنی خارجی تشکیل می شود.
لایه خارجی باید بطور مستقل قابلیت تغییر شکل داشته باشد در غیر این صورت آثار تغییر شکل های ناشی از تغییرات دما و تکیدگی باید در نظر گرفته شوند. چنانچه دیوارهای چند لایه بصورت مرکب در نظر گرفته شوند، این فرض باید با آ زمایش یا تحلیل ثابت شود. متصل کننده های لایه های داخل و خارج نیز باید از فلز مقاوم در برابر خوردگی انتخاب شوند.
سیستم های متعارف سازه ای پیش ساخته
سیستم های دیواری
سیستم های دیواری از به هم پیوستن تعدادی دیوار که در تراز هر طبقه با سقف هایی که عملکرد دیافراگم افقی را انجام می دهند، تشکیل می شود. سقف ها ممکن است متکی بر دیوار ها (سیستم دیوار باربر ) یا تیر و ستون، باشند. در هر دو حالت پایداری سازه در برابر بارهای جانبی، توسط سیستم دیوار تامین می شود. اتصالات به صورت قائم و افقی متشکل از بتن یا ملات هستند و در صورت نیاز در داخل آنها میلگرد قرار داده می شود. تحلیل سیستم برای بارهای قائم ، جانبی و گسیختگی موضعی باید به صورت مجزا انجام شود و هنگام طر ح ، ایمنی سازه در برابر آثار مجموع آنها بررسی شود . مقاومت در برابر بارهای جانبی می تواند بوسیله دیوارهایی که روی یکدیگر قرار گرفته و در یک یا دو امتداد عمود بر هم استقرار یافته اند، تامین شود.
سیستم های خطی (تیر و ستون)
سازه ساختمان هایی که از قطعات خطی تشکیل شده اند، براساس یکی از سه مدل سازه ای زیر طرح می شود.
1. قاب خمشی
2. ستون های پیوسته طره
3. قاب ساده همراه با دیوارهای باربر
دیوارهای باربر را می توان با مدل های ۱ و ۲ ترکیب کر د . معمو لاً در همه مدل ها، سقف ها به عنوان یک دیافراگم افقی در مقاومت همکاری می کنند. در این سیستم، اتصالا ت، در تحلیل سازه باید با فرض مفصلی بودن در برابر بارهای جانبی و با قبول مدل واقعی سختی در عملکردهای دیگر سازه وارد محاسبه شوند.
اتصالاتی که صلب فرض شوند، باید درجا بتن ریزی شوند یا کاملاً با جزییات اتصال قاب درجا بتن ریزی شده، مشابه باشند . در غیر اینصورت باید مقاومت خمشی و سختی آنها در نامناسب ترین شرایط توسط آزمایش های دقیق ثابت شده باشند. در این آزمایش ها بخصوص باید اثر بارهای نوسانی و تغییرات داخلی سازه بر اثر جمع شدگی بتن و تغییرات دما تعیین شوند.
تولید قطعات پیش ساخته در شرایط کارخانه ای و کنترل کیفی
قطعات پیش ساخته بتنی در کارخانه یا در محل کارگاه در شرایط کارخانه ای تولید می شوند. مراحل تولید شامل آماده سازی مواد اولیه و قالب ها، استقرار آرماتور ، قلاب حمل و دیگر ملحقات لازم در داخل بتن ، اختلاط و حمل بتن، بتن ریزی و مرتعش نمودن آن ، حفظ و مراقبت و پروراندن بتن ، قالب برداری و در نهایت انبار نمودن قطعات است.
مراحل فوق باید چنان طراحی و سازماندهی شو ند که روند مستمر تولید با هدایت و نظارت متخصصین ذیربط ایجاد شود. دراین روند، مکانیزه کردن، سرعت بخشیدن، اقتصادی نمودن و کنترل کیفیت فرآورده ها، همچنین بهبود شرایط کار و به حداقل رسانیدن آثار جوی هنگام تولید مدنظر هستند. این مراحل باید با فرضیاتی که هنگام طرح و محاسبه ساختمان ( از نظر مقاومت ها و بارگذار ی های هنگام تولید ) منظور شده اند، هماهنگ باشند.
اگر تکنولوژی ساختمان را به معنی وارد شدن صنعت در ساختمان¬سازی بگیریم، از حدود سال47 تکنولوژی ساختمان وارد ایران شد
صنعت ساختمان و پروژه های عمرانی به گواهی آمار و ارقام، از لحاظ سرمایه و حجم نیروی انسانی درگیر، بزرگترین صنعت در کشور می باشد. رشد سریع جمعیت و افزایش تقاضا، نیاز به کاهش زمان تحویل پروژه¬های عمرانی و کاهش زمان برگشت سرمایه سرمایه گذاران و عواملی از این قبیل باعث شده اند تا ضرورت ایجاد تحول در شیوه های سنتی صنعت ساختمان روزبه روز بیشتر شود. روش "سازه¬های پیش¬ساخته سبک" که یکی از تکنولوژی های نوپا در عرصه ساخت و ساز¬های عمرانی در کشور است موضوع مصاحبه شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران با مهندس احمدی، معاونت اجرایی موسسه سازه¬های پیش¬ساخته سبک (SAP) است. در زیر نکات مهم آن ملاحظه می¬گردد:
صنعت ساختمان در جهان در حدود صد تا صدوده سال قدمت دارد و شروع آن به زمانی برمی¬گردد که اولین تیرهای بتونی به صورت T شکل، تولید صنعتی شده و قطعات بتونی با اشکال مختلف در مقیاس صنعتی تولید شد.
اگر تکنولوژی ساختمان را به معنی وارد شدن صنعت در ساختمان¬سازی بگیریم، از حدود سال47 تکنولوژی ساختمان وارد ایران شد و اوج آن زمانی بود که ساختمان¬سازی به صورت شهرک¬سازی در بعضی از شهرهای بزرگ مثل اصفهان(مجتمع ذوب آهن)، اهواز، تبریز، تهران و برخی دیگر از شهرها شروع شد. این صنعت بیشتر از کشورهای اروپایی مانند آلمان، هلند، انگلیس و فنلاند به ایران وارد شد.
تکنولوژی سازه های پیش ساخته سبک
تنوع تکنولوژی¬های ساختمان بسیار زیاد است و هر کدام ویژگی¬ها و قاعدتاً محدودیت¬های خاص خود را دارند. سیستم سازه¬های پیش ساخته سبک را حدود 34 سال پیش یک آمریکایی ابداع کرد. مرحله صنعتی شدن آن 5 تا 6 سال به طول انجامید. عمده¬ترین شرکت¬هایی که در دنیا این تکنولوژی را به کار می¬گیرند، شرکت E.V.G اتریش و شرکت¬های 3D Panel و RAM در آمریکا می¬باشند. توجه زیاد صنایع اروپایی به تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساخته سبک به خاطر مشکلاتی بود که در سایر تکنولوژی¬های پیش¬ساخته وجود داشت. به طور مثال تکنولوژی Large Panel با وجود سرعت بالا و کارخانه¬ای بودن آن، با مشکل ضعف اتصالات روبروست و همچنین وزن سنگین ساختمان یک معضل جدی در این تکنولوژی به شمار می¬رود. حمل¬ونقل قطعات سنگین بتونی، این فرآیندها را دشوار می¬کند. در زلزله¬ای که چند سال پیش در ترکیه اتفاق افتاد، ساختمان¬های زیادی که در آنها از تکنولوژی Large Panel استفاده شده بود به دلیل ضعف اتصالات تخریب شدند.
در تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساخته سبک، اتصالات به صورت یکپارچه است (دیوار به دیوار، سقف به دیوار و دیوار به پی). بر خلاف روش Large Panel که اتصالات به صورت کام و زبانه است، در روش سازه¬های پیش ساخته سبک، اتصالات به صورت جوش نقطه¬ای است و به جای اینکه ابتدا قطعات سنگین بتن در کارخانه ساخته شده و بعد به هم متصل شوند، ابتدا سازه به صورت شبکه¬های میلگردی که بین آنها(بین دو شبکه میلگرد) یک لایه فوم پلی¬استایرن قرار می¬گیرد ساخته می¬شود و پانل¬های سبک در محل احداث ساختمان به فنداسیون جوش داده می¬شود و همچنین دیوارها و سقف به هم جوش داده می¬شوند و ساختمان با پانل¬های سبک برپا می¬شود. سپس در همان محل دیوارها و سقف و محل، اتصالات به صورت همزمان بتن پاشی می¬شوند. بتن از طریق پمپ، با فشار هوا به پانل¬ها پاشیده می¬شود که اصطلاحاً آن را "شات کریت" گویند.
این روش باعث یکپارچگی در اتصالات شده، استحکام و پایداری ساختمان را در مقابل نیروهای دینامیکی حاصل از زلزله یا طوفان افزایش می¬دهد.
بنابراین دلیل انتخاب روش سازه¬های پیش ساخته سبک استفاده از امتیازات برتر آن نسبت به سایر تکنولوژیهای پیش ساخته موجود است که هنوز هم از این مزایا برخوردار است.
البته همانند صنایع دیگر، در این صنعت هم ممکن است نوآوری¬هایی در دنیا دیده شود. اما با توجه به شرایط اقلیمی، فرهنگی و اجتماعی، روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک، مناسبترین روش برای ایران تشخیص داده شده است. به طور مثال تکنولوژی¬های جدید قیمت مسکن را خیلی بالا می¬برند که این با نیاز اغلب مردم ما به خانه¬های ارزان¬قیمت سازگار نیست ولی روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک قیمت را بالا نمی¬برد.
کانکسها انواع متفاوتی دارند
کسقف ضربی کُرمیت به علت اجبار در استفاده ار مصالح فشاری از زمان های قدیم استفاده از طاق قوسی متداول بوده و به همین جهت استفاده از سیستم طاق ضربی نیز به عنوان نوعی طاق قوسی رواج داشته است. وجود اشکالات عمده در عملکرد سقف های ضربی با تیرآهن مانند عدم ایجاد یک دیافراگم مناسب بین ستون ها و مصرف زیاد فولاد در مقایسه با مقدار باربری ، باعث شد تا در سال 1356 با ارائه طرحی بهینه " سقف ضربی کُرمیت " نسبت به اصلاح این سیستم اقدام گردد. در سیستم طاق ضربی کُرمیت وجود بتن روی سقف می تواند یک دیافراگم مناسب بین ستون ها ایجاد کند و همچنین به علت بازبودن جان تیرچه ها مقدار زیادی در مصرف فولاد صرفه جویی می شود. ساندویچ پانل ها : برای اینکه بدانید ساندویچ پانل چیست باید دو یا یک لایه عایق فشرده است که از دوطرف به دو لایه ورق محدود شده است . ماده عایق باید بسیار نرم و سبک و دارای خواص فیزیکی خاص باشد.ساندویچ پانل ها به دو گروه سقفی و دیواری تقسیم می شوند که با پلی اورتان ، پلی استایرن و پشم سنگ تولید می شوند و جایگزین بسیار مناسبی برای دیوارها و تیغه های آجری و سفالی می باشندسقف تیرچه و بلوک کُرمیت ا متداول شدن سقف های تیرچه و بلوک سنتی برخی از مشکلات سیستم طاق ضربی مرتفع شد. اما این سقف ها مشکلات دیگری را به همراه خود پدید آوردند که عمده ترین آنها ضرورت استفاده از شمع بندی در زیر سقف است. شمع بندی علاوه بر دست و پاگیر بودن هزینه زیادی را نیز بر ساختمان تحمیل می کند. در سال 1363 با استفاده از بلوک کُرمیت به جای طاق ضربی که قبلا" در این سیستم بعنوان قالب ثابت بکار می رفت عملا" سقف تیرچه وبلوک کُرمیت وارد بازارشد. این سقف به علت خود ایستا بودن تیرچه ها نیازی به شمع بندی ندارند و به همین علت از سرعت اجرای بسیار بالایی برخوردار می باشد. اجرای این سقف بر روی اسکلت های فولادی بتنی و دیوارهای باربر امکان پذیر می باشد. کانکس ساندویچ پانل چه تفاوتی با کانکس های معمولی دارد؟تفاوت کانکس ساندویچ پانل با کانکس های دیگر در نوع عایق آن می باشد. این تفاوت ها ذکر شده کانکس ساندویچ پانل از عایق تزریقی پلی اوریتان استفاده می شود اما در کانکس معمولی از عایق پلی استایرن استفاده می شود که عایق تزریقی پلی اوریتان عایقی حرارتی می باشد که در مقابل سرما، گرما و رطوبت خیلی مقاوم تر از پلی استایرن است.
ویژگی های مهم روش سازه های پیش ساخته سبک
الف) مقاومت در برابر زلزله
در مناطق زلزله خیز مانند ایران، یکی از پارامترهای مهم در ساختمان¬سازی کاهش وزن ساختمان است. چرا که نیروهای زلزله با وزن ساختمان نسبت مستقیم دارد. بنابراین تکنولوژی انتخاب شده باید دارای جهت¬گیری کاهش وزن باشد. بر خلاف شیوه سازه¬های پیش¬ساخته سبک در سایر سیستم¬های پیش¬ساخته دیگر، اتصالاتشان اکثراً به صورت مفصلی و لولایی است و دارای وزن سنگین هستند. تنها در این روش است که با 8 سانتیمتر بتن می¬¬توان نیروهای ساختمان 4 طبقه را در طبقه همکف تحمل کرد. وزن نهایی ساختمان با این روش، نسبت به روش¬های پیش¬ساخته دیگر و همچنین ساختمان¬های بتنی، 25 درصد کاهش می¬یابد؛ یعنی در هنگام زلزله 25 درصد نیروی کمتر به ساختمان وارد می¬شود. امروزه سبک¬سازی ساختمان یکی از شعارهای اصلی در صنعت مسکن است.
ب) انعطاف پذیری در تولید و امکان حفظ جلوه های معماری اسلامی و ایرانی
مساله مهم دیگر در صنعت ساختمان حفظ ملاک¬¬های فرهنگی و جلوه¬های معماری اسلامی و ایرانی در طراحی و نماسازی ساختمان¬هاست. انحناهای موجود در گنبدهای مساجد، نقش¬¬ و نگارهای ایرانی و اسلیمی و سایر موارد از نشانه¬های معماری اسلامی و ایرانی است که در روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک می¬توان آنها را حفظ کرد. چرا که می-توان پانل¬های سبک مورد استفاده را به هر طرح دلخواه درآورد و پس از نصب آنها در محل خود، بتن¬پاشی روی آنها انجام داد. روش سازه¬های پیش ساخته سبک، حتی ساخت گنبدهای بزرگ را که به دلیل زیادی وزن، دشوار است آسان-تر¬ می¬کند چرا که در این روش وزن سازه¬ها بسیار کاهش می¬یابد در حالی که مقاومت و استحکام آنها بالاتر میرود.
ج) ایمنی در ساختمان
بحث ایمنی، از مهمترین مسائل صنعت ساختمان است چرا که با سلامتی انسان¬ها سر و کار دارد. در ساختمانهای سنتی چون ستونها و اسکلت فلزی، قسمت اعظم بار ساختمان را تحمل می¬کنند. با کنار رفتن یک تیر یا ستون، کل ساختمان به طور ناگهانی فرو می¬ریزد. در روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک چون به جای استفاده از اسکلت فلزی، از شبکه¬های میلگردی که در تمام سطوح دیوارها توزیع شده¬¬¬اند استفاده می¬شود، فروریزی ناگهانی پیش نمی¬آید. چرا که اتصالات و مواضع تحمل بار به صورت یکپارچه در تمام ساختمان وجود دارند.
د) صرفه¬جویی¬های ملی و سایر مزایای ناشی از کاربرد روش سازه¬ها پیش¬ساخته سبک
اگر به صرفه¬جویی¬هایی که کوچک به نظر می¬رسند، در مقیاس ملی نگاه کنیم، به ارقام بالایی تبدیل می¬شوند که می¬تواند نقشی حیاتی در رشد و شکوفایی کشور ایفا کند. در زیر به مزایای ناشی از کاربرد تکنولوژی سازه¬های پیش¬ساخته سبک در صنعت ساختمان اشاره می¬شود:
1- کاهش متوسط میزان کاربرد میلگرد فولاد از 38 کیلوگرم در ساختمان¬هایLarge Panel و ساختمان سنتی به 34 کیلوگرم در روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک
2- کاهش استفاده از سیمان در هزینه¬های تمام شده ساختمان
3- ده درصد کاهش در هزینه تمام¬شده ساختمان
4- کاهش وزن ساختمان(بطور مثال فقط در بحث استفاده از فولاد 12 کیلوگرم در هر متر مربع زیربنا، کاهش وزن دیده میشود

5- کاهش زمان برگشت سرمایه از حدود 2 سال در شیوه سنتی به 5 الی 6 ماه در روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک
6- کاهش ضایعات مواد اولیه و استفاده بهتر از منابع ملی
7- صرفه¬جویی در مصرف انرژی(به دلیل عایق بودن دیوارها، ناشی از کاربرد پل¬استایرن در پانل¬ها
8- افزایش عمر ساختمان و افزایش استحکام آن
9- ایمنی بیشتر ساختمان در برابر زلزله
10- کاهش میزان آلودگی¬های صوتی محیط
از محدودیت¬های روش سازه¬های پیش¬ساخته سبک آن است که فعلاً این روش تنها تا 4 طبقه در کشور قابل انجام است. البته در دنیا تا 8 طبقه نیز از آن استفاده شده اس
فناوری سازه های سبک ( LSF )
این سیستم یکی از شیوه های مدرن اجرای سازه می باشد که استفاده از آن از سال 1950 در برخی از کشورها از جمله کانادا آغاز گردید، ولی استفاده گسترده از آن از سال 1990 مورد توجه قرار گرفت. کارخانه های این سیستم در ایران برای اولین بار در سال 1385 راه اندازی شد. (تاییدیه فنی از مرکز تحقیقات دارد و بعنوان فناوری نوین رسما معرفی شده است
اصلی ترین عامل در این سیستم مقاطع فولادی جدار نازک است.
این مقاطع ،مقاطع فلزی سرد نورد شده است که با استفاده از ورقهای فولادی گالوانیزه نازک ، شکل دهی می شوند.
کاربرد
ویلاها ،ساختمانهای مسکونی ، اداری،صنعتی تا سه طبقه ، هتل ها ، هتل آپارتمانها ، ساختمانهای مدارس و دانشگاهها ، رستورانها و …(ودر ساختمانهای 3 تا 9 طبقه نیز توسط سیستمهای ترکیبی قابل اجراء است . )
مزایا ی مقاطع
اغلب مصالح مورد استفاده در این سیستم و کل مصالح پرتی قابل بازیافت هستند.
مقاوم در مقابل خوردگی ، کج شد گی و ایجاد ترک
متوانند با طولهای دقیق مورد نیاز سفارش داده شوند
مصالح مورد نیاز برای ساخت این سیستم حداقل 60% سبک تر از مصالح مرسوم هستند
جهت گیری این سازه به سمت تکنیک پانل های پیش ساخته است که دیوارهای ساختمان در محل کارخانه و تحت شرایط کنترل شده مونتاژشده و سپس به محل سایت جهت نصب منتقل می گردند.
در زمان شکل دهی و ساخت ، یک سری سوراخهای استاندارد در جان این مقاطع ایجاد می نمایند که عبور دادن سیم ها و لوله ها از داخل این سوراخها باعث ایجاد تسهیل در نصب سیستم های تاسیساتی در داخل دیوار می گردد.
وزن این سیستم سازه ای در مقایسه با سیستم سنتی حدود 30% آن می باشد.
با توجه به وزن کم این سیستم ، فونداسیون مورد نیاز بصورت شناژ فقط در زیر دیوارهای باربر با حداقل ابعاد مورد استفاده در فونداسیونها میباشد و در زیر دیوارهای داخلی از یک دال بتنی به ضخامت حدود 10 سانتیمتر استفاده می شود

مزایای سیستم سازه های فولادی سبک LSF
– کاهش مصرف فولاد
با توجه به استفاده ازمقاطع ساخته شده با ورق های با ضخامت کم و همچنین کاهش بارهای مرده ساختمان وزن اسکلت سازه حدود 30 الی 40 درصد کاهش می یابد.
– امکان افزودن طبقات به ساختمان موجود با توجه به وزن نسبتا پایین تر این سیستم با در نظر گرفتن تمهیداتی امکان افزایش طبقات ساختمان فراهم می گردد
– سهولت در مونتاژ و تفکیک اجزا
اتصالات اعضا در این سیستم در کارگاه بصورت پیچ و پرچ بوده و به سادگی امکان مونتاژ و تفکیک حاصل می گردد.
– سرعت بالای اجرا
بدلیل ساخت و آماده سازی پانل ها در کارخانه ، عملیات نصب در کارگاه از سرعت قابل قبولی برخوردار است.( یک ویلا بصورت کلید در دست 2 تا 3 ماه

دوست محیط زیست
در سازه های چوبی برای احداث یک ساختمان نیاز به قطع تعداد زیادی درخت می باشد، همچنین برخی از مصالح ساختمانی قابل بازیافت نمی باشد ولی در این سیستم اسکلت فولادی کاملا قابل بازیافت بوده و همچنین برای تولید سازه می توان از فولاد بازیافت شده استفاده نمود.( سالانه حدود 435 میلیون تن فولاد در جهان بازیافت می شود که معادل 150 برج ایفل در روز می باشد

انعطاف پذیری در طراحی
طرح معماری برای این سیستم دارای محدودیتی نمی باشد و قابلیت طراحی سازه برای معماری خاص با بازشوهای مختلف وجود دارد

– امکان استفاده در کنار سایر سیستم ها
– امکان عبور سیستم های تاسیساتی از داخل پانل ها
– مقاوم در برابر زلزله وسختی بالا ( بار های جانبی توسط تعداد زیادی از دیوارها تحمل می شود
– دقت بسیار بالا در زمان تولید قطعات اسکلت و حذف خطاهای نیروی انسانی در زمان اجرا
– امکان اجرای پروژه در کلیه فصول و در شرایط جوی مختلف
– افزایش ایمنی و انضباط در کارگاه
– مقاومت بالا در مقابل زنگ زدگی و خوردگی (شرایط محیطی شمال و جنوب کشور ،عمرمفید بیشتر
– کیفیت بالا و یکنواختی محصول نهایی (کارخانه و تکنسین فنی
– برخورداری از استانداردهای جهانی مصرف انرژی
– حمل و نقل آسان (حتی برای نقاط صعب العبور
– امکان تولید انبوه
– تطابق فرهنگی محیط داخل و نما با ساختمانهای سنتی (امکان اجرای رنگ ، کاغذ دیواری و…ودر سطوح خارجی انواع نماها
– عملکرد صوتی خوب و برخوردار از استانداردها و ضوابط ضد آتش

سیستم کف ساختمانی در سازه های فولادی سبک LSF

معایب دیوارهای تر
– وزن بسیار زیاد و در نتیجه نیاز به فونداسیون و سازه قوی تر و همچنین جذب نیروی زلزله بیشتر
کند بودن عملیات ساخت
ضایعات زیاد و پرت مصالح
ایجاد آلودگی و گرد و خاک زیاد در هنگام ساخت و تخریب
عدم کنترل کیفیت مصالح متصل کننده (ملات) در زمان ساخت اتصالات ضعیف و احتمال ریزش هنگام زلزله و افزایش خسارت جانی و مالی
مزایای پوشش ها و دیوارهای خشک
– سبک بودن
– سرعت در نصب
– فرایندی تمیز و عاری از گرد و خاک
– مقرون به صرفه و اقتصادی (بدلیل سبکی، دوام و حمل و نقل آسان و نصب سریع
– طراحی انعطاف پذیر
– ایمن در برابر زلزله (بدلیل وزن سبک و سیستم های نگهدارنده مناسب

آلترناتیو های مختلف برای اجزای سیستم دیوارها ، کف ها ، سقف ها ، درو پنجرها

پوشش دیوارها ی داخلی : بعد از قرار دادن عایق صوتی و حرارتی بین stud های دیوار ، از پانل های گچی به ضخامت 15 میلیمتر برای پوشش آنها در هر طرف استفاده می شود .(سطح پانلها را بعد از تنظیم و بتونه کاری ، میتوان رنگ ، کاغذ دیواری ، پوشش های چوبی و پلاستیکی نمود
پوشش دیوارها ی خارجی : ابتدا از یک لایه تخته سه لا به ضخامت 15 میلیمتر استفاده شده و روی آن کلیه نماها قابل اجرا است ( انواع پلاستر ها ، نمای آلومینیومی ، پانل سیمانی و…

پوشش کف ها
– کف طبقه همکف : استفاده از یک دال بتونی به ضخامت 10 سانتیمتر و اجرای سرامیک ، کفپوش و ..
– کف طبقات : بعد از نصب joist های طبقه ، میتوان از سیستم های زیر استفاده کرد.
1 – نصب تخته سه لا به ضخامت 15 میلیمتر و ( عایق حرارتی و صوتی بین آنها ) واجرای ملات ماسه سیمان و سرامیک یا کفپوش و…
2 – اجرای کفپوش و سرامیک با استفاده از چسب ( حذف ملات ماسه و سیمان
3 – استفاده از ورق های سینوسی با ضخامت 0/8 میلیمتر به جای تخته سه لا (ونصب عایق حرارتی و صوتی بین آنها ) ومش بندی با آرماتور 8 و بتن ریزی به ضخامت 8 سانتیمتر و اجرای سرامیک یا کفپوش

پوشش سقف ها
سقف این نوع ساختمانها در دو نوع تخت و یا شیبدار اجرا می شود .
سقف های تخت
.1اجرای تخته سه لا روی joist های سقف ، ملات شیب بندی و لایه ایزوگام .2در صورت تردد کم روی سقف ( با توجه به کاربری ساختمان ) ،حذف ملات شیب بندی و انجام ایزوگام روی تخته سه لا . .3استفاده از ورق های سینوسی روی joist ها ، مش بندی ، لایه بتن به ضخامت 8 سانتیمتر ، ملات شیب بندی و ایزوگام
سقف های شیب دار
.1نصب تخته سه لا روی سازه و اجرای سقف سفالی .2استفاده از ساندویج پانل ها روی سازه های سبک .3استفاده از ورق های فلزی و یا سفال های رنگی روی سازه ( مانند سایه بانها (

در و پنجره ها
در این سیستم از نظر نوع در و پنجره هیچگونه محدودیتی نداشته و می توان از انواع آنها استفاده کرد.
Pvc ، upvc ،چوبی ، آلومینیومی با شیشه های دوجداره یا تک جداره.

مراحل مختلف اجرای سیستم LSF

.

.

.

.

.

.

.

.

.

انواع سازه های پیش ساخته عبارتند از:
سازه پیش ساخته سازه LSF – سازه پیش ساخته سوله – آلاچیق پیش ساخته – سازه پیش ساخته کانکس – ویلا , ساختمان پیش ساخته – سازه چادری- سقف متحرک – دیوارپیش ساخته بتنی – کانال پیش ساخته بتنی
سازه پیش ساخته سازه LSF :
سازه پیش ساخته فولادی سبک یا به زبان لاتین LSF یک سازه پیشرفته است که با استفاده از پیچ های سرمته ای ، بولت ها در محل مورد نظر پیاده سازی می شود.
سازه پیش ساخته سوله :
یکی از سازه های پیش ساخته عمرانی سوله می باشد.این سازه پیش ساخته فلزی دارای یک سقف شیب دار فلزی است که بر اساس نوع خواسته شده طراحی و ساخته می شود.
آلاچیق پیش ساخته :
یکی دیگر از بنا های پیش ساخته آلاچبق است که یک نوع بنای سبک و قابل انتقال می باشد.
سازه پیش ساخته کانکس :
کانکس یک نوع سازه پیش ساخته ی اتاقک مانندی است که برای زندگی موقتی مانند کار در ساختمان و یا مکان موقتی مورد استفاده قرار می گیرد.
ویلا , ساختمان پیش ساخته :
ویلا پیش ساخته نوعی سازه آماده می باشد که از جنس های مختلف مانند ویلا پیش ساخته چوبی ویا فلزی دارای امکانات رفاهی جهت زندگی طراحی و ساخته می شود.
سازه چادری:
سازه های چادری ویا سازه های پارچه ایی یا به عبارتی سازه های غشایی نوعی سازه مدرن و جدید به حساب می آید.
سقف متحرک :
یک نوع سازه پیش ساخته می باشد که در مکان هایی مانند استدیوم های ورزشی،استخر های خانگی،حیاط، پاسیو ها کاربرد دارد.
دیوارپیش ساخته بتنی:
این نوع دیوار ها معمولا از جنس بتن می باشند و به صورت اماده در اختیار مصرف کننده قرار می دهند.
کانال پیش ساخته بتنی :
کانال های هدایت آب که به صورت آماده می باشند .جنس آنها از نوع بتن می باشد.
سیستم ساختمانی پیش ساخته بتنی در جوامع مختلف با بهره گیری از تکنولوژی های نوین با استفاده از دستگاهها و تجهیزات پیشرفته و نیروی کارآمد و با تجربه در انبوه سازی مسکن و ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم در سال ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ در اروپا و سپس در نقاط دیگر جهان گسترش یافت. در این سیستم قطعات بتنی بر اساس نقشه ها و قطعات موردنظر به صورت پیش ساخته از کارخانه سازنده به کارگاه حمل می گردد. قطعات پیش ساخته به طور کلی در سه دسته قطعات سقف و دیوار و قطعات متفرقه تولید می شوند.
ویژگی های معماری
در طراحی معماری این سیستم، با توجه به پیش ساخته بودن قطعات محدود چندانی از نظر ابعاد و تناسبات وجود ندارد. در این سیستم به دلیل استفاده از تیرهایی با مقطع I شکل می توان دهانه های بزرگ تا ۱۸ متر را پوشش داد. در نتیجه از لحاظ معماری انعطاف پذیری بالایی وجود دارد و می توان فضای داخلی را به نحو دلخواه تقسیم بندی کرد
سیستم سازه ای
پایداری سیستم سازه ای در این سیستم به یکی از دو روش زیر تامین می شود: سیستم قاب خمشی با اتصالات گیردار (صلب): در این سیستم بین تیر و ستون گیرداری کامل وجود دارد. اکثر ساختمانهایی که با این سیستم طراحی و اجرا می شوند دارای قاب خمشی با اتصالات گیردار هستند. سیستم قاب با اتصالات ساده (مفصلی) همراه با مهاربندی یا دیوار برشی: که مهار بندی قاب ساده به یکی از روش های زیر صورت می گیرد:
* مهاربندی فلزی
* دیوار برشی پیش ساخته
* دیوار برشی بتن درجا
انواع اتصالات در سیستم قاب خمشی اتصال صلب
در این نوع اتصال زاویه بین تیر و ستون همیشه ۹۰ درجه است. اجرای اتصال صلب با پیش بینی اجزا و قطعات مورد نیاز بر روی ستون ها و تیرها و تکمیل آن در زمان نصب قطعات و اجرای سیستم سازه ساختمان، امکان پذیر می شود.
اتصالات در سیستم قاب ساده
اتصال ستون به پی
این اتصال بوسیله پیچ هایی که صفحات فولادی نصب شده در انتهای ستون های بتنی را به پی متصل می کند، اجرا می شود. روش دیگر این اتصال با قرار دادن ستون در حفره های درون پی و بتن ریزی اطراف آن (روش مته ای) اجرا می شود.
اتصال ستون به ستون
این اتصال می تواند به روش کام و زبانه یا با استفاده از صفحات فولادی در طرفین محل اتصال اجرا گردد.
اتصال تیر به ستون
این اتصال با استفاده از نبشی و صفحات فولادی که از قبل به صورت پیش ساخته روی تیرها و ستون ها تعبیه شده و در محل نصب گشته و اجرا گردد.
اتصال سقف به تیر
اتصال سقف به تیر به طور معمول به صورت تر و با استفاده از میلگردهایی که از قبل در قطعات سقف و تیر پیش بینی شده است، اجرا می گردد. با اضافه کرده میلگردهای طولی برای به هم پیوستن میلگردهای پیش بینی شده در قطعات تیر و سقف و بتن ریزی فاصله بین این دو قطعه، در محل اجرای ساختمان اتصال سقف به تیر تکمیل می شود.
اتصال سقف به سقف
در این روش بتن ریزی فاصله بین قطعات سقف که با استفاده از میلگردهای کلاف کننده در لبه قطعات و میلگردهای متصل کننده انجام می شود، امکان یکپارچگی و اتصال قطعات سقف را فراهم می آورد
مراحل اجرا
مراحل اصلی اجرای سیستم پیش ساخته بتنی عبارتند از:
تولید قطعات در کارخانه
تولید قطعات پیش ساخته شامل مراحل آماده سازی قالب، فولادگذاری، بتن ریزی و عمل آوری است. عملیات پیش تنیدگی نیز در صورت لزوم انجام می گیرد. عملیات پیش تنیدگی باعت کاهش ارتفاع تیرها می گردد. یکی از محاسن این سیستم امکان کنترل کیفی بهتر مراحل مختلف اجرا قبل از بتن ریزی است. به طورکلی روش های مختلف تولید این قطعات عبارتند از: تولید قطعات بصورت درجا و تکی تولید قطعات بصورت درجا و چندتایی تولید قطعات با استفاده از جابه جایی شاسی یا پالت جابه جایی با نقاله تولید خطی
حمل قطعات به محل اجرای ساختمان
نصب قطعات و تکمیل اتصالات
روش اجرا
سیستم پیش ساخته بتنی به یکی از دو روش زیر اجرا می شود:
اجرای ساختمان به روش خطی (تیر و ستون
در این روش اجرا اجزای تشکیل دهنده سازه ساختمان شامل پی، شناژ، ستون و تیر و سقف به صورت پیش ساخته بوده و اتصالات قطعات آن از نوع تر است. اتصال قطعات به وسیله اجرای بتن در فاصله بیت دو قطعه و با استفاده از میلگردهای پیش بینی شده در لبه قطعات و میلگردهای متصل کننده ای که قبل از بتن ریزی اتصال نصب می شوند، صورت می گیرد.
اجرای ساختمان به روش دیواری
در این روش اجزای تشکیل دهنده سازه ساختمان، شامل پی نواری، پانل های دیوار و سقف به صورت پیش ساخته هستند. اتصالات این روش از نوع پیچ و مهره و در برخی موارد اتصال تر می باشد. کلیه باز شوهای در و پنجره و هر نوع داکت تاسیساتی و حتی محل کلید و پریز و لوله های برق از قبل پیش بینی شده و در کارخانه اجرا می گردد.
ویژگی های سیستم از نظر تاسیسات مکانیکی و الکتریکی
در این سیستم، جاگذاری اجزای تاسیساتی (لوله های آب و فاضلاب، کلید و پریزهای برق، دودکش ها و کانال های تهویه) در درون قالب دیوار و قبل از بتن ریزی انجام می شود که این امر سبب یکپارچگی دیوارها می شود و نیازی به عملیات تخریب و ترمیم مجدد دیوارها برای نصب تاسیسات الکتریکی و مکانیکی نیست.
ویژگی های سیستم از نظر مصرف انرژی
صرفه جویی در مصرف انرژی در این سیستم همه در مرحله حمل و نقل اتفاق می افتد. در هنگام حمل قطعات و مصالح صرفه جویی عمده ای به دلیل کاهش دفعات تردد واقع می شود. همچنین در مراحل نصب سازه، عملیات اجرایی بسیار آسان تر از سیستم های متداول است که سبب کاهش انرژی مصرفی در مرحله اجرا می شود.
ویژگی های سیستم از نظر عایق بندی صدا
در اکثر مواقع دیوارهای ساخته شده با پانلهای بزرگ تامین کننده شرایط مورد نظر از لحاظ عایق بندی صدا نیست. با لایه های پلاستوفوم در بدنه دیوارها، ساختمان از عایق حرارتی و صوتی مطلوبی برخوردار می گردد.
ویژگی های سیستم از نظر تاثیرات زیست محیطی
عدم تولید زباله ساختمانی در محل اجرای پروژه. تنها ماده اولیه که برای محیط زیست زیانبار است سیمان می باشد در این روش، که چون در کارخانه از آن استفاده می شود آن را به طور سیستمی کنترل کرد. این سیستم از لحاظ عمر سازه ای در ردیف ساختمانهای با عمر بالا قرار دارد که این نکته ای مثبت برای محیط زیست است هرچند از نظر غیرقابل بازیافت بودن امری نامطلوب برای محیط زیست است.
کاربردهای مناسب
ساختمان مسکونی با طبقات محدود، پارکینگ طبقاتی، سالن های صنعتی، سالن های ورزشی، کارگاه، کارخانه و سالن های صنعتی، دیوارهای محوطه، پل ها و تقاطع های غیر همسطح، قطعات خاص مانند پناهگاهها، سقف سالن های با دهانه های بزرگ وانواع قطعات نما.
محدودیت ها
نیاز به وجود کارخانه تولید کننده قطعات پیش ساخته با ظرفیت بالا. در پروژه های مسکونی در مقیاس انبوه سازی از نظر زمان و هزینه مناسب است اما در پروژه های مسکونی کوچک مقیاس دارای توجیه کافی نیست و مورد استفاده قرار نمی گیرد.
الزامات طراحی و اجرا
رعایت منظم بودن ساختمان در پلان و ارتفاع طبقات. شالوده بتن در این سیستم باید به صورت بتن درجا استفاده گردد. در تمامی محورهای عمود بر تیرهای نیمه پیش ساخته، تامین یکپارچگی سقف به وسیله حداقل یک کلاف بتن مسلح درجا الزامی است. طراحی و اجرای عناصر کششی به همراه میله های مهارکننده مناسب در محل اتصال پانل سقف پیش ساخته به یکدیگر و همچنین پیرامون بازشوها الزامی است. رعایت تمهیدات لازم متناسب با شرایط اقلیمی و محیط های خورندهالزامی است.امروزه برای کنترل و اجرای پروژه های ساخت از ابزارهای نوین همچون مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM استفاده میکنند که علاوه بر مزایایی همچون بهبود بهره وری و کاهش هزینه ها به موفقیت پروژه نیز منجر میشود.
سازه فضاکار
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 سازه ها از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می شوند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه های مشابهی گفته می شود که شامل شبکه ها، طاق ها، برج ها، شبکه های کابلی، سیستم های پوسته ای و غشایی، سازه های تا شونده و ترکیبات کش بستی می شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه های 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 سازه ای گفته می شود 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 سازه های فضاکار می توان از داربست هایی که برای نگهداری چادرهای انسان های آغازین بکار می رفت نام برد. از جمله قدیمی ترین چادرهای انسان های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می توان اشاره کرد. کاربرد سازه های شبکه ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن های 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 سازه ای در کنار هم سازه هایی محکم و سبک ساخت. می توان گفت کاربرد عملی و توسعه یا فته سازه های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آن ها موجود است مجذوب این گروه از سازه ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم ها آغاز گردید.
کاربرد:
قاب های فضایی در ساختمان های امروزی کاربرد زیادی دارند. این نوع از قاب ها بیشتر در سقف هایی با دهانه های بزرگ در ساختمان های مدرن تجاری و صنعتی دیده می شوند.
سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی که در آن ها احتیاج به پوشش دهانه های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:
آشیانه هواپیماها، سالنهای کارخانه ها، پوشش استادیوم های ورزشی، باشگاه های ورزشی، پارکینگ های طبقاتی، مراکز فرهنگی وتفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاههای راه آهن، ترمینال ها و اهداف بسیار دیگربکار می رود. سیستم های سازه های فضاکار در سازه هایی چون دکل های انتقال نیرو، برج های مخابراتی، برج های ذخیره آب، بشقاب های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند.
انواع:
سازه های فضاکار به دو روش تقیسم می شوند:
• انواع سازه های فضاکار از نظر مصالح
• انواع سازه های فضاکار از نظر ساختار
سازه های فضاکار از نظر مصالح:
• سازه های فضاکار فولادی:
فولاد پر کاربردترین ماده در ساخت سازه های 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.
• سازه های 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.
• سازه های فضاکار چوبی:
چوب به عنوان یک ماده اولیه در قرون وسطی جهت پوشش سقف بکار می رفت. استفاده از چوب های ورقه ای جهت ساخت این سازه ها، یک روش اقتصادی فراروی ساخت این سازه ها قرار داد. گنبدهای چوبی در پوشش سالن های مدارس و سالنهای ورزشی بسیار متداول است.
اجزای تشکیل دهنده:
• گره ها:
شاید می توان گفت که اصلی ترین قسمت در سازه های 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 سازه های فضاکار، پروفیل هایی در اندازه و مقاطع مختلف می باشند. بیشترین مقاطع بکار رفته در سازه های فضاکار مقطع دایره ای، به صورت توپر یا توخالی ومقاطع نبشی یا قوطی است.
• تکیه گاه ها:
شکل و موقعیت تکیه گاه ها در سازه های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آن ها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه گاه ها در این سیستم ها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه گا ه ها به پی منتقل می گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیل های تو پر و سنگین تشکیل می دهند.
سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه های آن در دو جهت گسترش یافته اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه ها از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پایین (مشابه میله های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می گردند. سازه فضاکار، به مجموعه سازه های مشابهی اطلاق می شود که شامل شبکه ها، طاقها، برجها، شبکه های کابلی، سیستمهای پوسته ای و غشایی، سازه های تا شونده و ترکیبات کش بستی می شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه های فضا کار است.
یک قاب فضایی یا سازهٔ فضایی، عبارت است از سازه ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه هایی که در یک الگویهندسی در کنار هم قرار گرفته اند. قاب های فضایی برای پوشش دادن دهانه هایی که تکیه گاه کم تعدادی دارند به کار می روند. چون در قاب های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب های فضایی می شود.
اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رودکه این دو اصطلاح از لحاظ کلمه ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه ای اطلاق می شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.
بررسی کلی

نتیجه گیری
با توجه به اینکه قطعات سازه ای سیستم پیش ساخته بتنی در کارخانه تولید می شوند، همواره استفاده از چنین روشی مستلزم وجود کارخانه تولید کننده و ظرفیت کافی برای تولید قطعات مورد نظر است. از سوی دیگر این سیستم یک روش مناسب صنعتی برای تولید ساختمان محسوب می شود و به طور خاص در پروژه های انبوه سازی به عنوان یک روش مطلوب از نظر زمان و هزینه قابل استفاده می باشد

منابع
1. گلابچی (محمود) و دیگران، فناوری های نوین ساختمانی، انتشارات دانشگاه تهران، 1392
2. ستوده بیدختی، امیرحسین، 1393، مقدمه ای بر کاربرد مدل سازی اطلاعات ساختمان BIM درمدیریت پروژه های ساخت، اولین کنفرانس ملی شهرسازی، مدیریت شهری و توسعه پایدار، تهران،
3. https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85_%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D9%85%D8%A7%D9%86%DB%8C_%D9%BE%DB%8C%D8%B4%E2%80%8C%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D9%87_%D8%A8%D8%AA%D9%86%DB%8C – cite_ref-4 ستوده بیدختی، امیرحسین،حسین،بهرامی 1394، استفاده از مدل سازی اطلاعات ساختمان،ساخت وساز ناب و تحویل یکپارچه پروژه جهت موفقیت پروژه، دومین کنفرانس ملی مهندسی سازه ایران، تهران، انجمن مهندسی سازه ایران،
4. دکترمحمودگلابچی، درک رفتار سازه ها، انتشارات دانشگاه تهران، ۱۳۹۱
5. ا رهایی، "ا، استراتژیی های پایدار در زراحی سازه های فضاکار"، دومین کنفرانس ملی سازه های فضاکار، دانشگاه تهران ،۱۳۸
6. کاوه، علی _ ثروتی، همایون، شبکه های عصبی مصنوعی دربهینه سازی سازه ها، مرکزتحقیقات ساختمان ومسکن
7. تحقیقات گروه سازه های فضاکار دانشگاه علم وصنعت ایران دانشکده عمران
8. عشقی صنتی، "ح، نگاهی به فناوری های جدید"، نشریه آبادی، شماره.
9. رهایی، "ا، استراتژیی های پایدار در زراحی سازه های فضاکار"، دومین کنفرانس ملی سازه های فضاکار، دانشگاه تهران ،1389
10. "نمونه پروژه های سازه فضایی". fazaarya.com
11. تحقیقات گروه سازه های فضاکار دانشگاه علم وصنعت ایران دانشکده عمران

طراحی و ساخت سازه های فضا کار و خانه های پیش ساخته

7