به نام خدا
سازه های پوسته ای،چادری و عنکبوتی
سازه های پوسته ای
در بیشتر موارد با استفاده از بتن مسلح ساخته می شوند به همین دلیل سازه های بتن پوسته ای نیز نامیده می شوند.ضمن آن که پوسته ها در طبیعت از متنوع ترین فرم هایی هستند که در دنیای فیزیکی اطراف ما یافت می شوند. واژهٔ پوسته تداعی کنندهٔ اشکال موجود در طبیعت مانند تخم پرندگان، پوستهٔ نرم تنان می باشد. این لغت یک نمود ذهنی با دو ویژگی ویژه را مجسم می سازد:
پوسته ها محکم و منحنی شکل اند
سطوح صاف و مسطح هرگز در بهترین حالت (یک سلول یا جعبه)، نمی توانند یک پوسته را تشکیل دهند.
عملکرد کلی پوسته ها
یک ورق کاغذ، به طور عادی در دست خم می شود و حتی توانایی تحمل وزن خود را هم ندارد، اما اگر به قسمت میانی کاغذ اندکی فشار وارد شود، به طوری که گوشه های آن کمی رو به بالا خم شوند، این فرم علاوه بر وزن خود، مقداری بار اضافی را نیز تحمل می کند. این افزایش ظرفیت تحمل بار توسط سازه، به دلیل استفاده از فرم مناسب است. انحنای رو به بالا، سختی و ظرفیت تحمل بار کاغذ را افزایش می دهد، زیرا این فرم موجب می شود مقداری از مصالح دور از مرکز ثقل جسم قرار بگیرد، بنابراین با خم کردن ورق کاغذ مقاومت خمشی جسم افزایش می یابد.
پوسته،سازه ای نازک با سطح منحنی می باشد که بارها را بصورت کشش، فشار و برش به تکیه گاه ها منتقل می نماید.سازه های پوسته ای مشابه طاقهای سنتی می باشد با این تفاوت که سازه ی پوسته ای در برابر نیروهای کششی مقاوم می باشد.اغلب پوسته ها ی معماری از بتن مسلح ساخته شده اند همچنین از تخته ی چند لایی ،فلز پلاستیک های شیشه ای مسلح هم استفاده می شود.پوسته ها به علت شکل منحنی خود مقاومت خوبی در برابر بارهای گسترده ی یکنواخت در سازه هایی مانند سقف دارند اما مقاومت این نوع سازه به علت نازک بودن،در برابر خمش های ناحیه ای که ازطریق بارهای متمرکزتولید شده قابل توجه نمی باشد
انواع پوسته
پوسته ها بر اساس:
نوع شکل گیری
فرم
هندسه
طبقه بندی می شوند. در این تقسیم بندی هدف ارائه رفتار و عکس العمل های یکسان در گروه های مختلف پوسته هاست.
۱)تقسیم بندی از نظر نوع شکل گیری
پوسته ها از نظر شکل گیری به پوسته های دورانی((چرخش (فیزیک))) و پوسته های انتقالی((Transational)) تقسیم می شوند. در پوسته های دورانی، شکل گیری پوسته ناشی از دوران یک منحنی حول یک محور و در پوسته های انتقالی ناشی از انتقال یک منحنی در طول یک خط یا یک منحنی است.
۲)تقسیم بندی از نظر فرم
پوسته ها از نظر نوع انحنای پوسته به دو گروه پوسته های سین کلاستیک و پوسته های آنتی کلاستیک تقسیم می شوند. پوسته های سین کلاستیک دو منحنی دارند و خطوط انحنا در هر جهت آن ها یکسان است. پوسته های آنتی کلاستیک((زین اسبی))انحنای مضاعف و خطوط انحنا در جهت های مخالف دارند.
۳)تقسیم بندی از نظر هندسه
به
پوسته های قابل توسعه
پوسته های غیر قابل توسعه
تقسیم می شوند
۳-۱)پوسته های قابل توسعه
پوسته هایی هستند که بتوان سطح هندسی آن ها را بدون ایجاد بریدگی، تنش یا تغییر شکل به شکل صفحهٔ مستوی در آورد. مانند پوسته های استوانه ای.
پوسته های گهواره ای که فقط در یک جهت انحنا دارند و از دوران یک منحنی در طول مسیر مستقیم شکل می گیرند، پوسته های قابل توسعه اند. در این پوسته ها اغلب از اشکال نیم دایره و سهمی استفاده می شود و تکیه گاه ها فقط در گو شه ها هستندو در جهت طولی و در جهت انحنا دهانه را می پوشانند
پوسته های قابل توسعه خود به چند بخش تقسیم می شوند:
الف) پوسته های استوانه ای
که این خود به
پوسته های استوانه ای کوتاه
پوسته های استوانه ای بلند
تقسیم می شود
ب) پوسته های متقاطع
که این خود به
پوسته های متقاطع دو بخشی
پوسته های متقاطع چند بخشی
مخروط ها و شبه مخروط ها
تقسیم می شود.
پوسته های استوانه ای
در طبیعت به ندرت یافت می شود. می توان به فرم لوله ای ساقهٔ گیاهانی مانند بامبو اشاره کرد. جز اصلی تشکیل دهندهٔ استوانه، شکل کلی پوسته است. یک ورقهٔ کاغذ به طور طبیعی تقریباً قادر به هیچ گونه مقاومتی در مقابل خمش نیست، اما با لوله کردن مقاومت آن بیشتر می شود.
۱-الف-۱-۳)پوسته های استوانه ای کوتاه
این نوع پوسته ها اغلب در گوشه ها دارای تکیه گاه هستند و در یکی از دو جهت یا ترکیبی از هر دو جهت عمل می کنند. اولین مورد استفاده از این نوع پوسته ها، عملکرد پوسته به عنوان دال است که فاصلهٔ بین قوس ها را می پو شاند، در این حالت هر انتها را می توان به وسیلهٔ یک قوس سخت و مقاوم کرد. دومین روش برای آن که لبهٔ طولی پایین تر به وسیلهٔ یک تیر سخت شود، آن است مه از پوسته های نازک تر که مانند مجموعه ای از قوس های مجاور هم رفتار می کنند و فاصلهٔ بین تیرهای کناری را می پو شانند، استفاده کرد
پوسته های استوانهای کوتاه که به عنوان:(الف)فاصله بین قوسها با دال پوشانده شده است،(ب)مجموعهای از قوسهای مجاور هم که فاصله ی بین تیرها ی کناری را پوشانده اند.مقایسه این دو با (ج)طاق استوانه ای که باید در طول پایه،تکیه گاه ممتد داشته باشد،رفتار کند
۲-الف-۱-۳)پوسته های استوانه ای بلند
این نوع پوسته ها اغلب در گوشه ها دارای تکیه گاه هستند و مانند تیرهای بزرگ در جهت طولی عمل می کنند، در نتیجه تنش ها در این گونه پوسته ها مشابه تنش های خمشی در یک تیر است. بخش بالایی در سر تا سر طول پوسته تحت فشار است در حالی که بخش پایینی تحت کشش می باشد.
پوسته ی استوانه ای بلند مانند تیری که فاصله ی بین دو تکیه گاه را می پوشاند رفتار می کند.افزایش تنش فشاری در بالا و تنش کششی پوسته در پایین پوسته اتفاق می افتد.
نسبت دهانه به ارتفاع در پوسته های استوانه ای بر روی مقدار تنش تاثیر داشته و آن را افزایش میدهد. همچنین افزایش این نسبتها میزان پوشش در دهانه ی بزرگ را افزایش می دهد.اگر ارتفاع از دهانه در این پوسته بیشتر باشد ارتفاع فشار تحتانی کاهش پیدا کرده و نیروی کششی در بالا امکان ایجاد پوسته ی با ضخامت کمتر را فراهم می کند. در تئوری بهترین نسبت دهانه به ارتفاع در حدود 2 می باشد،که حداقل حجم بتن و فولاد مصرفی را نیاز دارد.در عمل از نسبت های 6 تا 10به سبب ملاحظات فنی و حداقل ضخامت مورد نیاز و با توجه به قوانین ساختمانی یا ساختمانهای ساخته شده،معمول تر است.
شرایط لبه ها
سختی پوسته در دو انتهای و لبه ی طولی با مقاومت در برابر رانش بیرونی در نظر گرفته می شود. نمودار تنش برای پوسته های استوانه ای بلند،همانطور که مشاهده می کنید تنشهای فشاری و کششی بر هم عمودند فاصله ی بین خطوط تنش اشاره به تمرکز تنش در آن ناحیه دارند
۱-ب-۱-۳)پوسته های متقاطع دو بخشی
تقاطع راست گوشهٔ پوسته های دو بخشی با مقطع دایره ای شکل نوعی تاق پهار بخشی را ایجاد می کند که قسمت مقعر ایجاد شده میان بخش های متقاطع با یک منحنی تا خورده قابل مقایسه است.
۲-ب-۱-۳)پوسته های متقاطع چند بخشی
چندین تقاطع با بخش های بیشتراست. اگر تعداد بر آمدگی ها (خط الراس ها) از خط القعرها بیشتر باشد، نتیجه، ساختار گنبدی شکل خواهد بود.
۳-ب-۱-۳)مخروط ها و شبه مخروط ها
سطوح مخروطی با حرکت یک خط صاف بر روی خط صاف دیگر و یک منحنی به دست می آیند. این حقیقت که مخروط ها انحنای دوگانه دارند و با استفاده از خطوط صاف ساخته می شوند به طور طبیعی آن ها را برای طراحی پوسته ها مناسب می سازد.
۳-۲) پوسته های غیر قابل توسعه
مانند پوسته های کروی
سقف های پوسته ای
سقف های هستنند منحی وممکن است در یک و یا دو جهت انحنا داشته باشند با ترکیب این سقف ها میتوان حجم زیبای را خلق نمودوازطرفی این سقف ها قادر به تحمل بارهای سنگین هستنند بنابراین امکان پوشش دهنه های بزرگ وجود داردبا توجه به خمیری بودن آنها میتوان فرم دلخواه را طراحی واجرا نمود امروزه با پیشرفت تکنولوژی در تمام علوم وبوجودآمدن نرم افزارهای کامپیوتری قادریم طراحی ومحاسبات این سقف ها را بدقت انجام دهیم از طرفی امکان شبیه سازی این سقف ها قبل از ساخت وجود داردفرودگاه بین المللی جان اف کندی که بین سالهای 1956و1962 ساخته شد یکی از کارهای موفق ارو سارینن است این سقف پوسته ای یکی از شاهکارهایمعماری است که درنوع خود بی نظیر است حجم تندیس گونه این فرودگاه نتنها مورد استقبال بازدید کنندگان قرار گرفت بلکه موردتحسین صاحبنظران واقع گردید.
.
یکی از بنیان گذاران سقف های پوسته ای هاینس ایسلراست این مهندس که در سوئیس متولد شده اولین فرم پوسته رابوجودآورد این مهندس مبتکر پارچه ها را به شکل منحنی خم میکرد وسپس این پارچه های خم شده را مرطوب نموده و آنرا درفصل زمستان آویزان میکرد تا کاملا یخ بزنند وبا وارونه کردن آنها توانست مطالعاتی در مورد سقف های پوسته ای انجام دهدوی باین نتیجه رسیداشکالی که از هندسه ساده تشکیل شده باشند نسبت به اشکال غیر هندسیمقاوم ترند
سازه های پوسته ای پیش ساخته
Precast Reinforced Concrete Shells
سیستم ها در یک تقسیمبندی کلی در گروه سازههای سه بعدی قرار میگیرند. سازههای سهبعدی با مواد و مصالح مختلف مانند فولاد، آلومینیوم، چوب، بتن، کامپوزیتهای مسلح فیبری و یا ترکیبی از این مواد را شامل میشود.این سازهها به سه گروه تقسیم میشوند:
الف- سازههای سه بعدی پیوسته که شامل اجزایی مانند دالها و پوستهها میشود.
ب- سازههای سه بعدی مشبک که شامل عناصر طولی جدا از هم میباشد.
ج- سازه های سه بعدی دو گانه که شامل ترکیبی ار اجزای جدا و پیوسته است.
انواع کاربریهای این سازه درمعماری را میتوان با استفاده ازسقفهای پوستهای پیشساخته به نحوه مطلوب طراحی و اجرا کرد. بعنوان مثال برای کاربری مسکونی میتوان انواع پلانهای معماری را طراحی کرد،ضمن آنکه سرعت و سهولت اجرای چنین طرحهایی را در حداقل زمان و با هزینه قابل مقایسه با سایر روشها فراهم سازد. همچنینبرای استفاده بیشتر از زمین میتوان با استفاده از سازههای پوستهای پیشساخته در دو طبقه اجرا کرد.با استفاده از سازههای پوستهای پیشساخته میتوان دهانههای 10 تا 15 متر را با پوسته بتنی به ضخامت 20 تا 30 سانتیمترپوشاند. در طرحهایی که ابعاد بیشتری مورد نیاز است مانند مدرسه، نمایشگاه، درمانگاه، رستوران و… میتوان از ترکیب دو یا چند سازه پوستهای پیشساخته برای پوشش فضاهای مورد نظر دهانه استفاده کرد.
پایداری سازهای این سیستم با استفاده از رفتار پوستهای در برابر نیروهای ثقلی و بارهای جانبی تامین میشود.انتقال بار در پوسته بتنی توسط مکانیزم غشایی انجام میگیرد. در صورت ایجاد تقسیمات درونی به فضاهای محدود سقف فضاهای داخلی پوستهها بر روی دیوارها باربر تکیه میکنند پنجرهها هم میتوانند به صورت بازشوهایی در دیوارها قرار گیرند. دیوارهای زیر سقف در برابر بارهای جانبی به صورت دیوار برشی عمل میکند و ضوابط طراحی آن همانند دیوارهای باربر است.
مزایای این سیستم: سرعت و سهولت ساخت، ایجاد فضایی بدون ستون، زیبایی و جذابیت فرم، عملکرد مناسب در برابر نیروهای زلزله،امکان ترکیب و ایجاد فرمهای متنوع و صرفه جویی در مصرف انرژی است.
معایب این سیستم: عدم امکان اجرا در طبقات متعدد، عدم استفاده بهینه از فضاها به دلیل شکل دایرهای و عدم سازگاری با محیط زیست به دلیل استفاده از بتن.
گنبد پوسته ای سین پلاستیک
از دوران یک خط منحنی حول یک محور گنبد بوجود می آید که شناخته ترین آن گنبدهایی به شکل کره می باشد که از دوران یک دایره حاصل شده است. قسمتهای عمودی پوسته،خطوط قوسی طولی (نصف النهار)و قسمتهای افقی پوسته،بصورت دایره های موازی می باشد. رفتار سازه:تنشهایی که در پوستهای گنبدی بوجود می آید از دو جهت می توان بررسی نمود.گنبدهای پوسته ای که زیر بار یکنواخت قرار می گیرند در طول قوسها(نصف النهار)درهر نقطه تحت فشار می باشند. در گنبدهای نیم کره ای،به علت اینکه خطوط قوسی آن بصورت نیم دایره می باشد در قسمت بالایی خود پایداری آنچنانی ندارشته و در قسمتهای پایینی تمایل به خمش رو به بالا دارند. در گنبدهای پوسته ای که در برابر کشش مقاوم می باشند،کمانش آنها توسط تنشهای کششی در طول خطوط حلقوی زیر زاویه ی 45درجه مهار می شود . گنبدهای پوسته ای نازک:در قسمت تحتانی (زیر زاویه 45 درجه از مرکز)تحت تاثیر فشار حلقوی هستند. گنبدهای پوسته ای عمیق :در قسمت تحتانی (زیر زاویه 45 درجه از مرکز)تحت تاثیر کشش های حلقوی و در قسمت فوقانی(بالای زاویه ی 45درجه از مرکز)تحت تاثیرکششهای حلقوی می باشند.البته این زوایا بسته به بارگذار متغییر است و در صورتی که فقط بار وزن گنبد وجود داشته باشداین زاویه به 38 درجه تقلیل پیدا می کند.گنبدهای بیضوی در بخشهای بالایی نسبت به بخشهای پایینی مسطح تر می باشد،در حین بارگذاری قسمت پایینی آن خمشی رو به بالا می گیرد که این خمش توسط حلقه های کششی مهار می شود
مقاومت رانشی گنبد پوسته ای سین پلاستیک
مانند قوسها تمام گنبدها دارای نیروی رانشی بیرونی می باشند.هرچند که گنبدهای مرتفع نیروی رانشی کمتری نسبت به گنبدهای کم ارتفاع با دهانه های مساوی دارند،اما در برابر همین مقدار جزئی باید مقاوم باشد.در گنبد مرتفع،مقاومت حلقوی کششی پوسته معمولا کافی می باشد،ولی در گنبدهای کم ارتفاع معمولا یک حلقه ی کششی به وسیله ی افزایش ضخامت گنبد در آن ایجاد می گردد(برای جای. دادن فولادهای کششی اضافی در پایه گنبد) از آنجایی که این حلقه های کششی در برابر رانش ذاتا مقاومت می نمایند به هیچگونه پشت بندی نیاز ندارند بنابراین گنبدها می توانند بر روی ساقه ی خود(یا حلقه ای از ستونها) بدون نیاز به دیوار حائل مقاوم بایستند.در حالتی که ستونها تکیه گاه ما باشند حلقه های کششی به عنوان تیرهای حلقوی می باشد که بین ستونها را پوشانده است
سالن سخنرانی کرسگ
(1955:کمبریج،ماساچوست،مهندس معمار:ارو سارنین و همکاران،مهنس سازه:امان و ویتنی) دارای حجم یک هشتم کره می باشد که روی سه نقطه قرار گرفته است.شعاع گنبد 34متر متر می باشد که ضخامت پوسته ی بتنی مسلح سازه 8.7 سانتیمتر می باشد که در تکیه گاه ها به علت تمرکز تنشها تا 50 سانتیمتر افزایش می یابد.لایه ای از فایبر گلاس به ضخامت 50میلیمتر به عنوان عایق حرارتی روی پوسته ی بتنی به کار گرفته است با این حال با استاندارد های داخلی مطابقت ندارد.برای ایجاد شرایط مناسب با عملکرد غیر سازه ای و آکوستیک لایه ی دیگری به ضخامت 50میلیمتر گنبد را پوشانیده است بنابراین تاثیر سازه ی پوسته ای با ملاحضات غیر سازه ای خنثی شده.
برای مقابله با نیروی رانشی بیرونی در پوسته های استوانه ای بلند،در محل اتصال قوسها پوسته ضخیم ترمی شودو از دیوار برشی و میل مهار همانطور که در تصویر مشاهده می کنید استفاده می گردد.لبه های بیرونی پوسته به عنوان یک تیر نازک برای انتقال رانش به تکیه گاه های انتهایی عمل می نمایند و برای ممانعت از خمیدگی سخت می گردند.در نقطه ی بر خورد پوسته های همجوار،هیچگونه سخت کننده ی عرضی نیاز نیست زیرا نیروهای رانشی در هر یک بوسیله ی بقیه ی موازنه می شود
ایجاد سطح
مخروط بوسیله حرکت رفت و برگشت یک طرف خط مستقیم در طول یک مسیر منحنی بوجود می آید (معمولا یک قوس مدور یا یک سهمی ) و حرکت رفت وبرگشت انتهای دیگر در طول یک خط مستقیم یا یک منحنی با خیز بیشتر ، شبه هذلولی ها (هایپار )با حرکت رفت و برگشت سهمی محدب در طول یک سهمی مقعر با همان انحنا بوجود می آیند .همان سطح میتواند با حرکت رفت و برگشت یک خط مستقیم در یک مسیر مستقیم در یک سمت و خط مستقیم دیگر (نسبت به خط اول مایل) ایجاد شود .هذلولی سهموی ها با چرخش یک خط مستقیم (مورب تحت یک زاویه ) حول یک محور عمودی ساخته می شوند. بخش عمودی عبور کننده از این محور ، یک هذلولی – سهموی است .
سطح تولید شدهه از مخروط بوسیله ی حرکت یک خط مستقیم در پول مسیر منحنی و دیگر انتها در طول خط مستقیم،توجه کنید که مقاطع بصورت قطری بریده شده اندو به خطوط مستقیم تولید شده (خط چین)منحنی شده و فرم زین اسبی کم ارتفاعی را ایجاد کرده.
پوسته های بی قاعده
طاقهای سنتی که بارها را فقط به وسیله تنش های فشاری نگاه میدارند. با فرم های منحنی طنابی که مستقیما به شرایط بارگذاری پاسخ می دهند،محصور شده اند . توانایی پوسته ها برای مقاومت کششی امکان ایجاد فرم های آزادتری را فراهم می سازد ،مادامی که اغلب پوسته ها در محاسبات عددی سطوح ایجاد شده متفاوت می باشند ،پوسته های نامنظم (فرم آزاد) می توانند جهت پاسخگویی به حس زیباشناسی و ملاحظات کاربردی وعملکردی طراحی شوند و باز هم از لحاظ سازه ای رضایت بخش باشند .به طور معمول چنین فرمهایی در عباراتی از فرمهای پوسته های غیر منظم (بی قاعده)شکل گرفته اند و تحلیل گردیده اند.
سازه های چادری
سازه های غشایی که سازه چادری یا سازه پارچه ای نیز نامیده می شود، زیرمجموعه ای از سازه های فضایی هستند و به دلیل سبکی، شفافیت و انعطاف در خلق فرم های زیبا و بدیع، گسترش روزافزونی در ساخت بناهایی با عملکردهای مختلف تجاری، اداری، ورزشی و… و یا به شکل سایه بان در فضاهای عمومی و شهری داشته اند.
ویژگی های مذکور ارتباط مستقیم با خواص مواد سازنده غشاهای این نوع سازه ها دارد. ساخت و تولید مواد کامپوزیت از الیاف و پلیمرها با طیف وسیعی از خواص فیزیکی، مکانیکی و سازه ای امکانات متعددی را پیش روی طراحان قرار داده است. این مواد دارای تفاوت هایی در اندازه، وزن و خواصی نظیر مقاومت گسیختگی، مقاومت در برابر ترک خمشی، انتشار آتش، گسترش پارگی و همینطور درجه شفافیت، دوام و ضمانتی که کارخانه سازنده می دهد، می باشند؛ بنابر این شناخت این ویژگی ها و تفاوت ها جهت انتخاب ماده مناسب از سوی طراحان و مهندسین، امری ضروری می نماید
تعریف سازه های چادری
غشا ورقه ای نازک ازماده است که تنها دربرابر کشش مقاومت دارد و دربرابر فشاروخمش هیچ مقاومتی ندارد، پارچه را می توان بهترین نمونه ازغشاهاوسازه چادری نام برد. سازه چادری از دو جزء تشکیل شده است؛
پارچه:پوسته کششی نازکی است که نیروی کششی را انتقال می دهد.
عناصر فشاری:قوس ها و ستون ها که نیروی فشاری را انتقال می دهند. لبهٔ چادر همواره تمایل به لرزیدن درمقابل نیروهای باد وسایرنیروهارا دارد، به همین علت معمولاً لبه چادررابه صورت مقعر می سازند که همواره درکشش باقی بماند واز پارگی آن جلوگیری شود
تاریخچه سازه چادری
اولین بنای واقعی معماری با این نوع سازه توسط ولادیمر شوخوف طراحی شدکه وی تمامی محاسبات کاربردی تنش ها وتغییر شکل های حاصل از تنش ها راتوسعه داد وپس از آن آنتونیوگائودی با معکوس کردن یک ساختار فشاری یک ساختار معلق کششی به دست آورد که درکلیسای ساگرافمیلیا ازآن استفاده کرد. وپس ازآن فرای اتو ازاین سازه در سقف استادیوم المپیک مونیخ۱۹۷۲ استفاده کرد
طراحی سازه های چادری
طراحی ساختمان با سازه چادری باطراحی ساختمان های ساده بسیار متفاوت می باشد درطراحی این سازه ها نمی توان ابتدا پلان بنارا کشید وسپس آن را اجرا کرد. دراین نوع سازه ها، ادرگام اول طرح اولیه ای متناسب با عملکرد ارائه می شود، درگام بعدی با ساخت ماکتی شکل کلی آن را پیدا می کنند وسپس به تحلیل کلی سازه می پردازند ودرنهایت تمامی جزئیات سازه را طراحی می کنند
مزایای سازه های غشایی
دوام وطول عمربالا در شرایط جوی مختلف
در هنگام آتش سوزی، باعث کاهش گسترش آتش سوزی می شود
می توان آن را متناسب با شرایط جوی هراقلیم طراحی کرد
سرعت اجرا بالا
وزن متوسط
دارای سطحی براق وصیقلی مناسب برای انعکاس اشعه های آفتاب وسایه اندازی خوب
رفتارسازه ای
سازه چادری ازجمله سازه هایی است که فرم سازه دقیقاً منطبق با عملکرد سازه می باشد. با طراحی این سازه ها به صورت یک سازه کابلی با انحنای مضاعف توانایی باربری وطول عمر این سازه هابسیار بالا می رود
تکیه گاه ها
درحالت کلی دراین نوع سازه ها غالباً چادرتوسط ستون مرکزی نگاه داشته می شود.(در این حالت برای جلوگیری از پارگی درپارچه ستون بصورت قارچی اجرا می شود). درحالت های دیگر از قوس ها، کابل های زنجیرواره، ترکیب سیستم فشاری وکابل های زنجیرواره نیز دیده می شود.
ترمینال حجاج جده
طراحان هتگام بازدید ازاین منطقه به این مسئله پی بردند که انسان های بدوی ساکن دراین منطقه آموخته بودند که زندگی درزیر سایه چتر درگرمای عربستان بهترازماندن در ساختمانی محصور وداغ می باشد وهمچنین به عقیده طراحان تهویه مکانیکی هوا ونورپردازی ساختمان موردنیاز ترمینال باتوجه به اوج استفاده دریک دوره کوتاه بسیارگرانقیمت می باشد. تمامی این دلایل معماران رابرآن داشت تا ازیک سقف پارچه ای نیمه شفاف وپخش کننده نور برای ترمینال استفاده کنند. این فرم طبیعی چادر، در شب باعث انعکاس نورها به بالا می شود ومانع از ایجاد خیره گی درشب می شود و فرم وارتفاع چادرهاازجریان طبیعی هوا برای ایجادسرما ازطریق تهویه بیرون ودرون از طریق بازشوهای مرکزی درتابستان بهره می برند. این چادرها سطحی بیش از ۴۳۰هزارمترمربع راپوشش می دهند. مدول اصلی یک پوسته چادری مربع شکل به ضلع ۳۹٫۴مترمی باشد
سازه های پارچه ای
نوعی جدیدی از سازه به شمار می آیند که در آنها با استفاده از پوسته های پارچه ای و صنعتی کاملا سبک ، سقفهایی با دهانه های بزرگ و به صرفه ایجاد می شود و بسته به موقتی یا دائمی بودن آنها ،به سازه های مختلفی تقسیم می گردند که خود این دسته ها نیز به به زیر شاخه هایی تقسیم می شوند. وزن سبک پارچه باعث می شود تا ما به پروفیل های فلزی سبکتری نیاز پیدا کنیم و همچنین به علت پیش ساخته بودن کل سیستم سقف ، کل زمان اجرای پروژه به طور قابل توجهی کاهش پیدا می کند . استفاده از این نوع سازه محدودیت زیادی ندارد و می تواند با توجه به شرایط محیطی مختلف ، نوع پوسته مصرفی را تطبیق داد . نوع خاصی از این سازه ، سازه های بادی یا هوانشین هستند که اصطلاحا air-support نامیده می شوند و امکان ساخت ورزشگاه های بزرگ را بدون نیاز به تیرو ستون فراهم ساخته اند. این سازه ها مصرف انرژی را کاهش داده و از مزایای دیگر استفاده از آن ها ، عدم آسیب پذیری سازه در مقابل آتش و زمین لرزه است که هر ساله تلفات زیادی را بر جوامع بشری وارد می سازند
سازه چادری کاوشکام
گروه تولیدی کاوشکام در سال 1384 با محوریت تولید سازه های فلزی تاسیس شد. پس از تجربه ای درخشان در صنایع فلزی و بتن پیش ساخته با حسن شهرت کسب شده در صنعت برق، مخابرات و پتروشیمی ، در داخل و خارج از کشور، با راه اندازی بخش جدید سازه چادری کاوشکام قدم به عرصه ای نوین گذاشته است. سازه چادری کاوشکام با استفاده از ظرفیت بالای صنایع فلزی کاوشکام در ساخت انواع سازه های فلزی با جمع آوری گروهی از مهندسین مجرب و متخصص در طراحی و اجراء سازه های چادری-کششی اعم از سایبان پارچه ای (سایبان چادری ) سقف پارچه ای ، سقف پارکینک پارچه ای ، آلاچیق ساحلی ، آلاچیق پارک ، (آلاچیق پارچه ای ) (آلاچیق چادری ) تولید سازه های چادری ( سازه های پارچه ای ) را در ابعاد گسترده آغاز کرده است
سازه های غشایی در سال 1960 توسط فرانک اوتو رواج دوباره ای گرفت. دو طرح پیشنهادی او عبارتند از:
شبکه سیمی آویخته که در نمایشگاه مونترال و همچنین ورزشگاه المپیک مونیخ استفاده شد که هر دو، جزءعظیم ترین و پیچیده ترین سازه های غشایی هستند.
امروزه با پیشرفت فناوری ها سازه های غشایی به کلی دگرگون و متحول شده اند،هر چند بهبود مصالح موجب بهبودعمکرد پوشش های غشایی شده است، ولی روش های نوین طراحی عامل اصلی بهره وری این سازه ها می باشد .
ویژگی های این سازه ها:
1- ریشه در سنت کهن چادر سازی دارند.
2- به لحاظ ارزانی مصالح، سهولت اجراو سرعت برپایی بسیار جذاب می باشند.
از اولین کاربرد های این نوع چادر ها در سالن های نمایشی و سیرک ها و چادر های ارتش می باشد پیشرفت فن آوری های امروز باعث شده است تا:
1) دوام و طول عمر مصالح بیشتر شود.
2) مقاومت در برابر آتش سوزی بیشتر شود.
3) گسترش حریق و دودهای ساطعه کاهش می یابد.
4) انرژی کمتری برای تنظیم شرایط محیط حاصل می شود.
مثلا در مناطق گرمسیر با استفاده از این غشاء ها می توان مقدار زیادی از نور خورشید را منعکس کرده و دمای ساختمان را با صرف انرژی کمتری تنظیم نمود و در مناطق سردسیر با بهره گیری از لایه های عایق حرارتی که منعطف و مات می شوند با انژری کمتری شرایط مطبوع حاصل می شود.
ویژگی محصولات
درصد اشتعال پایین
دارای عالی ترین خواص فیزیکی
دارای پرداخت صیقلی بالا و براق
استفاده از تارپولین وزن متوسط
دارای خاصیت ضد قارچ یا ضد کپک زدگی
قابلیت جوش ، با تکنوژی هوای گرم و فرکانس بالا
مقاومت بسیار بالا در برابر اشعه های مضر آفتاب (UV)
استفاده از رنگدانه های با کیفیت بالا (ثبات و دوام بالای رنگ)
عدم فرسایش در شرایط مختلف آب و هوایی و طول عمر بسیار بالا
دارای رنگ لاکی (لاک و الکل) اکریلیک و پوشش PVC در هر دو سمت
کلیه سازه ها دارای دفترچه محاسباتی فنی و مهندسی بوده و تمام مراحل طراحی تولید و اجرا زیرنظر مهندسی ناظر صورت می پذیرد.
معماری طبیعی نوعی معماری آمیخته با رنگ است که در اوایل قرن بیستم به عرصه ظهور رسید. معمارانی چون فرانک لوید رایت، آنتونی گادی و رادولف استینر که هر کدام با الهام از طبیعت شیوه ای از این معماری را بنیان گذاشتند. این شیوه معماری به معنای تقلید صرف از طبیعت نیست بلکه در آن خواسته های بشر بعنوان موجودی خلاق و زنده در نظر گرفته می شود، به انسان فردیت می بخشد و به سازگاری انسان با طبیعت پیرامون و مشخصه های فرهنگی وی کمک می کند
معماری طبیعی از توجه صرف به ابعاد فرهنگی و اجتماعی پا را فراتر گذاشته و جنبه های فیزیکی، روحی و روانی بشر و ارتباط وی با دنیای پیرامون را مد نظر قرار می دهد و در زمانی که معماری روز شدیداْ وابسته به اقتصاد، تکنیک و مقررات است معماری طبیعی این موارد را با ابعاد زیستی، فرهنگی و روحی بشر گره می زند.
فری اتو
از چادرهای بزرگ که برروی شبکه های کابلی پیچیده یا دیرکهای عمودی یا مایل فشاری قرار دارند برای ساخت غرفه های نمایشگاهی دائم یا موقت استفاده می شود. یکی از بزرگ ترین این چادرها سطحی به وسعت 7500 متر را در بازیهای المپیک 1972 آلمان می پوشاند.
سازه های چادری
وقتی که غشا ها یک حجم با تعدادی از احجام را کاملا احاطه می کند می تواند به وسیله فشار داخلی خود پیش تنیده شوند. نمونه این سازه غشا یی که شامل یک حجم بسته است در قایقهای پلاستیکی میتوان مشاهده کرد. مو رانا غرفه فوجی را در نمایشگاه بین المللی اوزاکا در 1970 طراحی کرد که با استفاده از لوله های پلاستیکی باد شده است. بالنهای از جنس بافته پلاستیکی که از استخرهای شنا- زمینهای تنیس و سایر تاسیسات موقتی را می پوشاند استادیوم گنبد نقره ای در پونیتاک میشیگان طراحی شده است.
چادر یک نوع پوسته کششی یکپارچه نازک است که به وسیله یک ستون یا قوس فشاری نگه داشته می شود.چادر نوع متفاوتی از سازه های کابلی است. در سازه های چادری فرم معماری و عملکردسازه ای یکی هستند. چادر ها معمولا برای استفاده در سازه های موقتی در نظر گرفته می شوند زیرا پارچه مقاومت کمی در برابر خورشید داشته وبه سرعت از بین می رود. پیشرفت اخیر استفاده از قایبر گلاس یا پوششهایی که کمترین فرسایش را در برابر خورشید دارد(تفلون) افزایش داده است. عمر مفید بیش از 20 سال .
سازه های کابلی
مشابه بادبان هایی است که در قایق ها و برای حفظ تعادل آن به کار می رود.
مانند مرکزنمایشگاهی دارلینگ – هر دهانه دارای چهار دکل مرکب است-تکیه گاه عمودی اصلی- که هر کدام از چهار ستون فولادی لوله ای تشکیل میشوند. میله ی قطری در بالای دکل ها دو انتهای خرپاهای فضا یی را به صورت معلق نگه می دارند.
دگرگونی مدرنیسم
معماری طبیعی در اواخر قرن بیستم رو به افول نهاد، چندین نفر از پایه گذاران این سبک مردند و در اروپا رکود اقتصادی و شروع جنگ جهانی دوم باعث کساد بازار ساخت و ساز شد. اگرچه در دهه پنجم وششم قرن بیستم این سبک معماری دوباره رواج پیدا کرد. این حیات دوباره معماری طبیعی مدیون تلاش های بنیانگذاران مدرنیسم بود. آنها صورت های تئوری معماری هندسی را عملی کردند. نام برخی ازاین افراد همراه با آثارشان در ذیل آورده شده است
اصل و مبدا معماری طبیعی
با خلق شیوه های نوین معماری بسیاری از معماران بر آن شدند که با تلفیق تکنیک های ساختمان سازی و الهام از طبیعت زندگی بشر امروز، معماری طبیعی را بنیان گذاری کنند.
لوئیس سالیوان (1856_1924): اولین فردی که به تجزیه و تحلیل مفاهیم معماری طبیعی پرداخت. وی در مورد طبیعت تحقیقات بسیاری انجام داد که نتیجه آن اصول نقشه کشی این شیوه معماری بود. او همچنین معمار بنای هندسی (شکل مقابل) است.
SPIDER GLASS اتصالات عنکبوتی
شبکه های تارعنکبوت با وجود ظرافت ظاهری شان استحکام فوق العاده و انعطاف پذیری تحسین برانگیزی دارند
شبکه های تارعنکبوت با وجود ظرافت ظاهری شان استحکام فوق العاده و انعطاف پذیری تحسین برانگیزی دارند. این خواص حیرت آور باعث شده است که تارعنکبوت به عنوان جایگزینی برای الیاف مستحکم در نظر گرفته شود.
ویژگی های نماها با سیستم اسپایدر
زیبایی منحصر به فرد
ابعاد بسیار بزرگ شیشه
دید کامل منظره بدون مزاحمت پروفیل و خطوط عمودی و افقی
قابلیت اجرای انواع قوس، هرم، کره و سطوح چند قوسی
اجزای تشکیل دهنده نماهای اسپایدری
سازه
اسپایدر
روتل
شیشه
انواع سازه ها
بادبندها و استراکچرهای کاملاً محاسبه شده که اسکلت اصلی نما را تشکیل می دهند با در نظر گرفتن فشارهای خارجی مانند باد یا زلزله و وزن و ارتفاع شیشه های نما و قدرت خرید مصرف کننده طراحی می گردد . البته مهمترین عامل در انتخاب بادبندها سبک معماری ساختمان و دکوراسیون داخلی می باشد که باید تواماً مجموعه ای زیبا و هنرمندانه را به نمایش بگذارد. بابندها ی معمول و مورد استفاده به شرح زیر می باشد :
– سازه های کابل کششی – سازه های فلزی
– سازه های فضاکار – سازه های شیشه ای
– استفاده از اجزای نمای ساختمان
سازه های کابل کششی
بادبندهایی با استفاده از سیم بکسهای تمام استیل با استفاده از اتصالات مخصوص که در تلفیق با نمای شیشه ای در ذهن نمای بادبانها و طنابهای کشتیهای بادبانی را زنده می کند. ادغام این نوع بادبند با معماری High tech، ترکیبی مدرن و تحسین برانگیز را در مقابل چشمان بیننده به وجود می آورد.
سازه های فلزی
بادبندهایی که به وسیله لوله های فلزی یا استیل طراحی می گردد.
البته در مواردی که شیشه ها برای پوشش نمای ساختمان به کار گرفته می شود از اسکلت ساختمان کمک گرفته می شود .
سازه های فضاکار
بادبندهایی با استفاده از سازه های فضایی که استحکام نما را تضمین می نماید . لوله ها و اتصالات این سازه های فضایی می تواند تمام استیل یا گالوانیزه با رنگ اپوکسی یا آلومینیوم باشد .
سازه های شیشه ای
بادبندهای شیشه ای که به صورت قائم به وسیله اسپایدر برای تقویت نما استفاده می گردد که قابلیت استفاده در ارتفاع های بسیار بلند را ندارد .
استفاده از اجزای نمای ساختمان
اسپایدر
اتصالات و بستهای اسپایدر که تمام استیل می باشد و به صورت چنگکی دارای نقاط اتصالیFix Point ) )به شیشه است که همواره مانند سیبک قابلیت حرکت به جهات مختلف را دارا می باشد.
از خصوصیات مهم این اتصالات نگهداشتن هریک از قطعات شیشه به صورت مستقل در کنار هم بدون وارد آمدن هیچگونه فشاری به قطعات کناری یا پایین دستی می باشد و بدلیل داشتن نقاط اتصالی به شیشه با قابلیت حرکت به جهات مختلف می تواند کلیه فشارهای انقباض و انبساطی و نشست و حرکت ساختمان را بدون انتقال به شیشه ها به راحتی تحمل نماید.
روتل ها
برای ارتباط میان شیشه های طولانی که ابتدا و انتهای آنها مهار شده و باید در میان به هم مهار شوند از وسایلی به نام روتل استفاده می شود .
شیشه ها
شیشه هایی با ابعاد بزرگ که به وسیله تکنیکهای مختلف مانند لمینت و سکوریت کاملاً ایمن گردیده است . در ضمن با استفاده از شیشه های کنترل کننده انرژی Reflective,Sunergy و غیره با تلفیقی از تکنیکهای دو جداره با گاز عایق و لمینت طلقی به عاملی برای ایزولاسیون کامل ساختمان تبدیل می گردد .
ضمنا حمل این شیشه ها
به دلیل وزن بالا و اهمیت
کاربرد ، امری مهم است
که باید در آن نهایت دقت
را کرد .
پر کردن فاصله مورد نیاز در بین شیشه ها با چسب های تلفیقی که ضامن سلامت شیشه ها و ایزولاسیون نما می باشد . (این مورد در کشور ما در نصب شیشه های جام به صورت عمدی کاملاً نادیده گرفته می شود که باعث تاسف است)
حالا میتوان از ترکیب مناسب عناصر فوق نمای تمام شیشه ای با بهترین دید بدون استفاده از فریم و قاب های فلزی معمول، بدون محدودیت در ارتفاع یا پهنا به صورت معلق با قطعاتی مستقل بدون فشارهای عمودی و افقی به روی قطعات پایین دستی، به وجود آورد که خود یکی از عجایب دوره اخیر در معماری می باشد.
استفاده از سیستم اسپایدر برای پله
استفاده از اسپایدر برای راهرو
ایجاد سایه بان
با تشکر از توجه شما