شبکه های فضایی قابل گسترش ( تاشونده و جمع شونده )
ایده سازه های قابل گسترش ، ایده جدیدی نیست . متفکر و هنرمند بزرگ رنسانس ، لئوناردو داوینچی بر اساس مطالعات فراوان سازه ای ، یک مکانیزم مسطح ساده قابل گسترش را طراحی و در کتاب خود معرفی کرد .
با سازه های قابل گسترش معمولی از قبیل شبکه های تا شونده درهای آسانسور آشنا هستیم. سازه های سه بعدی از این نوع ، برای اولین بار توسط مهندس اسپانیایی امیلیوپرزپینه رو ابداع شد. در اوایل دهه 1960 او شبکه های فضایی تا شونده را طراحی کرد .
در این قبیل سازه ها واحد تا شونده پایه از دو عضوی که در وسط یا نزدیکی وسط طولشان به یکدیگر متصل شده اند و مکانیزم قیچی را به وجود می آورند ساخته شده است .سپس انتهای اعضای چندین مکانیزم قیچی ممکن است به صورتی از پیش تعریف شده ، به منظور تشکیل فرم یک خرپای گسترده به یکدیگر متصل شوند.یک سری از این مجموعه های مسطح ممکن است توسط مکانیزم های شبه قیچی به صورت مایل به یکدیگر متصل شوند تا یک شبکه سه بعدی تاشونده را بوجود آورند .
برای محدود کردن میزان توسعه مجموعه های مسطح ، چند شکل از قیود ، از قبیل کش های انعطاف پذیر یا تاشونده ، ممکن است بین اعضای مجاور انتهایی ، نصب شود .برای قفل کردن مکانیزم به طور کامل ، کش های منعطف می توانند با میله ها جایگزین شوند .
پرز پینه رو شبکه های یک لایه و دولایه گنبدی و مسطح را برای تئاترهای متحرک ، ساختمان غرفه ها و نمایشگاهها پیشنهاد کرد . برای مثال در سال 1964 یک غرفه نمایشگاهی در مادرید به مساحت 8000 مترمربع ، از تعدادی مدول شبکه فضایی قابل گسترش به ابعاد 9*12 متر و هر یک به وزن فقط 500 کیلوگرم، برای فصل تابستان بر پا شد .هر مدول تا شده برای حمل ونقل 0/7*0/8 متر فضا در سطح اشغال می کرد .توسعه مدول ها روی زمین با استفاده از مجموعه ای از چرخ ها انجام شد . سپس سازه تاشونده قبل از اینکه مقاطع فولادی پنل های بام بر روی آن ثابت شود ، با استفاده از میله های اضافی پایدار شد .تمام غرفه طی هفت روز پایین آورده شد و به ترتیب به سن سباستین و سپس بارسلونا منتقل شد .
غرفه نمایشگاهی متحرک تاشونده در حین گسترش
چرخ های تعبیه شده جهت گسترش سازه
مقطع طولی و پلان یک پروژه تئاتر متحرک ساخته شده در سال 1971 . در این تئاتر شبکه فضایی تا شونده ابتدا در چهار نقطه که هر کدام با چهار تیر عمودی پایدار جانبی سازه را حفظ می کند ، نگه داشته شده است .
پلان و مقطع طولی از تئاتر متحرک
آلیاژ آلومینیوم با چگالی 2/71 کیلوگرم بر متر مکعب به علت کاهش وزن سازه ای که باید حمل می شد ، انتخاب گردید .خرپای فضایی برای ایجاد توانایی گسترش ، از گره های مفصلی تشکیل شده تا امکان تا شدن «آکاردئونی» را در یک سطح فراهم کند.در این تا شدن ، خرپاها در ابتدا در حالت تاشده به صورت موازی بوده و در نهایت در حالت باز شده به صورت 90 درجه نسبت به یکدیگر قرار می گیرند .
غرفه ونزوئلا ، نمایشگاه اکسپو 92 ، سویل ، اسپانیا
پس از اینکه سازه کاملاً باز شد ، مفصل ها توسط بست هایی قفل می شوند تا پوشش های بام را که از اعضای تحتانی خرپای فضایی آویزان است ، حمل کنند .اعضای دوقلو فوقانی و تحتانی در جهت دهانه اصلی به صورت ممتد هستند و گره های مفصلی در فواصل دومتری به آنها ثابت شده است .
گره مفصلی شبکه فضایی قابل گسترش
مراحل گسترش شبکه فضایی
نحوه باز شدن سازه در حین اجرا
در محل سایت ، هربسته به پهنای 2/8 متر شبیه به پرده ای از مرکز یک تیر بالابرنده از خرپای مخصوص آویخته شده که در انتهای عضو با یک ریل و یک سری از گیره های حمل کننده متصل شده به هم توسط یک کابل فولادی ، آماده شده است .برای گسترش هر شبکه فضایی بسته تا شده به صورت متقارن از مرکز کشیده می شود تا به پهنای کامل برسد .اعضای موقتی برای جلوگیری از دوباره تا شدن سازه استفاده می شود .
این غرفه به صورتی فشرده به سویل منتقل ، سپس ظرف فقط 13 ساعت همراه با نصب اعضایی که برای صلب ساختن شبکه مورد نیاز بودند ، باز شده و نصب شد
سیستم پانتادوم
شبکه های فضایی معمولاً برای سازه سقف با دهانه های وسیع مانند استادیوم های ورزشی یا آشیانه هواپیما به کار می روند و در این موارد روش نصب می تواند تاثیر بسزایی در قیمت ساخت داشته باشد . در صورتی که سقف با حداقل تداخل در مراحل ساخت سایر قسمتهای ساختمان و تا حد امکان نزدیک به سطح زمین به منظور کاهش هزینه بالابر ساخته شود ، صرفه جویی چشمگیری در زمان و هزینه به وجود می آید .بر این اساس ، شبکه های فضایی مسطح اغلب روی تکیه گاههای موقت در فاصله چند متری از سطح زمین در سطحی مناسب برای تاسیسات و پوشش بام ، قبل از آنکه به محل نهایی خود بالا برده شوند ، برپا می شوند . این کار برای شبکه های فضایی مسطح مناسب است ولی ، زمانی که یک منحنی سه بعدی قابل ملاحضه در بام وجود دارد ، این روش بسیار مشکل می شود .
نوآوری جدید در این زمینه سیستم « پانتادوم » است که توسط مهندس ژاپنی مامورا کاواگوچی ابداع شد. قاعده کلی این سیستم بر این اساس است که یک سازه با چهار یا تعداد بیشتری اتصال مفصلی در یک سطح ، یک مکانیزم است که می تواند به آزادی حرکت کند . مانند مکانیزم مفصلی یا پانتوگراف که وسیله ای برای کپی کردن نقشه ها به صورت مستقیم یا جهت تغییر در مقیاس آنها به کار می رود .
به منظور پایدار کردن گنبد پس از بالا بردن ، میله های اضافی باید در طول خط مفصل 2 یا در طول مفصل های 2 و 4 قرار بگیرند . مطالعات با جزییات بیشتر در استفاده از سیستم پانتادوم برای نصب سازه سقف با اشکال مختلف ، انعطاف پذیری این سیستم را نشان می دهد .
سالن یادبود جهانی ، کوبه ، ژاپن
اولین تجربه اجرای سیستم پانتادوم در سالن یادبود جهانی در کوبه ژاپن بود که در سال 1984 و برای برگزاری بازی های المپیک دانشجویی 1985 تکمیل و به عنوان سالن چند منظوره استفاده شد .
مراحل نصب سالن یادبود جهانی کوبه
مزایای سازه های فضایی تاشونده
قابلیت گسترش و برچیدن سازه به دفعات متعدد
قابلیت ساخت به صورت فشرده و انتقال به فضای خارجی جهت نصب
سرعت ساخت و نصب بالا
هزینه کم نصب و اجرا نسبت به سازه های فضایی ثابت