پیشرفت علم سازه و به کارگیری تکنولوژی های روز دنیا در صنعت ساختمان سازی امروزی، سبب به کارگیری روش های نوینی در این بخش شده است. با توجه به روند صعودی جمعیت کره زمین، استفاده از سازه های سرتاسری، بدون حضور ستون های میانی برای پاسخ دهی به اجتماعات بزرگ ضروری است، یکی از راه حل های پیشنهادی جهت رفع این مسئله استفاده از سازه های فضاکار است. این سازه به صورت المان های تو در تو و مفصلی است که با ایجاد سیستم سه بعدی، در فضاهای وسیع و گسترده کاربرد دارد. سیستم سازه های فضاکار از مدل های یکسان و تکرار شونده ای به صورت متوالی تشکیل شده اند و اعضای آن تحت فشارهای کششی و خمشی قرار دارند. اغلب از این سازه برای پوشش دهی سقف های وسیع یا دیوار استفاده می شود. از مهم ترین دلایل استفاده از این سیستم می توان به قابلیت انعطاف پذیری بالا، پوشش دهی دهانه های بزرگ، ایمنی بالا، وزن کم و سرعت در نصب اشاره کرد. با توجه به محبوبیت به کار گیری سازه های مدول و سیستم های خرپایی در ساخت و سازهای جدید، استفاده از انواع این دست سازه ها در ساخت ورزشگاه ها و کارخانجات و مراکز تجاری وسیع بسیار کاربردی است. در ادامه این مقاله از شهرآهن ضمن معرفی انواع سازه های فضار، به معرفی برترین سازه های فضاکار در ایران و دنیا نیز می پردازیم.
معرفی سازه های فضاکار
همانطور که در ابتدا نیز اشاره شد، سازه های فضاکار شبکه ای از لایه های موازی و متوالی هستند که سیستمی سبک و ایمن را ایجاد کرده و در ساخت بناهای مدرن کاربرد دارند. تاریخ استفاده از سازه هایی مشابه با سیستم خرپایی امروزه متعلق به قرون اولیه تمدین بشری است در آن زمان به کارگیری داربست های چوبی و ساده جهت نگهداری چادرها متدوال بود پس از آن با ظهور معماران و سازندگان مطرح جهانی به کارگیری سیستم های فلزی پیشرفته رایج گردید اما منحصرا استفاده از سازه های فضاکار در جهان قدمت چندان طولانی ندارد. کم تر از یک قرن پیش، فردی به نام الکساندار گراهام بل برای نخستین بار به استحکام شبکه هایی از سازه های فضاکار در کنار یکدیگر پی برد. در سال 1950 میلادی به دنبال کشف عملکرد صحیح و رفتار این سازه ها برای نخستین بار از آن در ساخت بناها استفاده گردید. سالن های اجتماعات، مساجد، کلیسا و قصر اولین بناهای ساخته شده توسط این سیستم می باشند.
انواع سازه فضاکار
این سیستم خرپایی شامل انواع مختلفی از شبکه های تخت چند وجهی، سازه فضایی گنبدی، چلیک ها، سازه های تاشو، سازه های ماهواره ای، شبکه های سه لایه، دو لایه و... می باشند در ادامه به تشریح متداول ترین این موارد می پردازیم:
- شبکه های تخت: شبکه های تخت از چندین لایه تشکیل شده و به صورت چند وجهی ترکیبی در پوشش دهی سقف های گسترده استفاده می شوند. در این نوع سیستم اغلب به دلیل جلوگیری از کمانش در سازه های وسیع و بزرگ سه لایه از شبکه های موازی به صورت پشت هم متصل می گردند اما در حالت های عادی به کارگیری دو لایه از صفحات مرسوم است.
- سازه های گنبدی: سازه های فضایی گنبدی خود به انواع مختلف گنبد دیامتیک، گنبد حبابی، گنبد دنده ای و... قابل تقسیم بندی هستند. این شبکه از دو سمت خود دارای انحنا بوده و برای پوشش دهی دهانه های بسیار بزرگ کاربرد دارد.
- چلیک: سازه های چلیک شامل شبکه ای از اتصالات ترکیبی هستند که اغلب برای پوشش دهی سطوح مستطیل شکل استفاده می شوند. این سیستم فاقد ستون های میانی بوده و به انواع مختلف چلیک لملا، سهمی گون، اریبی و هذلولی شکل دسته بندی می شود. یکی از برتری های سیستم چلیک در مقایسه با سایر سازه های فضاکار مقاومت آن در برابر وزش بادهای شدید است.
کاربرد و مزیت سازه های فضاکار
با توجه به مقبولیت سازه های فضاکار در بین مهندسان و طراحان امروزی به کارگیری آن در سازه های مدرن و سالن های وسیع به وفور دیده می شود. سردرب وروی و نورگیر ساختمان ها، سالن نمایشگاهی، سالن های ورزشی، تالار، ترمینال فرودگاه، گلخانه، سالن اجتماعات، کتابخانه و حتی برای بیلبورهای تبلغاتی در سطح شهرها استفاده از این سازه کاربردی است. جامعیت این سیستم در اغلب سازه های امروزی ناشی از انعطاف پذیری بسیار بالای آن در ساخت و ساز است. عدم محدویت دهانه، امکان نورپردازی، سرعت در تولید و نصب آن، ایمنی بالا، قابلیت جابه جایی آسان و... برخی از عمده مزیت های سازه فضاکار هستند.
برترین سازه های فضاکار در ایران و جهان
- موزه لوور: یکی از شناخته شده ترین سیستم های سازه ای فضاکار، موزه لوور پاریس است. این سیستم در سقف هرم اصلی آن اجرا شده و متشکل از کابل های کششی و عناصر فشاریست. شیب هرم اصلی 51 درجه بوده و برخلاف عناصر تحتانی آن که دچار انجنا می باشند، عناصر فوقانی به صورت مستقیم اجرا گردیده است.
- مرکز انجمن جاکوب جاویتس: فضای اصلی و سالن این مرکز به وسیله ستون ها نگهداری می شوند. ستون های اصلی آن نیز دارای قطر 55 متری بوده که به صورت شبکه ای فلزی در کنار یکدگیر قرار گرفته اند. اندازه دهانه این مرکز نیز با الهام از ابعاد نمایشگاه ها ساخته شده است.
- نمایشگاه اکسپو: پلان این سازه به صورت مربعی شکل بوده و در تمامی بخش های آن مدول های هشت وجهی به کار رفته است. سیستم این سازه به صورت گره های فولادی است که قطر آن حدود 1/1 متر می باشد.
- در حال حاضر بسیاری از سازه های تجاری و تفریحی ایران از سازه فضاکار به عنوان سیستمی ایمن و در عین حال کاربردی استفاده می کنند. برخی از نمونه های رایج سازه های فضار کار در ایران نیز می توان به مواردی از جمله کارخانه تولید پانل در شهرک صنعتی پرند، سالن ورزشی در شهر قزوین، پروژه سقف انتهایی بازار بزرگ اکباتان، سالن بولینگ مجتمع تجاری در تهران، سقف مرکز تجاری واقع در عسلویه و... اشاره کرد.
