سازه فضاکار به سازه‌ای گفته می‌شود که در آن تیرها و ستون‌ها توسط میله‌های فولادی به هم متصل می‌شوند تا یک سیستم باربر را تشکیل دهند. یعنی یک قاب متشکل از تیرها و ستون‌ها به طور مشترک در برابر بارهای افقی و عمودی در حین استفاده مقاومت می‌کند. در سازه فضایی دیوار خانه باربر نبوده و فقط نقش محصور و جداکننده را ایفا می کند. و عموماً از بتن هوادهی پیش ساخته ، پرلیت منبسط شده، آجر توخالی یا آجر متخلخل، پوکه، ورمیکولیت، سرامیت و سایر تخته های سبک استفاده می شود. که در این مقاله به محاسبه ابعاد سازه فضاکار پرداخته می شود.

سازه های فضاکار چه سازه هایی هستند؟

سازه فضاکار به سازه فضایی نیز مشهور  است. چهارچوب ساختمان در این سازه ها  بر حسب تعداد دهنه به دو دهنه و چند دهنه تقسیم می شود. و برحسب تعداد طبقات به یک طبقه و چند طبقه تقسیم می شود. و بر اساس تعداد طبقات به متقارن و نامتقارن تقسیم می شود. در میان آن‌ها، رایج‌ترین متریال مورد استفاده، قاب‌های بتنی (ریخته‌شده در محل، پیش ساخته، مونتاژ یکپارچه، و پیش تنیدگی نیز در صورت نیاز، عمدتاً روی تیرها یا دال‌ها) و قاب‌های فولادی است. قاب های بتنی یکپارچه پیش ساخته و مونتاژ شده هستند.و اسکلت های فولادی برای ساخت و سازهای صنعتی در مقیاس بزرگ، با راندمان بالاتر و کیفیت مهندسی بهتر مناسب هستند. در ادامه این مطلب شما  را با کاربردها سازه فضایی ، تفاوت سازه فضاکار با سازه برش فضایی و محاسبه ابعاد سازه فضاکار آشنا می کنیم.

دامنه کاربرد سازه های فضایی

ابعاد سازه فضاکار را می توان به عنوان یک قاب سه لولای استاتیکی نامعین یا یک قاب دو لولای نامشخص هیپراستاتیک و یک قاب بدون لولا طراحی کرد. سازه های فضایی اسکلت بتنی به طور گسترده در منازل مسکونی، مدارس و ساختمان های اداری استفاده می شود. و تیرها یا دال های بتنی پیش تنیده نیز بر حسب نیاز به کار می روند. تا برای دهانه های بزرگتر مناسب باشند. سازه های فضاکار فولادی نیز اغلب در ساختمان های عمومی با دهانه بزرگ استفاده می شوند . کارخانجات صنعتی چند طبقه و برخی کاربردهای خاص در ساختمان ها مانند تئاتر، مراکز خرید، سالن های ورزشی، ایستگاه های راه آهن، سالن های نمایشگاه، کشتی سازی، سوله ها، پارکینگ ها، کارگاه های صنعتی سبک و غیره استفاده میشود.

محاسبه ابعاد سازه فضاکار :

در طراحی مهندسی واقعی، نیروی داخلی سازه های فضایی اساساً با تجزیه و تحلیل دقیق رایانه تکمیل می شود. با این حال، الگوریتم‌های دستی نیز گهگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. عمدتاً برای تحلیل اولیه سازه های فضاکار ساده، درک الگوریتم‌های دستی برای درک مفهوم مکانیکی و ساختار  سازه‌های فضایی بسیار مهم است.

محاسبه تقریبی تحت بار عمودی – روش محاسبه لایه ای.

فرض اساسی روش محاسبه لایه ای این است: تحت تأثیر بار عمودی می توان از جابجایی جانبی سازه چشم پوشی کرد. و تأثیر بار عمودی بر تیر این لایه بر نیروی داخلی تیرهای سایر لایه ها را می توان نادیده گرفت.  در این زمان، سازه فضاکار  چند لایه را می توان به عنوان یک سازه تک لایه حل کرد. که فرآیند محاسبه را در محدوده خطای مجاز بسیار ساده می کند.

 محاسبه تقریبی تحت بار افقی – روش نقطه خمش معکوس.

بارهای افقی (نیروی لرزه ای، نیروی باد) روی سازه فضاکار  را می توان به عنوان نیروی متمرکز افقی روی گره ها ساده کرد. تحت تأثیر نیروی متمرکز، نمودارهای لنگر خمشی تیرها و ستون‌های سازه به صورت خطوط مستقیم هستند. و اعضا دارای نقطه خمشی معکوس هستند – نقطه‌ای که لنگر خمشی است. اگر بتوان موقعیت نقطه خمش معکوس و نیروی برشی در نقطه خمش معکوس را بدست آورد. نمودار نیروی داخلی تیر و ستون سازه فضاکار را می توان بدست آورد.

زمانی که نسبت سختی خطی تیر قاب به سختی خطی ستون بیشتر از 3 باشد. زاویه چرخش اندازه‌گیری شده هر لایه از قسمت بالایی قاب بسیار کوچک است.که می‌توان آن را ساده کرد و در محاسبه نادیده گرفت. . در محاسبه، فرض اصلی این است: هنگام تعیین توزیع نیروی برشی بین ستون‌ها، نسبت سختی خطی تیر سا زه  به سختی خطی ستون بی نهایت در نظر گرفته می‌شود. سپس ستون بالا و پایین فقط به پایان می‌رسد. بدون چرخش به طرفین حرکت کنید و ستون ها در یک لایه قرار گیرند. جابجایی جانبی هر انتهای آن برابر است؛ هنگام تعیین موقعیت نقطه خمش معکوس هر ستون، در نظر گرفته می شود. که انتهای بالایی و پایینی ستون در هر لایه به جز لایه زیرین برابر است.  با استفاده از روش توزیع نیروی برشی می توان نمودار نیروی داخلی سازه فضایی را به دست آورد.