سازه مشبک فضایی یا همان سازه‌ های فضاکار، نوعی سیستم خرپای سه‌ بعدی هستند که دهانه‌شان در دو طرف گسترش‌ یافته و اعضای آن‌ها نیز تنها تحت تاثیر فشار و کشش قرار دارند. این سازه‌ها از برخی مدول‌های تکرار شونده با لایه‌های موازی در قسمت پایین و بالا تشکیل می‌شوند.

پایه‌‌هایی که برای ساخت سازه‌های مشبک فضاکار به کار برده می‌شوند، مقاومت زیادی دارند و به‌ سادگی آسیب نمی‌بیند. از این سازه‌ها معمولاً در سالن‌های کارخانه، باشگاه‌های ورزشی، آشیانه هواپیماها، پارکینگ‌های طبقاتی، تالارها، سالن‌های همایش، سینماها، مراکز خرید، سالن اجتماعات و برج‌های مخابراتی استفاده می‌کنند.

این سیستم ویژگی‌ها و مشخصات منحصر به فردی دارد، به همین خاطر اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری درباره آن به دست آورید پیشنهاد می‌کنیم تا پایان مطلب ما را همراهی کنید.

مراحل اجرایی سازه های مشبک فضاکار

• طراحی و مدل‌ سازی
• انجام محاسبات توسط نرم‌ افزارهای مخصوص
• تولید هموندها
• رنگ‌ آمیزی هموندها
• ستون گذاری
• بافت سازه فضایی
• نصب سازه فضایی
• نصب پوشانه

مزایای استفاده از سازه های مشبک فضایی

سازه مشبک فضایی از جذابیت و زیبایی خاصی برخوردار هستند و موجب می‌شوند نماسازی فضای مورد نظر به شکل عالی‌تری انجام شود. به‌ طور معمول امکان اجرای هم‌ زمان سازه مشبک فضایی با سایر عملیات ساختمانی وجود دارد و شما می‌توانید بدون محدودیت یا مشکل، این سیستم را با دیگر فعالیت‌های ساختمانی به‌ طور هم‌ زمان اجرا کنید.

بهتر است بدانید فضای موجود میان لایه‌های سازه‌های فضاکار اجرا شده، یک محل مناسب را برای عبور تاسیسات مکانیکی و برقی که باید در سطح سالن پراکنده شود، فراهم می‌کند. به همین خاطر هر نوع چراغ، تابلو نوری و… را که بخواهید، می‌توانید به سادگی استفاده کنید.

از دیگر مزایای این سیستم می‌توان به ایجاد سقف افقی در داخل مکان مورد نظر اشاره کرد که علاوه‌بر ایجاد زیبایی، موجب صرفه‌ جویی در مصرف انرژی گرمایشی و سرمایشی نیز خواهد شد. از آن جایی که تمام اتصالات سازه مشبک فضایی با استفاده از پیچ و مهره به‌ هم متصل می‌شوند، برای نصب آن‌ها نیازی به انجام عملیات جوشکاری نخواهید داشت.

این سازه محبوب از مقاومت فوق‌ العاده عالی برخوردار است و وزن بسیار سبکی هم دارد. سازه های مشبک فضایی در مقایسه با دیگر سیستم‌های سازه‌ای از قیمت مناسب‌تری برخوردار هستند و افرادی که از آن‌ها بهره بگیرند می‌توانند در هزینه‌های‌شان بسیار صرفه‌ جویی کنند.

همان‌ طور که گفته شد برای نصب این سازه‌ها از عملیات جوشکاری استفاده نمی‌کنند، به همین دلیل شما می‌توانید هر زمانی که خواستید تمام اتصالات در سازه اصلی را باز کنید و به شکل دیگری آن‌ها را نصب کنید. سازه های مشبک فضایی اغلب قابل حمل‌ و نقل هستند و می‌توانید به‌ راحتی آن‌ها را در فضاهای دیگر به‌ صورت مجدد بر پا نمایید.

اجزای تشکیل‌ دهنده سازه مشبک فضایی

• گره‌ها

از جمله مهم‌ ترین اجزای تشکیل‌ دهنده سازه مشبک فضایی، گره‌ها یا پیونده‌ها هستند. این گره‌ها نقش بسیار موثری در اجرای سازه دارند و اگر از آن‌ها استفاده نکنید، اجرا به خوبی به یک‌ دیگر متصل نخواهند شد. به همین دلیل برای نصب و اجرای سازه‌های فضایی حتما از گره‌های باکیفیت و مقاوم بهره بگیرید تا نتیجه کار با مشکل مواجه نشود و عمر سازه نیز کاهش نیابد.

• تکیه‌گاه‌ها

موقعیت و شکل تکیه‌گاه‌ها در سازه‌ های مشبک فضایی، نقش زیادی در نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور دارد. یعنی تعداد تکیه‌گاه‌ها در این سیستم با توجه به سطح پوششی، بسیار کم بوده و تمام نیروهای قائم نیز توسط این تعداد کم تکیه‌گاه به پی منتقل می‌شود. در برخی موارد نیز اعضای مجاور تکیه‌گاه را پروفیل‌های سنگین تشکیل می‌دهند.

• اعضاء

توجه داشته باشید بدنه اصلی یک سازه فضاکار، توسط اعضای آن سازه تشکیل می‌شود. این اعضا در سازه‌های فضایی، پروفایل‌هایی در مقاطع و اندازه‌های مختلف هستند. رایج‌ ترین مقاطع به کار رفته در سازه‌های فضاکار نیز شامل مقطع دایره‌ای به‌ صورت توخالی و توپر می‌شود.

سازه مشبک فضایی دارای مدل‌ها و شکل‌های بسیار متنوعی هستند و شما می‌توانید با توجه به سلیقه شخصی و محیط مورد نظرتان، آن‌ها را در طرح‌های مختلفی اجرا کنید. البته دقت داشته باشید نصب و اجرای این سازه‌ها به‌ مهارت و تخصص بالایی احتیاج دارد و هر کسی از عهده آن برنمی‌آید. بنابراین حتما کار را به دست افراد ماهر و متخصص بسپارید تا دچار ضرر نشوید و نتیجه کار نیز به مشکل برنخورد.

مطالب مرتبط:

بررسی رفتار پایداری استاتیکی شبکه دو لایه کش بستی متشکل از سیمپلکس های مثلثی

سازه های مشبک فضایی قابل گسترش در معماری

استفاده از نرم افزار طراحی سازه های فضاکار برای طراحی این نوع از سازه ها ضروری هستند. امروزه نرم افزارهایی هم هستند که مختص سازه های فضاکار باشند. مثل Space Structures Designer که به اختصار SSD نامیده می شود.

کاربرد استفاده از نرم افزار طراحی سازه های فضاکار:

• طراحی کردن اتصالاتی که در انواع سازه های فضاکار بکار رفته است.مثل انواع پیچ و اسلیو که برمبنای نیروی واقعی بین اجزای مختلف صورت می گیرد.
• تعیین سایز حداقلی گوی با کنترل برخورد میان اجزای سازه بوسیله نقشه ها از دیگر اهداف استفاده از این نرم افزار است.
• تیپ بندی کردن انواع مختلف گوی و المانهای بکار رفته در سازه که بصورت یک لیست نهایی برای ساخت و ساز اجزای سازه ها استفاده می شود.
• تیپ بندی کردن انواع پیچ و اسلیو موجود در سازه ها و نهایی کردن آن بصورت یک لیست برای تولید از دیگر اهداف استفاده از نرم افزار طراحی سازه های فضاکار است.
• سوراخ های موجود روی گوی های سازه فضاکار باید به نحوی طراحی شوند که بتوان در مقیاس گسترده تولید شود، پس باید از سوراخ روی گوی ها نقشه ای تهیه شود.
• بافت انواع سازه های فضاکار بسیار متنوع هستند، مهندسین برای نصب صحیح آنها به یک نقشه نیاز دارند که نرم افزار می تواند آن را تهیه کند.

ویژگی ها و امکانات نرم افزار طراحی سازه های فضاکار کدام اند؟

• امکان استفاده از فایلهای خروجی سایر نرم افزارهای طراحی وجود دارد.
• این نرم افزار ها حاوی چندین پایگاه داده هستند.
• امکان انجام فرایند طراحی بصورت مرحله ای وجود دارد.

در ادامه به مراحل طراحی در نرم افزار طراحی سازه ها خواهیم پرداخت:

1.مرحله اول Design Preferences نام دارد:

در این مرحله خصوصیات، اندازه و زاویه های بکار رفته در سازه باید برای نرم افزار تعریف شوند. اگر زوایا یا اندازه های موجود و در نظر گرفته شده در طراحی،از اندازه کوچکی برخوردار باشند. و احتمالاً در سازه قابلیت اجرایی نداشته باشند و یا مقرون به صرفه نباشد، نرم افزار این موضوع را بررسی و به کاربر اطلاع می‌دهد.

2.مرحله Structure Properties در بخش دوم طراحی قرار دارد:

هدف این قسمت تعریف نمودن ویژگی های هندسی مربوط به سازه فضاکار از قبیل محورهای مختصاتی تکیه گاه ها، انواع فرم های سازه و… توسط کاربر می باشد. از محور مختصاتی به منظور مشخص نمودن سوراخ گویی نقشه مربوط به بافت و نصب کردن سازه استفاده می شود. نرم افزار بصورت هوشمند انواع فرمهای سازه را شناسایی کرده و اعضای به کار رفته در سازه زیرین با رنگ سیاه شاه از سایرین متمایز می شود

3.مرحله بعدی Check Geometry نام دارد:

هدف این مرحله کنترل کردن اندازه اعضای به کار رفته در سازه می باشد. یعنی اگر قسمتی با طول کم یا زوایای کوچک باشد، اطلاع داده می شود.

4.مرحله Assign Extra Bolts در ادامه مراحل قرار دارد:

این مرحله با هدف تعریف نمودن سوراخه اضافه در گویی ها انجام می شود. کاربرد این سوراخ اضافه برای برقراری اتصال سازه های فضاکار به زیر سازی است، همچنین برای اجرای سوراخکاری نیاز به ثابت کردن گوی ها روی دستگاه مخصوص سوراخ کاری می باشد. روشهای مختلفی وجود دارد که بتوان سوراخ اضافی گویی را در نرم افزار تعریف کرد به طور مثال می توان با استفاده از زوایای آلفا و بتا آن ها را تعریف کرد.

5.مرحله Assign Auto select در گام پنجم قرار دارد:

کاربر می تواند ترکیبات متفاوتی از پیچ ها، اسلیوها، پین ها و مخروطی ها را بر اساس اندازه اعضای  سازه فضاکار تعریف کند؛ سپس نرم افزار هر یک از این ترکیبات را از نظر میزان تحمل سازه در برابر نیروهای داخلی کنترل می کند‌. همچنین این امکان وجود دارد تا انواع مختلف گوی با سایزهای متنوع را به منظور بهترین انتخاب برای سازه تعریف شود.

6.مرحله ماقبل نهایی Start Design است:

نرم‌افزار به کنترل ترکیباتی که از قبل تعریف شده می پردازد. و بهینه ترین ترکیب را برای هر یک از قسمت های سازه انتخاب می کند. اگر ترکیبات تعریف شده‌ کفایت لازم را نداشته باشند، نرم افزار به کاربر اطلاع داده تا ترکیبات جدید اضافه نماید.

7.مرحله نهایی Finish Design است:

هدف این مرحله اختصاص گوی های بهینه شده به نقاط  نقطه های اتصالی در سازه و اصلاح طول برش است. امکان تیپ‌بندی کردن قسمت های مختلف به کار رفته در سازه در این مرحله از طراحی وجود دارد.اگر قطر گوی که تعریف شده کفایت لازم را نداشته باشد، نرم افزار این موضوع را با حداقل میزان قطر مورد نیاز گوی به کاربر اطلاع می‌دهد و پس از انجام تمام این موارد امکان گرفتن فایل خروجی وجود دارد.

کلام پایانی نرم افزار طراحی سازه های فضاکار

طراحی سازه‌های فضاکار شبیه سایر سازه ها است. اما بدلیل اینکه ماهیت هندسی این سازه پیچیده تر است، لازم است نرم افزارهای مخصوص استفاده شوند.

ساخت سازه های فضاکار را امروزه به عنوان یک ساختار بسیار متفاوت و پرکاربرد می شناسند. این ساختار می تواند سه بعدی باشد، در برخی از موارد نیز شبیه خرپا است و سبک وزنی سازه خود ویژگی اصلی آن به شمار می آید. شما این نوع سازه را می توانید هم چون میله های بسیار کوچکی در نظر بگیرید که با دقت و ظرافت مهندسی بالایی ساخته و به یکدیگر متصل شده اند.

کاربرد این نوع ساخت سازه های فضاکار  را می توان در اماکن گوناگونی هم چون انواع پاساژ، پارک، مناطق تفریحی و… مشاهده کنید. چنان چه نام فریم را برای سازه فضا کار شنیده باشید، هر قطعه این سازه یک فریم نامیده می شود. که به عنوان یک پوشش فوق العاده با دوام و مقاومتی قابل توجه مورد استفاده قرار می گیرد.

ساخت سازه فضا کار فولادی

برای ساخت سازه های فضا کار معمولا از رشته های فولادی آلومینیومی استفاده می کنند. دلیل استفاده از فولاد می تواند این باشد که، فولاد جزء فلز های بسیار با دوام، مقاوم و البته مستحکم است که در طولانی مدت کیفیت کار را تضمین می کند. البته بی انصافی است اگر جوش پذیری منحصر به فرد فولاد را بین دیگر فلز ها نادیده بگیریم. علاوه بر خاصیت جوش پذیری بالا شما میزان سختی قابل قبولی را می توانید  مشاهده کنید.

عمدتا پروفیل هایی که در فولاد مورد توجه و کاربرد قرار می گیرند تنوع بسیار بالایی دارند. با این تفاسیر کاملا مشخص است که چرا در ساخت سازه های فضا کار از فولاد استفاده می کنند. البته فولاد از جمله فلز هایی است که در هر نوع کشوری به راحتی تولید می گردد. این کشور خواه صنعتی و خواه غیر صنعتی باشد.

ویژگی استفاده از فولاد در ساخت سازه های فضا کار

پروفیل که در گروه فولاد قرار دارد، با تنوع بالای خود می تواند یکی از اجزاء اصلی برای ساخت سازه های فضاکار باشد. مقطع پروفیل می تواند توپر، توخالی و یا دایره ای باشد. حتی مقاطعی هم چون قوطی و یا نبشی نیز مورد استفاده و کاربرد قرار می گیرند.

فولاد را عمدتا بخاطر هزینه پایینی که دارد، بسیار مورد استفاده قرار می دهند، اما به هر حال بی انصافی است اگر دوام و استقامت فولاد را نیز نادیده بگیریم. به این نکته نیز توجه داشته باشید که برای ساخت سازه های فضا کار فولاد می تواند ساختار ضد زنگ بودن را یک مزیت ویژه و ممتاز نشان دهد. با توجه به شرایط جوی قطعا خاصیت ضد زنگ بودن فلز را نمی توان موضوع بی اهمیتی در نظر گرفت.

هم چنین قابلیتی که فولاد در برابر حرارت و سایش از خود نشان می دهد را شما می توانید نادیده بگیرید؟

این قابلیت می تواند به استفاده دراز مدت سازه های فضا کار اشاره واضحی داشته باشد. البته دقت کنید که هر چه قدر دوام فولاد بیشتر باشد، طبیعتا شما باید خاصیت جوشکاری کمتری را برای ساخت سازه مورد نظر در نظر بگیرید.

عناصر موجود در فولاد

از جمله عناصری که در ساختار فولاد وجود دارند، می توان به عناصر زیر اشاره نمود که شامل :

1. کربن
2. منگنز
3. سیلیسیم
4. کروم
5. نیکل
6. تنگستن
7. وانادیم
8. مولیبدن
9. کبالت
10. نیبوبیم
11. گوگرد
12. سرب
13. فسفر
14. کلسیم

سخن پایانی

ما سعی کردیم در این مقاله شما را با پاسخ این سوال که چرا در ساخت سازه های فضا کار از فولاد استفاده می شود؟ آشنا کنیم. بدین ترتیب شما می دانید که هر سازه ای با چه ساختاری و با چه مواد و متریالی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

برخی از افراد متاسفانه به مواد مورد استفاده و همچنین ساختار ساخت یک سازه توجهی ندارند.و بعد از مدت کوتاهی با مشکلات ریز و درشتی رو به رو می شوند. اما اهمیت این موضوع که، فولاد از جمله فلز های بی نظیری است که استفاده از آن می تواند مزایا و امتیازات ویژه ای را برای ساخت هرنوع سازه هم چون فضا کار به وجود آورد را نمی توان نادیده گرفت.

عناصر موجود در فولاد و قابلیت هایی هم چون ضد زنگ بودن، جوشکاری و هزینه پایین، این نوع فلز را با استفاده و فروش بالایی در بین  دیگر فلزات رو به رو کرده است. متاسفانه برخی شاید حتی با این ویژگی ها به صورت کاملا اجمالی حتی آشنایی نداشته باشند که صددرصد این امر تنها به ضرر این افراد است.

بیشتر بخوانید:

سازه های فضایی فولادی

در عصر کنونی شیوه های جدید جایگزین روش های سنتی شده و صنایع را متحول کرده است. صنعت ساخت و ساز و ساختمان یکی از صنایعی بوده که از گذشته تا به امروز، دست خوش نغییرات بسیاری شده است. روند سریع تکنولوژی ها و علم روز سبب شده تا مهندسین هر روز ایده ای جدید برای ساخت نوین سازه ها در سطح جهانی مطرح کنند. سازه های فضایی یکی از تکنولوژی های جدید در صنعت ساخت و ساز به شمار می رود. سازه های فضایی با استفاده از متریال مختلف تولید شده و برای ساخت انواع سازه ها از جمله ساخت سوله کاربرد دارد. شاید بتوان گفت ساخت سوله با استفاده از سازه های فضایی، گزینه ای عاقلانه برای ساخت یک سوله چند کاربره با کاهش وزن سازه است. برای آشنایی با سوله و سازه های فضایی در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.

سوله، چه نوع سازه ای است؟

یکی از جذاب ترین سازه های عمرانی که با محاسبات خاصی طراحی می شود، سوله است. سازه های شیب دار یا سوله بر حسب نوع کاربرد، ابعاد متفاوتی دارند. از سوله برای پوشش دهانه های بزرگ و ساختمان های صنعتی و کشاورزی، سالن های ورزشی، دامداری ها و مرغداری ها به کار می رود.

مزایای ساخت سوله با استفاده از سازه های فضایی

1.طراحی منظم و هوشمندانه میله های آلومینیومی و فولادی در سیستم خرپایی، جلوه ای و نمایی زیبا به سازه می دهد.

2.پیش ساخته بودن میله ها و شبکه های خرپایی سبب شده تا نیازی به عملیاتی همانند جوشکاری در طی فرایند ساخت سوله نباشد.

3.علیرغم شکل و ابعاد سازه های خرپایی، وزن این نوع سازه ها بسیار کم بوده؛ به طوری که در مقایسه با سایر سیستم های ساخت و ساز، برای ساخت سوله بدلیل ارتفاع زیاد از این نوع سیستم خرپایی توصیه می شود.

4.استفاده از کادر مجرب و تکنولوژی های کامپیوتری در مراحل طراحی تا تولید قطعات خرپایی و اتصال ساده آن ها به یکدیگر سبب شده تا ساخت سوله در مدت زمان خیلی کوتاه تری انجام شود.

5.یکی از ویژگی های مهم استفاده از سازه های فضایی در ساخت سوله، هزینه های اقتصادی آن در اجرای دهانه های بزرگ در سازه هایی همانند سوله است.

6.اتصال سازه های فضایی به یکدیگر بدون عملیات جوشکاری بوده و در مرور زمان در صورت ایجاد تغییر در دهانه های سوله، می توان اتصالات را از یکدیگر باز کرده و به راحتی طول دهانه را افزایش و یا کاهش داد.

7.درجه نامعینی بالای سیستم های خرپایی، ضریب اطمینان و ایمنی سوله را به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.

عوامل موثر در طراحی سوله با استفاده از سازه های فضایی

همان طور که گفته شد، سوله ها بر حسب نوع کاربری دارای ابعاد مختلفی هستند. وزن و ابعاد این قطعات با توجه به نوع کاربری واحد صنفی تعیین می شود. به طور کلی؛ برای طراحی و ساخت سوله با استفاده از سازه های فضایی عواملی هم چون: سرعت وزش باد، موقعیت جغرافیایی ساخت سازه، میزان بارش برف، ارتفاع ستون های سازه، دهانه های سالن و نوع اتصالات سازه نقش موثری دارند.

انواع سازه های فضایی

ساخت سوله با سازه های فضایی فولادی در جهان کاربرد بیشتری نسبت به دیگر سازه های فضایی دارد. مهمترین علت محبوبیت سازه های فولادی در ساخت سوله، سختی بالای آن است. تنوع پروفیل های فولادی و در دسترس بودن آنها در اکثر نقاط جهان، از دیگر ویژگی های محبوبیت ساخت سوله با استفاده از فولاد است.

ساخت سوله با استفاده از سازه های فضایی آلومینیومی نیز امکان پذیر بوده که نسبت به سازه های فولادی، گران تر و مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند.

در مجموع؛ سوله یک سازه پرکاربرد به خصوص در صنوف صنعتی شناخته می شود. دوام و پایداری این نوع سازه، اهمیت بالایی دارد. ساخت سوله با استفاده از سازه های فضایی مزایای متعددی داشته که مهندسان را بر آن می دارد تا برای ساخت سوله های سبک با مقاومت بالا، از سازه های خرپایی منظم استفاده کنند.