ساختار قاب فضایی (Space Frame) چیست؟
اسپیس فریم (ساختار قاب فضایی) یک سازه خرپا مانند قوی و سبک است که از پایه های متصل به هم که در طرحی هندسی چیده شده اند ساخته شده است. این یک فناوری جدید در معماری و مهندسی سازه است. فریم های فضایی، در حالی که به تکیه گاه های داخلی کمی نیاز دارند می توانند مناطق بزرگی را در برگیرند.
به دلیل استحکام ذاتی مثلث آن، یک قاب فضایی، مانند یک خرپا سفت است. در سازه های اسپیس فریم، بارهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری در طول هر پایه انتقال می یابند.
ساختار قاب فضایی
اجزای ساختار قاب فضایی
یکپارچگی ساختاری اسپیس فریم توسط دو جزء یعنی اعضا و اتصالات شکل می گیرد. اعضا قطعات محوری با بخش های دایره ای یا مستطیلی هستند که در برابر کشش و فشار مقاومت می کنند و اتصال اتصالات به طور قابل توجهی به استحکام، سختی و ایمنی طرح کمک می کنند.
گره‌های کروی یا قسمت‌های توخالی مربعی در مرکز، سوراخ‌های حفر شده رزوه‌ای را برای وارد کردن اعضا در جهات مختلف محور خود ارائه می‌دهند و اغلب از فولاد یا آلومینیوم ساخته می‌شوند که به ساختار سبک وزن آن کمک می‌کند.
در نتیجه، لوله ساختاری عضو و مخروط فولادی جوش داده شده به گره کروی یا مجموعه توخالی مربعی از طریق پیچ‌ها و مهره‌ها در دو انتها محکم می‌شوند.
انواع ساختار قاب فضایی
انواع مختلفی از سازه های اسپیس فریم بسته به انحنای آنها و آرایش عناصر وجود دارد. در زیر به آنها پرداخته می شود.
طبقه بندی بر اساس انحنا:
الف) پوشش های سطح فضایی:
زیرساخت های مسطحی که این ساختارهای فضایی را تشکیل می دهند از آنها تشکیل شده است. آنها مانند یک روکش یا قاب با انحرافات صفحه رفتار می کنند. نیروهای برشی توسط مورب ها حفظ می شوند و از طریق میله های افقی هدایت می شوند.
پوشش های سطح فضایی
ب) خرک های بشکه ای:
این ها طاق هایی هستند که از بشکه هایی ساخته شده اند که سطح مقطع قوس ساده ای دارند. ماژول های چهار وجهی یا هرم همیشه به عنوان بخشی از پشتیبانی برای این نوع قاب فضایی مورد نیاز نیستند.
خرک های بشکه ای
ج) گنبدهای کروی:
ماژول ها یا اهرام چهار وجهی، و همچنین پشتیبانی اضافی از سطح رویی، معمولا برای ایجاد گنبدهای کروی و سایر اشکال پیچیده استفاده می شوند.
گنبدهای کروی
طبقه بندی بر اساس آرایش عناصر آن
الف) شبکه تک لایه:
همه عناصر تقریباً روی سطح قرار می گیرند.
شبکه تک لایه
ب) شبکه دو لایه:
اسپیس فریم های رایج دو لایه و مسطح هستند. عناصر در سازه‌های قاب فضایی دولایه در دو لایه موازی قرار گرفته‌اند که با فاصله‌ای مشخص از هم جدا شده‌اند.
هر لایه شبکه ای از مثلث ها، مربع ها یا شش ضلعی ها را تشکیل می دهد که در آن برجستگی گره ها در هر لایه ممکن است همپوشانی داشته باشند یا نسبت به یکدیگر جابجا شوند.
شبکه دو لایه
عناصر در سه خط موازی قرار گرفته اند که توسط موربها به هم متصل شده اند. آنها تقریبا همیشه صاف هستند. عملا برای ساختار دهانه بزرگتر استفاده می شود.
شبکه سه لایه
کاربرد
- سکوهای با دهانه بلند یا سازه های سقفی که نیازی به پشتیبانی باربری داخلی ندارند،
- سازه های تجاری و صنعتی
- سالن های کنفرانس و نمایشگاه،
- استادیوم هایی با فاصله زیاد
- مراکز خرید و فروشگاه های بزرگ،
- موزه و نمایشگاه،
- فرودگاه ها و سایبان ها،
- مکانهای سرپوشیده برای نگهداری هواپیماها،
- استخرهای شنا،
- سالن های نمایش،
- انبارها.
مزایای ساختار قاب فضایی
- سازه های اسپیس فریم فوق العاده قوی هستند. آنها دقیق ترین اشتراک بار را امکان پذیر می کنند.
- این سازه ها سبک، قابل حمل و از نظر ساختاری موثر هستند.
- می تواند بارهای بالا را تحمل کند در حالی که حداقل انحراف را نشان می دهد.
- خرپاهای قاب فضایی را می توان برای سکوها یا سازه های بالای سر که مسافت های طولانی را بدون نیاز به پشتیبانی باربری داخلی می گذراند، استفاده کرد.
- هزینه های حمل و نقل پایین را در مقایسه با سازه فولادی معمولی فراهم می کند.
- سازه قاب فضایی نیز دارای حداکثر مقاومت لرزه ای است.
- استفاده از یک ساختار فضایی/فضایی امکان قرارگیری ستون های غیرعادی و همچنین روکش و لعاب یکپارچه را فراهم می کند. در نتیجه این ساختارها ماژولار بودن را فراهم می کنند.
- به دلیل قطعات پیش ساخته، نصب سریع و نسبتا آسان در محل انجام می شود.
- نصب بدون مشکل و همچنین تعادل هندسی را امکان پذیر می کنند. اینها زیبایی شناسی ساختار را بهبود می بخشد و در عین حال انعطاف پذیری را نیز فراهم می کند.
- امکانات خمیدگی یا منحنی کردن قابل تنظیم را فراهم می کند.
- سازه هایی با شکل ها و مکان های پلان ناهموار برای سازه های اسپیس فریم مناسب ترند.
- برای ایجاد فضا در یک قاب می توان از جوش، پیچ و مهره یا رزوه استفاده کرد.
- سبک وزن، تولید انبوه، سختی و سازگاری همگی از مزایای اسپیس فریم ها در مقایسه با انواع دیگر سازه ها هستند.
معایب ساختار قاب فضایی
- هنگامی که از بتن مسلح استفاده می شود، ساخت سازه قاب فضایی به 40 فوت محدود می شود.
- اسپیس فریم‌ها از اجزای خطی تشکیل شده‌اند که صرفاً به کشش یا فشار محوری حساس هستند و در ساختار صفحه‌ای سه‌بعدی دهانه دارند.
3 علیرغم وجود برخی از اتصالات که دارای اتصالات نسبتاً سفت هستند، تأثیر لنگر خمشی یا پیچشی ناچیز است.
- اجزای پیش ساخته در اسپیس فریم ها تمایل به نشتی یا ریزش در اتصالات دارند.
- هزینه های حمل و نقل می تواند زیاد باشد.
- جرثقیل های سنگین، اندازه گیری دقیق و جابجایی برای بخش های پیش ساخته بزرگ مورد نیاز است.
نتیجه
انعطاف پذیری و سختی سازه های اسپیس فریم به سرعت در حال افزایش است و در به زودی بازارها را مجذوب خود خواهند کرد. به دلیل زیبایی شناسی و رویکرد طراحی انتخاب خوبی است.
برای شما که به مطالب مرتبط با مبحث سازه علاقه مندید:
نوسازی فونداسیون – روش ها، هزینه ها و تکنیک ها (راهنمای تفصیلی)
بدون دیدگاه