سازه های مشبک فضای ی از اوایل قرن بیستم میلادی زمان ی که اولین نمونه های این نوع سازه ها در سال ۱۹۰۳ بوسیله الکساندر گراهام بل درست شد به عنوان گروهی از سازه ها که از مزیت سبک مقاوم بودن نیز سرعت و سهولت اجرا برخوردارند ، هماره با فرمهای متنوع برای عملکرده ای گوناگون مورد استفاده قرار گرفته اند . رفتار سه بعدی این سازه ها ، پیش ساخـته بودن امکان تولید انبوه آن سبب شد شبکه های فضای ی به عنوان یکی از اثر گذار ترینآموزش ها برای پوشش سقف ها و اجرای ساختمانهای با دهانه های زیاد مورد توجه معماران مهندسان قرار گیرد .

پایان نامه مدیریت

انجام پایان نامه کامپیوتر,انجام پایان نامه کامپیوتر,انجام پایان نامه کامپیوتر

پیشرفت های حاصل از مطالعات طرحهای باکمینستر فولر منگرین هاوسن ، کنراد واچسمان استفان دوشاتیو ، یوشی کاتسو تسوبای ، پروفسور ماکوفسکی پروفسور هشیار نوشین ، پروفسور مامورو کاواگوچی ، ماتیو لوی و تلاش سازندگانی که با ارائه پیشنهاد ات در مورد شیوه تهیه و تولید اعضاء گره ها و مدول ها امکان اجرای فرم های متنوع هندسی را فراهم ساختند سبب ابداع سیسـتم های گوناگون سازه های مشبک محیط ی شد .
این پیشرفت ها و دستاوردها دریچه های نو ی را به روی معماران و مهندسان برای طراحی طراحی فرم های بدیع نیز محاسبه دقیق این گروه از سازه ها گشود و اجرای ساختمان هایی با ابعاد گوناگون ( از دهانه های کمتر از ۱۰ کمتر تا دهانه های بیش از ۲۰۰ متر ) را با پایدارترین و اقتصادی ترینآموزش ها میسر ساخت سبب تذکر روز افزون به این روشها در طرحهای معماری پروژه های بزرگ ساختمانی شد .
امروزه با توجه به استفاده روز افزون از سازهاي فضاكار با بپدیدار شدن برنامـه ها در عرصه مهندسي عمران (سازه) نوآوري هايي در زمينه طراحي و تهیه و تولید سازه هاي فضاكار صورت گرفته به نحوي كه امروزه در دنيا شاهد محبوبيت روزافزون اين نوع سازه ها هستيم و اين محبوبيت ناشي از قابليت منحصر بفرد اين سازه ها است كه جمله است از پوشش دهانه هاي بزرگ به جلوه هاي زيبا وزن كم ، سادگي توليد سرعت نصب و… است . از طرفي با پيشرفت علم تكنولوژي نيازها و خواسته هاي جديد در زمينه مهندسي سازه رخ داده است . علت زمان اهميت بيشتري يافته و باعث روي آوردن به سازه هاي پيش تولید و ساخته شده است ، همچنين با افزايش جمعيت ، جوامع بشري علاقه به داشتن فضاهاي بزرگ بدون حضـور ستون هاي مياني از عبارت مراكز خريد و سوپرماركت ها مساجد ، پل ها سازه هايي كه در مدار زمين قرار مي گيرند نظير بشقاب مخابراتي اشاره كرد . اين نوع سازه ها بدليل اشكال زياد متنوع از عبارت گنبدي ، چليكي ، قوسي ، شبكه اي مسطح دو چند لايه و …. داراي جذابيت زیاد هستند .
امروزه با پيشرفت علوم تكنولوژي نيازها خواسته هاي جديدي در زمينه مهندسي سازه رخ کرده است . علت در تولید و ساخت سازه ها اهميت دوچندان يافته اين امر گرايش به سازه هاي پيش ساخـته را افزايش داده است همچنين با افزايش جمعيت بشري علاقه به داشتن فضاهاي بزرگ بدون حضـور ستون هاي مياني خواهان بسياري پيدا كرده است . در اين راستا از اوايل قرن حاضر تعدادي از متخصصين مجذوب قابليت هاي منحصر بفرد سازه هاي فضاكار گشته جواب بسياري از نيازهاي جديد را در اين سازه ها جسته اند و اما به نتايج زياد مثبتي نيز دست يافته اند . با انتشار اين نتايج روز به روز اين عرصه با اقبال بيشتري مواجه گرديد به گونه اي كه با گذشت چندين دهه هنوز تحقيق سازه هاي فضاكار در كانون متخصصين دانشجويان قرار دارد. در اين مقاله منظور از جمله سازه فضاكار سيستم هاي اسكلت فلزي بوده كه از بافت تعدادي زيادي المان يا مدول با شكلهاي استاندارد به يكديگر تشكيل مي شوند و نهايتا يك سيستم سبك و با صلبيت زياد را ايجاد مي كنند . سازه هاي فضاكار در اشكال زياد متنوعي تهیه و تولید مي شوند كه مهمترين آنها عبارتند از : شبكه هاي مسطح دو چند لايه ، چليك ها ، گنبدها و قوس ها . به اضافه اين سازه هاي فضاكار داراي بافتار متنوعي نيز مي باشند . بدين ترتيب كه با تغيير در آرايش المان ها مي توان ساختار جديد ايجاد كرد و بديهي است كه كارايي هر ساختار بايد در مقايسه با ساختار های ديگر سنجيده شود . مثالهاي متعددي از سازهاي فضاکاری كه در دنيا و ايران ساخـته شده است وجود دارد ؛ استاديوم هاي ورزشي ، مراكز فرهنگي سالن هاي اجتماعات ، مراكز خريد ، ايستگاه هاي قطار آشيانه هاي هواپيما ها مراكز تفريحي برجهاي راديويي و …..
به سازه اي كه کلا رفتار سه بعدي داشته باشد ، به طوريكه به هيچ ترتيبي نتوان رفتار كلي آن را با مصرف از يك يا چند مجموعه مستقل دوبعدي تقريب زد ، سازه فضاكار ناميده مي شود . با اين تعريف طيف وسيعي از سازه ها يعني حتي برخي از قوس ها گنبدهاي آجري قدیم نيز جزو سازه هاي فضاكار محسوب مي شوند ، اما در اينجا منظور سازه هاي سه بعدي ویِژگزینشه می باشند كه داراي اعضاي مستقيم با اتصالات صلب مفصلي مي باشند.
هندسه شبکه های محیط ی :

معماران ابه احتمال زیاد لا بیش از آنها مهندسان برای پوشش دهانه های مختلف به سازه های مسطح از قبیل خرپاها ، تیرها و قاب های مسطح فکر می کنند . دراکثر موارد در صورتیکه طراحی به صورت سه بعدی انجام شود و برای دهانه های متوسط دهانه های بلند از سازه های محیط ی مصرف شود ویژگی ها ی زیادتری بدست می آید . این کار به برای در شرایطی که ساختمان تخت اثر بارهای نقطه ای سنگین بارهای متمرکز قرار داشته باشد صادق است .
در واقع تمام سازه ها سه بعدی طول ارتفاع ضخامت اند . اگر چه تیرها و خرپاهای مسطح اکثرا رفتار سازه ای دوبعدی دارند اما این عناصر سازه ای به طور کلی در صفحه در مساوی بارهای وارده پایداری می کنند . در چنین سازه های آسان ای عاقلانه نیست که پایداری آنها در سه بعد را از یاد ببریم . جهت مثال در تیرها و خرپاهای تحت خمش ، با بیشتر شدن دهانه ارتفاع لازم است در نتیجه تمایل ناحیه فشاری برای کمانش در جهت عمود بر صفحه قایم بیشتر شدن می یابد . جهت نقابله با چنین مسئله ای می بایست مهاربند های جانبی در ناحیه فشاری پیش بینی شود . ممکن است یک سیستم متشکل از تیرهای موازی با مهاربندهای عمود بر دهانه ، برای بهره بردن از ویژگی ها ی رفتار سازه ای سه بعدی که در زیر توضیح داده می شود ، مناسب تر باشد . به دلیل طبیعت صفحه ای تیرها خرپاهای منفرد ، این نوع سازه ها باید برای تامین پایداری کافی در مساوی انواع بارهای نقطه ای نیروهای وتحرکی که به آنها وارد می شود طراحی شوند . پایداری تیرها و خرپاها با گاهي تغییرات در مهاربندی جانبی یا توزیع بار بین تیرهای مجاور تامین می شوند . چنین سیسـتم ی یک سازه سه بعدی را به وجود می آورد که در آن بارها سریع در یک سیسـتم سه بعدی توزیع می شوند . همه اعضاء در پایداری در مساوی بارهای وارده مجموعه می کنند ، مگر آنکه بار بر روی تکیه گاه یا در نقطه ای نزدیکی تکیه گاه وارد شود .
براي چه سازه هایی با رفتار دوطرفه
جهت معین کردن اینکه چرا از سازه هایی با رفتار دوطرفه مصرف می کنیم می توان بر روی مثال آشنا در منازل مسکونی تامل کرد . در روکش بافته شده مشبکی که اکثرا ٌ جهت چهارپایه ها یا نگهداری پشتی صندلی ها بکار می رود ،اگر نوارهای شبکه تنها در یک جهت بکار رفته باشد بار وارده بر یک نوار سبب افت در آن خواهد شد بار فقط به دو طرف قاب تکیه بعضی وقتها انتقال پیدا خواهد کرد . اما اگر نوارهای شبکه در دو جهت عمود بر نیز بافته شده باشند نوار بارگذاری شده بوسیله بقیه نوارها نگه داشته می شود . این کار افت نوار بارگذاری شده را کاهش می دهد و بار وارده را در تمام سری های قاب تکیه بعضی وقتها توزیع می نماید . در حالت دوم هر نوار به تنهایی تحمل تمام بار وارد شده را ندارد شاید سازه سبک تری برای مراقبت قاب بکار رود . مزیت دیگر آن این است که چنانچه یکی از نوارها پاره شود ، هنوز صندلی به عنوان یک کل می تواند بار را تحمل نماید .

زمانی که دهانه سازه بیش از ۱۰ متر شود ، مصرف از اعضای تیر در شبکه تک لایه ای اقتصادی نیست و خرپاهای با جان باز یا شبکه های ویرندیل ممکن است جایگزین تیرهای توپر شود . در این صورت سازه از دو شبکه موازی افقی که با یک الگوی عمودی یا مایل از اعضای جان واقع در بین دو صفحه شبکه به متصل شده اند ، تشکیل می شود . این سازه سه بعدی به صورت کلی به عنوان شبکه های دو لایه یا شبکه های محیط ی معرفی می شود ، همچنین اکثرا بسته به نوع مهاربندی بین دو لایه و روش های اتصال اعضاء به عنوان قاب فضای ی یا خرپای محیط ی شناخته می شوند . شبکه های دو لایه دلیل توانایی تقسیم و حمل بار در تمام سازه است و به عنوان یکی از کاراترین و سبک ترین سیـستم های سازه ای شناخته می شوند . (شکل ۱ شکل ۲ )
جمله قاب محیط ی بیشتر توسط معماران و مهندسان برای توضیح انواع گوناگونی از شبکه های دو لایه ای که حتی احتمالا بارها را بوسیله رفتارهای سازه ای کاملا مفرق ی حمل کنند بکار می رود . انواع شبکه های قاب محیط ی به شرح زیر است :
۱شبکه های دولایه با اعضای مایل جان ، مانند آنچه در شکل ۳ نشان داده شده است .
۲شبکه های دولایه بدون اعضای مایل جان ، مانند شبکه ای که تنها با اعضای عمودی و افقی جان در شکل ۴ نشان داده شده است .
همچنین سازه هاي فضا كار از نظر اسمي به سه گروه تقسيم مي شوند :
۱- سازه هاي فضا كار شبكه اي ‘lattice space structures’
كه حاوی المانهاي طاما معمولي جدا از نیز است
۲- سازه هاي فضا كار پيوسته ‘continuous space structures’
كه حاوی اجزايي مانند دالها پوسته ها و جلد ها مي شود .
۳- سازه هاي فضا كار دو وجهي ‘biform space structures’
كه حاوی تركیبي از اجزاي جدا پيوسته است .
نمونه هاي مختلف سازه هاي فضاكار سازه هايي هستند كه در استاديوم هاي ورزشي، سالن هاي ورزشي و مجتمع هاي فرهنگي، مراكز بزرگ خريد ، آشيانه هواپيماها ، ايستگاه راه آهن برجهاي انتقال نيرو و … ساخـته شده اند .
سازه هاي فضاكار بلحاظ خصوصياتشان قدرت معین ات هندسي تيرهاي مشبك فضايي ، خصوصا هم خانوادگي با حلقه هاي به پيوسته و گنبد ها ، در حال حاضر مورد تذکر ویِژگزینشه قرار گرفته اند .
اما تقسیم بندی قابل درک تر این سازه ها به شرح ذیل است :
الف) شبكه هاي تخت : به تركيب يك سيستم يك يا چند وجهي با لايه هاي واحد شبكه گفته مي شود . شبكه مسطح تركيبي از يك دو وجهي كه با تيرهاي واحد متصل شده است مي باشد . شبكه هاي تخت مي توانند داراي يك ، دو يا سه و حتي چند لايه باشند اما بيشتر به صورت دو لايه مورد استفاده قرار مي گيرند. شبكه هاي دولايه از دو صفحه موازي كه بوسيله عناصري به متصل گرديده اند تشكيل مي شوند . يك نمونه مصرف از اين شبكه ها در آشيانه هواپيما است . زماني كه اعضا در شبكه دولايه طويل شوند براي جلوگيري از خطركمانش كردن از شبكه هاي سه لايه مصرف مي شود و با توجه به اينكه نيمي از هزينه هاي سازه هاي فضاكار را پيوندها تشكيل مي دهند اين نوع سازه ها اکثرا غير اقتصادي است . نكته ديگري كه در طراحي شبكه هاي دولايه و اكثر سازه هاي فضاكار بايد در نظرگرفت اين است كه براي توزيع خوب نيرو كششي شدن آن ستون ها در درون شبكه قرار مي گيرند و ستون به چند گره متصل شود بهتر است براي توزيع مرتب نيرو در سازه ها در اطراف كنسول داشته باشيم .
ب) شبكه هاي چلیك : به شبكه اي كه در يك جهت داراي انحنا باشد چليك مي گويند . اين سازه بيشتر جهت پوشش سطوح مستطيلي دالان مانند مصرف شده و بعضا فاقد ستون مي باشند و روي لبه هاي چليك كه به تكيه گاه متصل است قرار مي گيرند . چليك ها داراي محور مي باشند . اگر چليك يك لايه باشد اتصالات به شكل صلب است . چليك ها به شكل تركيبي استفاده مي شوند تيركمري نقش تركيب كردن چليك ها به يكديگر را بازي مي كنند . نكته اي كه در طراحي اين نوع سازه ها بايد در نظرگرفت اين است كه انتهاي چليك بايد قوي باشد و اين تقويت را مي شود بوسيله تير ، تيروستون و شكل خورشيدمانند انجام داد . انواع چليك ها عبارتند از : چليك اريبي چليك لاملا با مقاطع بيضي گونه سهمي گون ، هذلولي گون و ….. .
چنانچه شبكه اي در دو جهت داراي انحنا باشد ، گنبد ناميده مي شود . شايد رويه يك گنبد بخشي از يك كره يا يك مخروط با اتصال چندين رويه باشد . گنبدها سازه هايي با صلبيت بالا مي باشند و براي دهانه هاي زياد بزرگ تا حدود ۲۵۰ متر مورد استفاده قرار مي گيرند . ارتفاع گنبد بايد بزرگتر از ۱۵% قطر پايه گنبد باشد . گنبدها داراي مركز هستند . از انواع گنبدها مي توان گنبد از نوع دنده اي اشاره كرد كه در صورتيكه تعداد دنده ها زياد باشد بايد به مسئله شلوغي اعضا در راس گنبد توجه شود كه جهت اجتناب از اين مسئله خوب است كه برخي از دنده هاي نزديك راس حذف شود . گنبد ديگري به نام اشفدلر ( مهندس آلماني ) وجود دارد كه تعداد زيادي از اين نوع گنبدها بعد از قرن ۱۹ توسط اشفدلر و ديپرهزینه ساخـته شده است . از ايرادات اين گنبد مي توان به مسئله شلوغي اعضا در راس اشاره كرد ، كه جهت حل اين مشكل همان راه حل بالا ارائه مي شود . نمونه ديگر از گنبدها گنبد لاملا است . اين گنبد را مي توان به نوعي تركيبي از يك چند حلقه كه با يكديگر متقاطع هستند دانست . از نمونه ديگر گنبدها مي توان به گنبدهاي ديامتيك و گنبدهاي حبابي و ژئودزيك اشاره كرد. اتصالات در گنبدهاي دنده اي اشفدلر به احتمال زیاد صلب هستند . از لحاظ پخش منظم نيرو ، گنبدهاي ژئودزيك ديامتيك و حبابي بسيار مناسب هستند .