بررسی انواع سازه های نوین در معماری- در 85 صفحه-docx

دسته بندي : فنی و مهندسی » معماری
امروزه با پیشرفت علوم و فناوری، نیازها و خواسته‌های جدیدی در زمینه‌ی مهندسی سازه بروز نموده است. عامل زمان در ساخت سازه‌ها اهمیت دو چندان یافته و این امر گرایش به سازه‌های پیش‌ساخته را افزایش داده است. همچنین با افزایش جمعیت جوامع بشری، علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون‌های میانی خواهان بسیاری پیدا کرده است. در این راستا از اوایل قرن حاضر تعدادی از متخصصین، مجذوب قابلیت‌های منحصر بفرد سازه‌های نوین گشته و پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه‌ها جسته‌اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافته‌اند.

معماری و سازهای نوین

1-سازه های فضاکار
در حالت کلی، سازه های فضاکار سیستم های سازه ای هستند که دارای عملکرد سه بعدی می باشند. در سازه های فضاکار بر عکس سازه های مسطح نظیر خرپای صفحه ای، مجموعه بافتار، بارهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییرمکان های سازه ای در فضای سه بعدی تعریف می شوند. سازه های فضاکار را می توان به سه دسته تقسيم کرد:
1- سازه های فضاکار شبکه ای که شامل المان های منفصل می باشند؛2-سازه های فضاکار پيوسته نظير دال ها، پوسته ها و غشايی ها؛
3- سازه های فضاکار مرکب که ترکيبی از سازه های مشبک و پيوسته می باشند.

2- سازه های کششی
سازه ی کششی شامل المان هایی است که تنها کشش تحمل می کنند و فشار و خمشی در آنها وجود ندارد. کلمه کششی نباید با تنسگریتی که فرمی از سازه است که اعضای فشاری و کششی با هم سازه را تشکیل می دهند اشتباه گرفته شود.
بیشتر سازه های کششی توسط اعضای خمشی یا فشاری مانند دکل ها (گنبد میلینیوم (ساختمان O2)) حلقه های فشاری و یا تیر ها پشتیبانی می شود. سازه های غشایی کششی بیشتر اوقات به عنوان سقف استفاده می شوند زیرا علاوه بر اقتصادی بودن به شکل جذابی دهانه های بزرگ را پوشش می دهند.

3-معماری پارچه ای
از دیدگاه مهندسی، سازه‌های پارچه‌ای پوشش‌هایی نازک و پایدار در برابر تغییر شکل و شکست هستند که مقاومت خود را از طریق پیش‌تنیدگی پیوسته کسب می‌کنند. با آن که تاریخ استفاده از چادر به گذشته‌های بسیار دور باز می‌گردد، اصول سازه‌های پارچه‌ای در قرن نوزدهم میلادی پایه‌ریزی شد.

4-سازه های چادری
سازه های غشایی در سال ۱۹۶۰ توسط فرانک اوتو رواج دوباره ای گرفت. دو طرح پیشنهادی او عبارتند از:
شبکه سیمی آویخته که در نمایشگاه مونترال و همچنین ورزشگاه المپیک مونیخ استفاده شد که هر دو، جزءعظیم ترین و پیچیده ترین سازه های غشایی هستند.
امروزه با پیشرفت فناوری ها سازه های غشایی به کلی دگرگون و متحول شده اند،هر چند بهبود مصالح موجب بهبودعمکرد پوشش های غشایی شده است، ولی روش های نوین طراحی عامل اصلی بهره وری این سازه ها می باشد .

1- سازه های فضا کار
در حالت کلی، سازه های فضاکار سیستم های سازه ای هستند که دارای عملکرد سه بعدی می باشند. در سازه های فضاکار بر عکس سازه های مسطح نظیر خرپای صفحه ای، مجموعه بافتار، بارهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییرمکان های سازه ای در فضای سه بعدی تعریف می شوند. سازه های فضاکار را می توان به سه دسته تقسيم کرد:
1- سازه های فضاکار شبکه ای که شامل المان های منفصل می باشند؛
2-سازه های فضاکار پيوسته نظير دال ها، پوسته ها و غشايی ها؛
3- سازه های فضاکار مرکب که ترکيبی از سازه های مشبک و پيوسته می باشند.

مزایای استفاده از شبکه های فضایی :
۱ ) تقسیم بار
اولین مزیت سازه های فضایی ، مشارکت اغلب اعضای سازه در تقسیم و توزیع بار است .

۲ ) نصب تاسیسات
به دلیل وجود فضای بازبین ۲لایه شبکه های فضایی ، نصب تاسیسات مکانیکی و الکتریکی وکانال های هوا درون ارتفاع سازه ساده است .

۳ ) مقاومت
شبکه های فضایی ، سازه های مقاومی اند ، یعنی به طورکلی ، فروریختن تعداد محدودی ازاعضا ،لزوما منجربه فروپاشی سازه نمی شود . اگر چه در برخی مواقع ، استثنائاتی وجود دارد .
یک نمونه جالب فروریختن خرپای فضایی سقف ساختمان مرکز شهری هارتفورد ،کا لیسئوم ، در ژانویه ۱۹۷۸ است .

۴ ) اجزای مدولار
شبکه های فضایی مدولارترین سیستم های سازه ای هستند که ازنصب اجزاء پیش ساخته به یکدیگرساخته شده اند.
براین اساس اجزای سازه با ابعاد بسیار دقیق و با کیفیت مطلوب تولید می شوند واغلب به راحتی قابل حمل و به جز برپایی به کار بیشتری نیاز ندارد .

۵ ) آزادی در انتخاب محل تکیه گاه ها
امکانات زیادی درانتخاب محل تکیه گاه وجود دارد . این قابلیت به معماران آزادی زیادی برای طراحی فضای زیرشبکه فضایی می دهد.

۶ ) هندسه منظم
۷ ) سهولت نصب
۸ ) دهانه
سیستم سازه فضاکار قادر به پوشاندن دهانه های بزرگ با حداقل مواد مصرفی می باشد.فولاد مصرفی در سازه فضاکار ۳/۱ کمتر از سازه های متداول دیگر می باشد.

معایب و محدودیت های شبکه های فضایی :

۱ ) هزینه
هزینه این سازه ها گاهی می تواند در مقایسه با سیستم های سازه ای دیگر مثل قاب مسطح بیشتر باشد . این قضیه بیشتر در سازه های با دهانه کوچک دیده می شود .

۲ ) هندسه منظم
با وجود اینکه هندسه منظم شبکه های فضایی اغلب به عنوان یکی از مزایای آن ها در نظر گرفته میشود ، ولی از برخی زوایا بسیار پیچیده و در هم به نظر میرسند .

۳ ) زمان نصب
این خصوصیت نیز از مزایای شبکه های فضایی است ، اگر چه یک نگاه منتقدانه به شکل های فضایی بیان می دارد که تعداد و پیچیدگی گره ها ممکن است سبب طولانی شدن زمان نصب در محل اجرا شود.

۴ ) مقاومت در برابر آتش سوزی
شبکه های فضایی اغلب در ساخت بام مکان هایی که به مقاومت در برابر حریق نیا زی ندارند ، به کار می روند .

۵ ) ا نتخا ب نا درست قطعا ت مربوطه
ا نتخا ب قطعا ت با ید به خوبی انجام شود به خصوص درجوشکاری مخروط ها ، ا نتخا ب پیچ وا سلیو ومهمترا زهمه کیفیت گوی میباشدگوی هایی که به روش فرج سا خته می شوند ، کیفیت بالاتری دارند ولی هزینه آ ن بیشتر ا ست.

2- سازه های کششی
دو روش برای اعمال پیش تنیدگی در یک عضو بتنی وجود دارد:
الف) روش پیش تنیدگی
در این روش ، بتن پیرامون کابل های از قبل تنیده شده قرار می گیرد . با کسب مقاومت گرفتن و گرفتن بتن ، به تدریج کابلهای تنیده شده با بتن درگیر شده و هنگامیکه بتن مقاومت لازم را کسب کرد، کابل ها آزاد می شوند و بدین ترتیب انتقال نیروها به بتن انجام می گیرد. برای ایجاد تنش در کابل ها نیروی قابل توجهی لازم است ، بنابراین پیش کشیدگی اصولا در بتن پیش ساخته مورد استفاده قرار می گیرد که در آن نیروها توسط بست های ثابتی که در دو انتهای بستر پیش کشیدگی قرار دارد و یا توسط قالبهای مخصوص و محکمی در کابلها مهار می شوند.

ب) روش پس کشیدگی
این روش بتن به دور غلاف محتوی کابل های کشیده نشده ریخته می شود در زمانی که بتن به مقاومت کافی رسید کابل ها کشیده شده وتوسط گیره های مخصوص قفل میشوند در این سیستم تمام نیروی کابل ها مستقیما به بتن منتقل می شوند واز آنجایی که هیچ تنشی به قالب اعمال نمی شود استفاده از هر نوع قالب عادی ممکن می باشد .

توسعه روش پس کشیدگی
نو آوری بتن پیش تنیده منسوب به Eugene freyssinet میباشد که اولین بار سیستم پس کشیدگی را بطور عملی در سال 1939بکار برد .
اکثر موارد کاربرد اولیه در طرح واجرای سازه های پل انجام گرفت. این سیستم با استفاده از کابل های چند رشته ای در غلا فهای بزرگی که در مقطع بتن تعبیه ودر هر دو انتها ثابت می شد توسعه یافت کابل ها توسط جک از یک یا هر دو طرف کشی ده شده وسپس داخل غلا فها دوغاب ریزی می شد در این سیستم که به سیستم چسبیده (bonded) معروف است دوغاب در تمام طول مقطع به کابل می چسبد ماهیت چسبندگی در اینجا شبیه به حالتی است که در آن میلگردها در داخل بتن مسلح به بتن می چسبد پس از تکمیل تزریق دوغاب برای انتقال فشار به مقطع مهارتهای انتها ئی کارایی خود را از دست می دهند .
بیشتر سیستم پیش تنیدگی به دلیل اندازه بزرگ غلافها وگیره های انتها یی در ساختمان سازی فقط طراحی تیرهایی با دها نه بزرگ که بار های سنگینی را تحمل می کنند مورد استفاده قرار می گرفت اما از سال 1970میلادی شرکتهای معتبر پیش تنیدگی در دنیا اقدام به طراحی وتولید ادوات پس کشیدگی مطابق با استاندارد ساختمان سازی نموده وتا به امروز میلیون ها متر مربع از این نوع ساختمان ها با کاربری های متفا وت اجرا شده است .