۲-۱-۴- سازههای چادری۲:
پیدایش سازههای چادری مدرن با تحقیقات فری اتو۳ ازدانشگاه اشتوتگارت به وقوع پیوسته است. سازههای چادری معمولاً با استفاده از الیاف پشمشیشه که با پلی تترا فلوئور اتن۴ (تفلون) بافته شده است، ساخته میشوند. این ماده را شرکت آمریکایی چِم فاب۵ با همکاری چند شرکت دیگر ابداع کرده است[۱۶]. اولین سقف چادری که این ماده جدید در آن مورد استفاده قرار گرفت، در سال ۱۹۷۲، برای یک مرکز دانشآموزی۶ در کالیفرنیای آمریکا ساخته شد. تفلونی که به عنوان روکش چادر استفاده میشود، از نظر خواص شیمیایی از خنثیترین پلاستیکها میباشد[۱۸]. ویژگیهایی مانند انتقال حرارت کم، عمر طولانی، شفافیت در برابر نور و توانایی مقاومت در برابر امواج ماورای بنفش، رطوبت و آلوده کنندهها موجب میشود که روکش تفلون پشم شیشه ماده مناسبی برای سقف چادری باشد. سازههای چادری معمولاً یا توسط کابلهایی مسلح شده و روی تیرهایی نگهداشته میشوند و یا از طریق کابلهایی، از بالا آویزان میشوند. برجستهترین نمونهی اجرا شده از سازههای چادری مسلح شده با کابل، چادرهای ترمینال حجاج در فرودگاه بینالمللی عبدالعزیز در جده است که سطحی معادل m2500,000 متر مربع را میپوشاند[۱۸].
طرحهای دیگری از سازههای فضاکار، موجود میباشند که به طور مشخص در هیچ یک از گروههای نامبرده، جای نمیگیرند، که به آنها، سازههای فضاکار با طرح آزاد گفته میشود.
۲-۲- اجزای تشکیل دهندهی سازههای فضاکار مشبک:
سازههای فضاکار مشبک، از تعدادی عضو که به یکدیگر متصل میشوند، تشکیل شده است. این اتصال، یا از طریق جوشکاری مستقیم اعضا به یکدیگر، در گرهها، و یا توسط اتصال اعضا به اجزای رابطی به نام پیونده، برقرار میشود. اتصالات درسازههای فضاکار، ازنظر فیزیکی، میتواند مفصلی، صلب و یا نیمه صلب باشد. ولی به هرحال، رفتار اتصالات مفصلی خواهد بود. به عبارت دیگر، معمولاً نیروهای محوری ایجاد شده در اعضا، در مقایسه با خمش، بسیار بزرگتر و تعیین کننده میباشند و میتوان از خمش در مقابل نیروی محوری صرف نظر نمود.
با توجه به تنوع سازههای فضاکار، انواع مختلفی از سیستمهای اتصال، توسط شرکتهای مختلف ایجاد شده است، که البته، به دلیل رقابت در بازار کار، غالباً تمام جزئیات آنها منتشر نمیشود. در یک تقسیم بندی کلی، سیستمهای ساخت سازههای فضاکار را میتوان به سیستم پیوندهای و سیستم واحدی۲ تقسیم کرد. در ادامه به شرح جزئیات، معایب و مزایای برخی از آنها پرداخته میشود[۱۵].
۲-۲-۱- سیستم پیوندهای:
سیستمهایی هستندکه، شامل اعضا و پیونده۳ میباشند. پیوندهها، اجزایی هستند که نقش واسطه در اتصال بین اعضای سازه را بر عهده دارند و وظیفهی آنها، انتقال نیرو از یک عضو به عضوی دیگر میباشد. با توجه به نوع پیونده و نحوهی اتصال اعضای سازه به پیونده، انواع مختلفی از سیستمهای اتصال پیوندهای، ساخته شدهاند که در ادامه برخی از آنها شرح داده میشوند.
۲-۲-۱-۱- سیستم پیوندهای گویسان۴:
سیستمهای گویسان، (شکل۲-۴) و (شکل ۲-۵)، از یک گوی توپر که به روش کوبنکاری۵ ساخته میشود، تشکیل شده است که به وسیلهی دستگاههای دقیق در محل اتصال به اعضا، سوراخ میشوند[۱۷]. در این سیستم، پیچ از داخل اعضا به گره متصل میشود. برای این منظور، باید سوراخی در دو انتهای اعضا ایجاد شود، که این موضوع از معایب این سیستم اتصال است.
شکل ۲-۴- نمونهای از سیستم اتصالات گویسان
شکل ۲-۵- نمونهای از سیستم اتصالات گویسان
در سیستم اتصال شکل ۲-۴، عمدتاً نیروی محوری منتقل میشود، ولی در سیستم نشان داده شده در شکل ۲-۵، بدلیل وجود غلافهای انتقال ممان خمشی، علاوه بر نیروهای محوری، درصدی از لنگر خمشی نیز، انتقال مییابد.
در اکثر سیستمهای گویسان، اعضا به شکل لولهای هستند و طوری به هم متصل میشوند که محور آنها از مرکز اتصال عبور کند. انتخاب شکل لولهای، بدلیل ممان اینرسی یکسان مقطع لولهای در تمام جهات است. همچنین در طراحی اعضا، میتوان برای حفظ زیبایی و یکنواختی سازه، قطر خارجی اعضا را ثابت انتخاب کرده و سطح مقطع مورد نیاز را با تغییر ضخامت اعضا، تامین کرد.
سیستمهای پیوندهای گویسان، خود به چندین نوع تقسیم میشوند که عبارتند از:
۲-۲-۱-۱-۱- سیستم پیونده گویسان مرو:
سیستم اتصال مرو، اولین سیستمی است که به صورت صنعتی در ساخت سازههای فضاکار مورد استفاده قرار گرفت. سیستم مرو، توسط شرکت مرو ارائه شد و امروزه در سازههای صنعتی بسیاری، بکارگرفته شده است. این سیستم درسال ۱۹۴۲، توسط دکتر منجرینگ هاوزن۲ طراحی شده است و میتوان آن را در سازههای فضاکار گوناگونی مانند استادیومهای ورزشی، سالنهای اجتماعات، آشیانه هواپیما و … بکار برد[۱۵]. در شکل ۲-۶، اجزای این سیستم اتصال، نشان داده شده است.
شکل ۲-۶- سیستم پیوندهی گویسان مرو
این سیستم، از کره فلزی توپر با سوراخهای رزوه شده، اعضای لولهای۲، مخروط انتهایی۳، غلاف۴ و پیچ۵٫ به منظور تماس بهتر اعضا با گوی، در این سیستم، سطح گوی در محل اتصال اعضا، به صورت یک سطح صاف در آورده شده است.
در تولید گوی اتصال در سازههای فضاکار، از روش کوبنکاری استفاده میشود. بدین صورت که ابتدا یک لولهی استوانهای را به طول مشخص بریده شده و تحت حرارت قرار داده میشود. سپس بوسیلهی دو قالب نیم کرهای تحت فشار قرار داده میشود تا به شکل کروی درآید. بر روی کرهی توپر حاصل، عملیات ماشینکاری و سوراخکاری انجام میشود. مجموعهی عملیات، توسط کامپیوتر کنترل میشود. سپس پیوندهها به طور کام
ل، گالوانیزه میشوند. اگر سوراخی روی پیونده موجود باشد که در انتهای کار، عضوی به آن متصل نشود، آن را با درپوش پلاستیکی میپوشانند تا از خوردگی داخلی جلوگیری شود.
برای تولید اعضای سازه، ابتدا لولهای با ضخامت معین، که در طراحی سازه تعیین میشود، بریده میشود. سپس مخروطهای انتهایی به هر دو سر لوله جوشکاری میشوند. بعد لولهها به همراه مخروطهای انتهایی جوش شده، گالوانیزه میشوند. پیچها از سوراخهایی که روی بدنهی لوله و در نزدیکی انتهای لوله ایجاد میشود، به داخل عضو انداخته میشود، سپس پیچ و غلاف، توسط یک پین به هم متصل میشوند.
عیبی که این سیستم دارد، وجود سوراخ روی عضو میباشد، که البته ایراد چندان مهمی محسوب نمیشود. در ژاپن، سیستم مرو، با استفاده از آییننامهی ژاپنی نیز ساخته شده است، که به سیستم خرپای تیام معروف است[۱۵]. همچنین سیستم دیگری همانند سیستم مرو، ولی با پیوندهی توخالی، وجود دارد که سیستم اوزایکون۲ نامیده شده است(شکل۲-۷).
شکل ۲-۷- سیستم پیوندهی گویسان اوزایکون
۲-۲-۱-۱-۲- سیستم پیونده گویسان کراپ منتال۳:
این سیستم در دو نوع مختلف ساخته شده است که تفاوت آنها در شکل پیونده و سطح مقطع اعضا میباشد. در نوع اول، پیونده کروی و اعضا، لولهای با مقطع دایرهای هستند (شکل۲-۸) و در نوع دوم، پیونده چند وجهی است و اعضا، قوطی شکل با مقطع مربعی میباشند]۱۵[.
شکل ۲-۸- سیستم پیوندهی گویسان کراپ منتال