تحقیق سازه های فضایی

قسمتی از متن:

تعریف سازه های فضایی
با استناد به گزارشی که در رابطه با "وضعیت موجود سازه های فضایی" توسط انجمن بین المللی پوسته ها و سازه های فضایی (IASS) در سال 1984 انتشار یافت می توان تعریف زیر را برای این سازه ها پذیرفت:

یک سازه فضایی را می توان به صورت یک سیستم سازه ای در نظر گرفت که از عضوهایی خطی تشکیل شده است و طرز قرارگیری آنها به گونه ای است که بارها به صورت سه بعدی منتقل می شوند. در بعضی موارد، عناصر سازنده ممکن است دو بعدی نیز باشند. یک سازه فضایی اغلب سطحی صاف یا منحنیگونه به خود می گیرد [1].



در گزارش انجمن مهندسین راه و ساختمان آمریکا با عنوان "وضعیت موجود سازه های شبکه ای" انتشار یافته در سال 1976، سازه های فضایی به عنوان دسته ای از سازه های شبکه ای معرفی و به صورت زیر تعریف شده اند: یک سیستم سازه ای به صورت مجموعه ای از عضوهای به هم پیوسته است. (نه به صورت یک صفحه پیوسته) ویژگی دیگر سیستم های سازه های شبکه ای این است که مکانیزم انتقال بار آنها در حالت طبیعی سه بعدی است. لذا به طور کلی سازه هایفضاییبهآندستهازسازههااطلاقمیشوندکه ماهیتاً دارایرفتارو عملکردمسلطسه بعدیمیباشند، بهنحویکهاثرهیچیکازسهبعددررفتارسازه تحتتأثیرکنشهای واردهقابل صرف نظرکردننیست.اینسازههابهطریقیپیکربندیمی شوندکه مسیرانتقالبارهاراازطریق عناصرسازه ایدر سهبعدتأمیننمایند[1].



برخی اوقات بین قاب های فضایی و خرپاهای فضایی تمایز قائل می شوند. بر طبق این تعریف، خرپاهای فضایی سیستم هایی هستند که اتصالات آنها مفصلی است در حالی که واژه قاب های فضایی مخصوص سازه هایی است که اتصالات صلب دارند. بنابراین بر اساس گزارش گروه مهندسین IASS، سازه های فضایی به عنوان یک واژه کلی به کار رفته است و خرپای فضایی، تنها یکی از زیر مجموعه های آن به حساب میآید. سازه هایفضاییبا مصالحوروش هایگوناگوناحداثودرگروه هایکلیبهشرحزیر طبقه بندی می گردند[1].

توسعه اولیه شبکه های فضایی
سازه های فضایی را می توان به عنوان برگی برگرفته از طبیعت دانست. فرم های طبیعی از صلبیّت فوق العادهای برخوردارند و از حداقل مصالح برای حداکثر استفاده سازهای بهره می گیرند. به گفته Makowskiفرم های طبیعی در جهت حداقل انرژی رفتار می کنند. در سال 1940 م، Le Recolais، یکی از ترویج دهندگان مشهور سازههای فضایی، توجه همگان را به گونه ژئودزیک سطوح کروی جلب کرد که ویژگی اسکلت های استخوانی Radia tuscaretta globosaرا داشتند. انسان هرگز در تقلید این گونه از نمونه های برگرفته از طبیعت کم اشتیاق نبوده است. معماران و مهندسان همواره در پی یافتن راه حل های جدید برای حل مسئله فضاهای محصور بوده اند. با صنعتی شدن و توسعه دنیای مدرن تقاضا برای استفاده از سازه های با دهانههای بزرگ افزایش یافت. سازه های مشبک فضایی به دلیل تنوع بسیار و انعطاف پذیری، ابزار با ارزشی برای دستیابی به فرم های جدید توسط معماران و مهندسان می باشند. پیش از ورود به بحث طراحی و کاربرد شبکه های فضایی در اواخر قرن بیستم، نگاه به گذشته و کاربرد اولیه سازه های سه بعدی، مفید است[2].



تا اواسط قرن هیجدهم میلادی، مصالح اصلی در دسترس برای معماران و مهندسان، سنگ، چوب و آجر بود. فلزات، کاربرد محدودی داشتند و اغلب برای اتصال بین قطعات ساخته شده از سایر مصالح به کار می رفتند. از گستره وسیع مصالح موجود در آن زمان، سنگ و آجر، در برابر فشار مقاوم، ولی در برابر کشش ضعیف بودند، به همین دلیل برای سازه های سه بعدی مثل گنبدها و طاق ها مناسب بودند. از پیشرفت های قابل توجه در این زمینه اجرای طاق ها توسط کارگران قرون وسطی بود. بزرگترین دهانه ها در میان گنبدهای آجری، کلیسای سنت پیترز در رم (93-1588) و سانتاماریادل فیوره در فلورانس (34-1420) بودند که هر دو در پایه گنبد، قطری معادل 42 متر داشتند[2].