یک اسپیس فریم که به سازه فضایی نیز معروف است، سازه ای خرپا مانند است که از پایه هایی تشکیل شده است که در یک الگوی هندسی محکم و سبک وزن به هم متصل شده اند. این یک تکنیک معماری و مهندسی سازه مدرن است که برای پوشش موثر مناطق بزرگ و در عین حال استفاده از تعداد کمی تکیه گاه داخلی استفاده می‌شود. معماری اسپیس فریم در چند دهه گذشته بسیار محبوب شده و در سراسر جهان در حال توسعه است. این سازه‌ها به دلیل صلبیت ذاتی مثلث‌های اجرایی در آنها، بسیار مقاوم هستند و تنش‌های خمشی در هر خرپای آن به صورت کشش و فشار منتقل می‌شوند.
این روش یک گرایش طراحی ساخت و ساز نوآورانه است که با روش‌های سنتی تفاوت دارد. فناوری سازه فضاکار با استفاده از سه ستون معماری utilitas (عملکرد)، firmitas (سازه) و venustas (زیبایی) ترکیب شده است. یک واحد فضایی چهار وجهی با ساختار سبکش شناخته شده است و الگوی هندسی با مفاصل محکم تشکیل می‌دهد.
فناوری مدرن این سازه ها دنیای مهندسی را دگرگون کرده است
فناوری سازه سه بعدی به دلیل ساختاری بسیار مقاوم، بار را تنها به شکل کشش و فشار محوری تقسیم می‌کند و باعث می‌شود پیچش یا خمش ناشی از سازه تأثیری بر استحکام آن نداشته باشد. این سیستم ساخت و ساز از دهانه‌های معمولی تا بلند استفاده می‌شود و باعث می‌شود نیاز به پشتیبانی داخلی بسیار کمتر شود.
همچنین، قادر است از انحناهای پیچیده و پوسته‌های ساختاری پارامتریک استفاده کند. این طرح، اکنون جزء اصلی معماری مدرن است که به وضوح در استادیوم‌های فوتبال، مجموعه‌های ورزشی، استخرهای شنا و ساختمان‌های پوسته‌دار پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، با استفاده در پاویون‌ها، راه‌آهن‌ها و فرودگاه‌ها نیز قابل استفاده است. ملاحظات اقتصادی آن باعث جذابیت ساده آن می‌شود، زیرا خطوط برق به جای بارهای سنگین و هزینه‌بر برای ساختار سقف، نصب و نگهداری، در امتداد خرپاهای آن گذاشته می‌شوند.
لازم به ذکر است قیمت سازه فضایی بر اساس کیلوگرم، متر مربع، متراژ، نوع طراحی و فونداسیون می تواند متفاوت باشد.
اجزای سازه فضاکار
ساختارهای فضایی از اجزا مختلف تشکیل شده‌اند، که متداول‌ترین آنها اعضای برخط و اتصال‌دهنده‌ها/ مفاصل می باشند.
اعضای برخط تقسیمی در برابر کشش و فشار با بخش های دایره ای یا مستطیلی مقاومت می کنند. قطعات لوله یا لوله‌های استفاده شده در سیستم سازه فضایی با استفاده از اتصال‌دهنده‌های نقطه‌ای به یکدیگر متصل شده و باعث می شوند تا اتصال سریعتر صورت گیرد.
اتصالات قاب فضایی و لایه‌های شبکه
شرکت های سازه فضایی از انواع مختلف اتصالات برای سیستم فضایی و لایه‌های شبکه شامل اتصالات جوشی، پیچی و رزوه ای استفاده می کنند. یکی از مسائل اصلی در طراحی اتصالات سازه‌ای، توجه به یک اتصال واقعاً صلب است که بار را تحمل کند. اتصالات جوشی می‌توانند از طریق فرآیندهایی مانند: جوشکاری چوبی، جوشکاری گاز بی اثر فلزی، جوشکاری گاز بی اثر تنگستن و جوش نقطه ای به دست آیند.
برای اتصالات پیچی، تکنیک‌های مختلفی وجود دارد که شامل پیچ به همراه مهره معمولی (عمل رولپلاک)، پیچ و مهره‌های چرخانده شده و نصب شده و پیچ و مهره‌های اصطکاک با استحکام بالا (HSFG) می‌باشد. اتصالات رشته ای از سیستم کروی معروف MERO تشکیل شده‌اند. همچنین لایه‌های شبکه فناوری اسپیس فریم می‌تواند از یک لایه، دو لایه یا سه لایه تشکیل شده باشد.
روش های اتصال سیستم ها و روش های مونتاژ و نصب
سازه فضاکار توسط شرکت آسمان گستر با طراحی زیبا و جذاب ارائه می شود. الزامات طراحی اتصال شامل: ساخت آسان بدون نیاز به فناوری پیشرفته، حداقل تغییر المرکز در اتصال با تلرانس های لازم، تعمیر و نگهداری موثر، تولید انبوه، انعطاف پذیری نقطه پشتیبانی و هزینه تولید می‌باشد. روش های اتصال سیستم ها به سه نوع گره، شامل کره، سیلندر و دیسک، بدون گره و واحدهای پیش ساخته تقسیم می‌شوند. همچنین روش های مونتاژ و نصب، شامل: داربست، مونتاژ بلوک و بلند کردن، بر اساس نیازهای بالابر و کارایی مختلف، برای انواع اسپیس فریم ها ارائه می‌شوند.
طبقه بندی بر اساس چیدمان عناصر
در واقع چندین سیستم مختلف وجود دارد که برای طبقه‌بندی ساختارهای سازه فضایی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، اینجا یک طبقه‌بندی از انواع سازه‌های چارچوب فضایی براساس ترتیب المانها وجود دارد:
شبکه سه لایه:
سه لایه عناصر چارچوب فضایی وجود دارد که هر سه با یکدیگر موازی هستند. آنها با میله های مورب به هم مرتبط هستند و ساختارها به طور کلی در بیشتر مواقع صاف می باشند.
شبکه دو لایه:
دو لایه از عناصری که موازی نیز هستند به یکدیگر توسط میله های مورب متصل می شوند.
شبکه تک لایه:
این شبکه یک لایه ی تنها که از عناصر واقع در سطح سازه هستند، تشکیل شده است.
طبقه بندی بر اساس انحنا
پوشش های فضایی:
زیرساخت های مسطح از ویژگی بیشتر این ساختارهای فضایی است. صفحات از طریق میله های افقی هدایت می شوند، در حالی که مورب ها مسئول پشتیبانی از نیروهای برشی هستند.
خرک های بشکه ای:
قسمت مقطع سقف قوسی شبیه به یک قوس ساده است، که به طور معمول به عنوان یک مولفه واحد از ماژول ها یا اهرم چهار وجهی به عنوان یک جز استفاده می شود.
گنبدهای کروی:
یک گنبد کروی از یک شبکه پیچیده از بخش های فولادی ساخته می شود. به طور معمول از ماژول های تتراهدریت یا هرمی با از پشتیبانی از پوسته استفاده می کند.
مزایای استفاده از سازه فضاکار
با توجه به استحکام فوق‌العاده و سبکی بیش از حد ، سازه‌های فضایی توزیع بار دقیقتری را ارائه می‌دهند.
سازه‌های فضایی به دلیل سبک بودن ، تولید انبوه، محکم و چند‌کاره بودنشان نسبت به سایر سازه‌های رایج مزایای ویژه دارند. به عنوان یک نوع سازه، سازه های فضایی مزایای مختلفی را ارائه می‌دهند، مانند:
- وزن نسبتاً کم.
- به دلیل اینکه عناصر سازه فضایی به راحتی روی هم چیده می شوند، هزینه حمل و نقل برای این نوع سازه نسبتاً کم است و فرایند کلی حمل و نقل نسبتاً آسان است.
- احتمالاً مناسب ترین نوع فریم برای ساختمان هایی با شکل های نامعمول و غیرعادی در طراحی است. این نوع ساختمان‌ها امکانات خمش خوبی را ارائه می‌دهند.
- ساختار کلی فریم نیز بیشترین تحمل زلزله را نسبت به سایر انواع فریم ها دارد.
- وزن کل ساختمان به طور یکنواخت بر روی سازه توزیع می شود، بنابراین معمولاً در این نوع ساختمان ها هیچ نقطه ضعف منفردی وجود ندارد. ساختمان‌های سازه‌های فضایی بسیار قابل حمل و قابل مدیریت هستند.
- همانطور که قبلاً ذکر کردیم، این نوع ساختار ترجیحی برای اکثر ساختمان های بزرگ است.
- قابلیت بی‌نظیری برای پوشش نمودن مساحت های بزرگ تحت یک ساختمان بدون نیاز به پشتیبانی داخلی و با ارتفاع نسبتاً کم را ارائه می دهد.
- پیش ساخته بودن و ماهیت کلی یک سازه فضاکار، نصب آن را پس از قرار گرفتن تمام عناصر در محل آسان می کند. قطعات پیش‌ساخته سازه‌های فضایی باعث ساده شدن فرایند نصب می‌شود.
- نیازی به ستون‌های مقطعی ندارد. با ارائه یک ستون میانی، این ساختار نیاز به استحکام هندسی را حذف می‌کند.
معایب سازه های فضایی
خرپاهای سازه فضایی ممکن است برای بازه های طولانی بدون پشتیبانی داخلی باربر مورد استفاده قرار گیرند، این امر آنها را برای استفاده در سکوها و سقف‌ها ایده‌آل می‌سازد. همچنین، اتصالات بین قاب‌ها مانند: جوشکاری، پیچ یا مهره ممکن است فضایی ایجاد کند.
