تفاوت سازه های کششی پارچه ای با سازه های قابی پوشیده شده از پارچه
تفاوت سازه های کششی پارچه ای با سازه های قابی پوشیده شده از پارچه
سازه های کششی پارچه ای:
هنگامی که کسی به یک سازه کششی فکر می کند، اولین تصویری که در ذهن ظاهر می شود یک پارچه یا شبکه کابلی کشیده است که توسط ستون های مفصلی (دکل) و کابلی پشتیبانی می شود که نقش پیش تنیدگی غشاء و تثبیت آن را برعهده دارند. در ساختار کششی هیچ چیز بی فایده یا زائد نیست؛ اگر پارچه آسیب ببیند یا کابل قطع شود، شکل تغییر می کند و تعادل جدیدی از نیروها پیدا می کند. پارچه در واقع پوشش و ساختار سقف به طور همزمان است. سازه کششی طبق تعریف یک ساختار فعال است؛ یعنی پارچه با انحنا و هندسه بارها را تحمل می کند. نتیجه فرم فعال این است که تنش های داخل اعضا (پارچه، کابل، دکل ها و غیره) و در نتیجه در فونداسیون کمتر خواهد شد.
سازه های قابی با پوشش پارچه:
این سازه ها یک اصل ساختاری بسیار روشن دارند: آنها از قاب های فولادی یا چوبی بر پایه ستون ها و تیرهای شیب دار (درگاه) تشکیل شده اند که به یکدیگر متصل هستند. این سیستم سازه برای حمل بارهای عمودی (برف، باد) طراحی شده است، همانطور که برای سیستم سازه ای یک ساختمان متداول اتفاق می افتد. پارچه فقط در بالای قاب نگهدارنده قرار می گیرد و به عنوان روکش عمل می کند؛ سطح پیش تنیدگی در غشاء بسیار کم است و هندسه پارچه بسیار مسطح است (بدون انحنای مضاعف). پیش تنیدگی در پارچه فقط برای جلوگیری از ارتعاش وجود دارد، در حالی که بارها توسط قاب حمل می شوند. بنابر این سازه ها را می توان به عنوان ساختمان متداولی در نظر گرفت که پوشش آن به جای آجر و ساندویچ پانل، غشایی است. در صورت آسیب به غشا، ثبات ساختاری سقف به هیچ وجه تحت تأثیر قرار نمی گیرد و هندسه آن ثابت می ماند. این ساز ها مدولار هستند و به گونه ای طراحی شده اند که در پیکربندی های مختلف با یک اهرم انعطاف پذیری مشخص ترکیب شوند. در صورتی که سازه های کششی پارچه ای دارای فرم های متداولی هستند.
انواع سازه های کششی
قسمت‌های انعطاف‌پذیر سازه‌های کششی، یعنی غشاها و کابل‌ها، مطابق جهت نیروهای وارده در داخل آنها، در فضا قرار گرفته‌اند. به همین دلیل این ساختارها به عنوان "فرم فعال" نیز شناخته می شوند. لبه ها و اتصالات نقطه ای این عناصر بر شکل نهایی که کابل ها و غشاها می توانند ایجاد کنند تأثیر می گذارد. به همین دلیل سازه های کششی را می توان بر اساس انواع تکیه گاه و در نتیجه شکل آنها دسته بندی کرد. در طبقه بندی زیر استخراج شده از:
Tensile Surface Structures: A Practical Guide to Cable and Membrane Construction، Ernst & Sohn، Seidel, M. (2009)
همه انواع سازه های کششی را می توان یافت که در کنار هم قرار گرفته اند.
همانطور که مشخص است، سازه های کششی دارای سطوح "منحنی دوگانه" هستند، یعنی در دو جهت منحنی هستند. اشکال سازه های کششی با توجه به جهت انحنای مضاعف سطوح که در نمودار جانبی نشان داده شده است به سین کلاستیک و آنتی کلاستیک تقسیم می شوند (برگرفته از سیدل ام. 2009). سطوحی که دارای انحنای در یک جهت هستند سین کلاستیک نامیده می شوند، در حالی که سطوحی که دارای انحنای مخالف هستند، آنتی کلاستیک هستند.
سطوح آنتی کلاستیکی با نقطه بالا یا پایین. این فرم با نام خیمه در ایرن شناخته می شود.
سطوح آنتی کلاستیکی با کابل های تیزه و دره که در ایران با نام تیزه دره شناخته می شود.
سطوح آنتی کلاستیکی که دو نقطه آن بالا و دو نقطه آن پایین است و به شکل هندسی هایپار (هایپربولیک پارابولوید) در می آیند. در ایران این سازه ها با نام کایت و زین اسبی شناخته می شوند.
انواع فرم های ترکیبی با قوس
سطوح آنتی کلاستیک که با لبه های قوسی سفت و محکم در پیکربندی های مختلف پشتیبانی می شوند. تنوع هندسی با این گونه شناسی زیاد است.
فرم شبه مخروطی با یک قوس
فرم شبه طاقی با دو قوس موازی
فرم شبه چهارطاقی با سه قوس 120 درجه
فرم زین اسبی با دو قوس متقاطع
پوشش برای سیرک
خاستگاه تاریخی سازه های کششی در معماری به چادرهایی برمی گردد که به عنوان محل سکونت جمعیت های عشایری مورد استفاده قرار می گرفتند که در میان آنها چادرهای یورت مغولستان یا تیپی آمریکا شناخته شده است. در دوران مدرن تر، اولین سازه های کششی بزرگ آنهایی هستند که توسط شرکت های سیرک برای برپایی نمایش های خود استفاده می شود. تکامل این سقف‌ها منجر به " Chapiteau" فعلی شده است که می‌تواند به ابعاد واقعاً چشمگیری برسد: برای مثال Cirque du Soleil از سازه‌هایی با قطر بیش از 50 متر، با آنتن‌های 25 متر و ارتفاع کاسپ‌ها 19 متر استفاده می‌کند. این سقف ها توسط بیش از 500 ستون محیطی کابلی کشیده می شوند.
پوشش های استادیوم
سازه های کششی در سقف استادیوم ها به حداکثر توان خود می رسند. در این موارد در واقع لازم است دهانه های بزرگ با کمترین وزن ممکن پوشانده شود تا زیربناها و پی ها را سنگین نکنند. بعلاوه، لازم است دید زمین بازی را عاری از هر گونه مانعی ایجاد کنیم، لازم است یک اصل ساختاری را اتخاذ کنیم که قادر به مهار کردن باشد. این مورد در اصل "چرخ پره ای" یا چرخ دوچرخه است که از یک حلقه بیرونی فشرده و یک حلقه داخلی محکم تشکیل شده است که توسط کابل هایی در کشش به یکدیگر متصل شده اند. نتیجه یک ساختار کششی منحصر به فرد است که کل محوطه سرپوشیده را در بر می گیرد و باید در یک حرکت از طریق به اصطلا ح "بالابر بزرگ" بالا کشیده شود.
پوشش لابی ها و دهلیزها
پوشش های خطی، دهانه بزرگ، روکش گذرگاه ها به عنوان مثال در مراکز خرید، فرودگاه ها یا تأسیسات نمایشگاهی، می توانند با سازه های کششی پوشانده شوند که به لطف وجود نور پراکنده عالی، تأثیر زیبایی شناختی بسیار قوی و بار نسبتاً «سبک» بر روی ساختمان های اطراف ایجاد می کنند. یک ساختار پشتیبانی نقطه ای برای به دست آوردن نتایج مشابه با مواد نیمه شفاف سنتی مانند شیشه، یک زیرسازی باربر مبتنی بر تیرهای مشبک عظیم مورد نیاز است.
پوشش های فضاهای باز
فضاهای بزرگ را می‌توان با سازه‌های کششی آزاد پوشاند تا با ساختارهای از پیش موجود یا پیچیده‌ترین هندسه‌های معماری هماهنگ شود. در این صورت، سقف به یک مبلمان شهری منحصر به فرد تبدیل می شود، نمادین و به راحتی قابل تشخیص از زبان تکنولوژیک سیستم ساخت و ساز که از ساختمان های موجود واضح و متفاوت است. نتیجه مشابهی را به سختی می توان با استفاده از سیستم های ساختمانی مبتنی بر تیرها و ستون ها به دست آورد که لزوماً به یک ریتم هندسی مشخص و منظم نیاز دارد.
پوشش برای پارکینگ
از این پوشش ها می توان برای مسقف کردن پارکینگ های عمومی در متراژ گسترده و سایبان ترمینال های اتوبوس و حتی پارکینگ های شخصی استفاده نمود. مزیت عمده این ساز ها نسبت به سازه های متداول دیگر زیبایی وصف نشدنی آن است.
کاربردهای سازه های کششی پارچه ای
مزایای اقتصادی
سازه های کششی از مصالح ساختمانی به کارآمدترین روش استفاده می کنند؛ کابل ها و غشاها فقط در کشش کار می کنند در حالی که سازه نگهدارنده معمولاً فقط فشرده می شود. این اجازه می دهد تا استفاده از مواد را به حداقل برسانید. همچنین سبکی سیستم ساختمانی و انعطاف پذیری آن در حین بهره برداری باعث می شود سازه های کششی مشمول قوانین لرزه ای نباشند که منجر به افزایش مقاطع باربر و در نتیجه افزایش هزینه می شود. بنابراین، برای ابعاد بزرگ، سازه های کششی مطمئنا ارزان ترین سیستم ساخت و ساز هستند. با این حال، در پروژه های کوچک یا متوسط، این به شکل ها و مواد انتخاب شده بستگی دارد. سازه های کششی پلی استر با روکش PVC می توانند بسیار اقتصادی باشند.
مزایای سازه ای
سازه های کششی باید به زمین چسبانده شوند و فقط نیروهای کششی یا فشاری در مناطق بسیار کوچک به آن منتقل شوند. اغلب گفته می شود که جرمی که سازه های کششی در بالای زمین ندارند همان چیزی است که باید در فونداسیون ها قرار داده شود تا سازه ها به درستی با توجه به بار طراحی پیش تنیده شوند. هیچ چیز واقعی تر! با این حال، از یک طرف فشرده سازی به راحتی توسط پایه های ساده جذب می شود، از طرف دیگر، کشش باید از طریق لنگرها، پیچ های چوبی یا فونداسیون بزرگ مدیریت شود. هنگامی که پایه ها بیش از حد بزرگ می شوند، طراحی صحیح امکان ایجاد سیستم های بسته را فراهم می کند، مانند چرخ دوچرخه که برای سقف سالن ها استفاده می شود، که بار را به زمین منتقل نمی کند. فقدان جرم و انعطاف پذیری عناصر سازه ای مورد استفاده، به سازه های کششی اجازه می دهد که در اکثر موارد از نظر مقررات لرزه ای زیر نظر قرار گیرند. بنابراین سازه کششی می تواند در صورت وقوع زلزله، نوسان کرده و حرکت کند و انرژی وارد شده را هدر دهد، بدون اینکه آسیبی ببیند.
مزایای زیست محیطی
سبکی سازه های کششی به معنای تأثیر کمتر زیست محیطی از نظر هدر رفتن منابع و تأثیر بر زمین است. علاوه بر این، طبق تعریف، سازه‌های کششی، معماری‌هایی هستند که به صورت خشک مونتاژ می‌شوند، کاملاً قابل جداسازی هستند و در صورت لزوم یا در صورت بروز نیازهای جدید، به طور بالقوه در مکان دیگری قابل جابجایی هستند. بنابراین استفاده مجدد به جای بازیافت، که همیشه واقعا امکان پذیر نیست، یک امر ضروری است. بنابراین سازه‌های کششی، معماری‌های انعطاف‌پذیری هستند که در صورت نیاز می‌توانند در طول زمان اصلاح و سازگار شوند. نمی توان همان رویکرد را با سیستم های ساخت و ساز سنتی که طبق تعریف ثابت هستند و دیگر قابل جابجایی نیستند، انجام داد.
مزایای سازه های کششی پارچه ای
جزئیات سازه های کششی
سازه های کششی مجموعه ای از جزئیات هستند. هر جزء برای مقاومت در برابر نیروی خاصی طراحی شده است که به روشی خاص جهت گیری می کند. هر عنصر خود را در تعادل با سایر عناصر در هندسه ای قرار می دهد که می تواند منحصر به فرد باشد. به همین دلیل، جزئیات خود سازه های کششی هستند و در صورت توسعه خوب، تفاوت را ایجاد می کنند. در زیر، ما به اختصار دو جزئیات مهم در سازه های کششی را نشان می دهیم: صفحات گوشه و کابل های لبه.
صفحات گوشه
صفحات گوشه وظیفه انتقال نیروهای وارد شده از کابل های لبه و ستون را به طور یکنواخت بر روی سطح غشاء دارند. صفحات باید بتوانند آزادانه با توجه به نیروها جهت گیری کنند و باید به تعادل بین نیروهای غشایی وارد بر صفحه مماس بر غشاء و نیروهای نقطه ای کابل های لبه که در محور با آنها عمل می کنند، برسند. بنابراین این عنصر برای موفقیت کشش بسیار مهم است و باید برای هر غشاء به صورت خاص طراحی شود. صفحه از سه قسمت تشکیل شده است: اتصال به ستون معمولاً با استفاده از یک لولا، اتصال به غشاء با استفاده از صفحات و اتصال به کابل ها از طریق لوله هایی که جهت درستی دارند. اگر می خواهید نتیجه ای با کیفیت بالا به دست آورید، تقریبا غیرممکن است که صفحات مشابه را روی غشاهای مختلف تکرار کنید. به همین دلیل در سطح طراحی باید سرعت تولید این جزئیات را افزایش داد تا بتوان آنها را به صورت پارامتری ساخت.
لبه های غشا: کابل ها، صفحات و بست
لبه‌های غشاها را می‌توان با کابل‌های لبه، از طریق عناصر مسطح مانند تسمه و یا از طریق بستن هر دو با کابل یا تسمه، در کشش قرار داد. لبه ها باید به منظور تضمین یک مهر و موم کامل و همچنین با در نظر گرفتن هرگونه لغزش و کشش مواد در هنگام مونتاژ و عملیات آماده شوند. طراحی نادرست جزئیات لبه می تواند منجر به عیوب محیطی و در بدترین موارد، شکستن غشا در صورت اشباع استرس غیرمنتظره شود.
مونتاژ سازه های کششی
شکل سازه های کششی از حالت پیش تنیده وارد شده در غشاء و کابل ها ناشی می شود. بنابراین، در مقایسه با تمام مجموعه‌های معماری سنتی که در آنها عناصر بر اساس هندسه در موقعیت خود قرار می‌گیرند و به دلیل وزن خود در حالت تعادل باقی می‌مانند، در مورد سازه‌های کششی، اجسام به دنبال تعادل نیروهایی که توسط پیش تنیدگی عناصر داده می‌شود، موقعیت خود را پیدا میکنند؛ کابل ها و غشاها در کشش، ستون ها در فشار. مونتاژ باید توسط نیروهای خبره انجام شود، زیرا نتیجه هندسی و ساختاری به معرفی صحیح بارهای پروژه و رعایت مراحل مونتاژ که باید از یک رویه دقیق پیروی کند، موظف است. ابزارهایی که قادر به معرفی نیروهای مورد نیاز هستند نیز باید در محل وجود داشته باشند و احتمالاً آنها را اندازه گیری کنند. متناوبا، حالت پیش تنیدگی را می توان بر اساس کرنش های مورد انتظار پیش بینی کرد. همه عناصر تنش، در واقع، محصولات جبران شده هستند، یعنی کمی کوچکتر: در نتیجه کشش وارد شده و در نتیجه ازدیاد طول مواد تا رسیدن به موقعیت های طراحی، می توان فرض کرد که تظاهر صحیح انجام شده است. معرفی شده است.
سازه چادری را نوعی سازه غشایی معرفی میکنند که از پوشش های چادری به عنوان غشای سازه ای استفاده می کنند.
کارايي سازه اي سازه هاي پارچه اي بعلت فرم فعال آن مي باشد به عبارتی براي تحمل و انتقال نيروها به تکيه گاه به صورت کشش خالص، بر هندسه منحني خود متکي اند.
سازه پارچه ای کششی غشایی است که می تواند بارهای وارده را تحت کشش تحمل کند. این سطوح با حداقل مساحت کارایی زیادی داشته و از بسیاری سیستم های دیگر به مصالح کمتری نیاز دارند. به این دلیل که غشا نمی تواند مانند یک تیر در برابر خمش و مانند ستون در برابر کمانش مقاومت کند،
از به روز ترین کارهای ما دیدن کنید.
آدرس:
تهران، اتوبان ستاری شمال، دانشگاه علوام و تحقیقات، ساختمان کتابخانه مرکزی، طبقه چهارم
تلفن:
