سازه فضاکار سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه های آن در دو جهت گسترش یافته اند و اعضای آن فقط در کشش و فشار می باشند. بیشتر سازه های فضاکار از مدول های یکسان و تکرار شونده با لایه های موازی در بالا و پائین (مشابه عناصر فوقانی و تحتانی خرپا ) تشکیل می گردد. سازه فضاکار بطور مشترک برای سازه هایی با اتصالات مفصلی و صلب به کار می رود.

تا زمانی که هندسه سازه فضاکار امکان استفاده از اشکال مختلف را داشته باشد ، از نیمه ی هشت ضلعی ( هرم چهار وجهی) ، چهار ضلعی (هرم سه وجهی ) و کلیه چندضلعی ها بطور گسترده ای در ساختمان ها استفاده می شود.

علاوه بر آنکه با استفاده از سازه فضاکار ، فضاهای وسیع با سقف های افقی پوشانده می شود، از این سیستم می توان برای سایر قسمت ها مانند دیوارها و نیز سقف های شیب دار و یا دارای انحنا استفاده کرد. ارتفاع (ضخامت سقف )سازه  فضاکار می تواند تا 3درصد طول دهانه می باشد، اگرچه اقتصادی ترین ارتفاع در حدود 5درصد طول دهانه آزاد و برای طره ها 11 درصد طول طره است . بهترین اندازه برای مدول ها از نظر اقتصادی بین 7 تا 14 درصد طول دهانه می باشد. باید توجه داشت که تعداد اعضا (و هزینه دستمزد نیروی انسانی ) با کاهش اندازه مدول به شدت افزایش می یابد.

انواع سازه هاي فضاكار

الف - شبكه هاي تخت

شبكه هاي تخت مي توانند داراي يك، دو يا سه و حتي چند لايه باشند، ولي بيشتر به صورت دولايه مورد استفاده قرا ر مي گيرند. شبكه هاي دولايه از دو صفحه موازي كه بوسيله عناصري به هم متصل گرديده اند تشكيل مي شوند . يك نمونه استفاده از اين شبكه ها در آشيانه هواپيماها است

ب-چلیک

به شبكه اي كه در يك جهت داراي انحنا باشد، چليك مي گويند . اين سازه بيشتر براي پوشش سطوح مستطيلي دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون مي باشند و روي لبه هاي چليك كه به تكيه گاه متصل است، قرار مي گيرند . چليك ها داراي محور مي باشند. چليك ها اغلب به شكل تركيبي استفاده مي شوند و تير كمري نقش تركيب كردن چليك ها به يك ديگر را بازي مي كنند. نكته اي كه در طراحي اين نوع سازه ها بايد در نظر گرفت اين است كه انتهاي چليك بايد قوي باشد و اين تقويت را مي شود بوسيله تير، تير و ستون و شكل خورشيد مانند انجام داد.

ج-گنبد

اگر شبكه اي در دو جهت داراي انحنا باشد، گنبد ناميده مي شود . شايد رويه يك گنبد بخشي از يك كره يا يك مخروط يا اتصال چندين رويه باشد . گنبدها سازه هايي با صلبيت بالا مي باشند و براي دهانه هاي بسيار بزرگ تا حدود 250 متر مورد استفاده قرار مي گيرند . ارتفاع گنبد بايد بزرگتر  از 15 % قطر پايه گنبد باشد. گنبدها داراي مركز هستند مثالهايي از اين گنبدها در شكل نشان داده شده است.

موارد استفاده سازه های فضاکار

مثالهاي متعددي از سازهاي فضاكاري كه در دنيا و ايران ساخته شده است وجود دارد ؛ استاديوم هاي ورزشي ، مراكز فرهنگي ، سالن هاي اجتماعات ، مراكز خريد ، ايستگاه هاي قطار ، آشيانهاي هواپيما ها ، مراكز تفريحي ، برجهاي راديويي و ..... البته این نوع سازه پدیده خیلی جدیدی نیست ، زیرا گراهام بل طرحهایی از شبکه های منظم هندسی که کاربرد ساختمانی داشته باشد تهیه کرده بود . همچنین آلاچیقهای عشایر محلی ایران ، سبکی مانند این نوع سازه ها دارند .

یک نمونه جالب از سازه های دو لایه ، ساختمان نمایشگاه واقع در سائوپولو ، برزیل است که محوطه ای به مساحت 260 در 260 متر مربع را با تکیه بر 25 ستون و با استفاده از 48000 عضو لوله ای آلومینیومی پوشش می دهد . نمونه جالب دیگری از کاربرد سازه های فضاکار قابل جداشدن ، پارکینگ هیترو لندن است . این پارکینگ قابلیت تحمل 325 اتومبیل را داشته و استفاده از آن بسیار اقتصادی است . این نمونه ، تصور اکثر افراد را مبنی بر اینکه شبکه های فضایی فقط برای مسقف کردن محوطه بکار می روند را باطل می سازد . نمونه دیگر ، آشیانه هواپیما در لندن است که دهانه ای به طول 138 متر دارد . این سقف باید لوازمی به وزن حدود 700 تن را تحمل کند که 300 تن آن متحرک و شامل چندین دستگاه جرثقیل است که امکان تعمیرات و نگهداری هواپیما را به سهولت فراهم می آورد.

به عنوان نمونه هایی از این نوع سازه ها در ایران ، پوشش مرقد مطهر امام و سقف چند غرفه نمایشگاه بین اللملی تهران را می توان نام برد .

نمونه های موردی

مرکز انجمن جاکوب جاویتس

1980،نيويورك مهنس معمار:آي.ام.پي وهمكاران،مهندس سازه:ويدلينگر وهمكاران

این ساختمان با طولی برابر با 315متر در طول خیابان  های یازدهم و دوازدهم مانهاتان و با عرض 157 متر در کنار خیابان های سی و چهارم و سی و نهم قرار گرفته است . در مجموع ، مساحت همکف آن 148 هزارمتر مربع است.

ستون هايي كه سازه فضا كار سقف اين ساختمان را نگه مي دارد،سبك هستند ودر محل اتصال،از تكيه گاههاي هرمي شكل بهره مي برند.اين ستون ها،از 4لوله فولادي تشكيل شده اند كه داراي سر ستوني مربعي شكل هستند كه سر ستون هاي قطري را نگه مي دارند.

جداره هاي افقي و عمودي ساختمان متناسب با سازه سقف،با پوشش شيشه اي پوشانده شده است.اين پوشش به شكل پرده اي در جلوي سازه فضا كار نصب شده است.

سالن ژيمناستيك المپيك

گايكر ، دو سقف گنبدي  كش بستي  را برای المپيك 1988 سئول طراحي كرد نمونه بزرگتر ، سالن ژيمناستيك به عنوان  بخشي از تلاش  گايگر براي طراحي سقف سالن ورزش سرپوشيده با پوشش غشايي عايق بندي شده كه در حد سازه هاي متكي بر هوا باشد بشمار مي رود ( راستورفر 1988 )

گايگر به سيستمي براي پوشش به دهانه اي برابر 383 فوت ( 120 متر ) با استفاده از كابل هاي كششي ممتد و عناصر فشاري غير ممتد دست يافت بارها از يك حلقه كششي مركزي به يك سري از كابل هاي شعاعي ، حلقه هاي كششي و اقطار مياني سرانجام به يك حلقه فشاري اصلي پيراموني ، منتقل مي شوند گنيد سالن ژيمناستيك به سه  سري كابل هاي كششي مدور به صورت حلقه هايي به فاصله 5/47 فوت (5/14 متر ) از يكديگر نياز دارد نمونه كوچكتر اين نوع از گنبدهاي كش بستي كه براي سالن شمشير بازي طراحي گرديد  داراي دو حلقه كششي است يكي از مزاياي اين سيستم ان است كه در صورت افزايش دهانه وزن واحد سطح ان (2 پاوند / فوت مربع  (8/9 كيلوگرم / متر مربع ) ثابت باقي مي ماند و هزينه ساخت واحد سطح آن نيز به ميزان كمي تغيير مي نمايد.

گنبد ژئودزیک

گنبد ژئودزیک سازه فضاکار کروی است که بارهای وارده را از طریق اعضای خطی که در یک گنبد کروی شکل قرارگرفته اند به تکیه گاه ها منتقل می کند وتمامی اعضا در آن در تنش مستقیم (کشش یا فشار) هستند.معمولا از پوشش نازک (از جنس پلاستیک یا فلز ) برای پوشش گنبد و تبدیل آن به یک فضای محدود استفاده می شود.

گنبد های ژئودزیک بر اساس 5 حجم اصلی افلاطونی شکل می گیرند. چهار ضلعی ، مکعب ، هشت ضلعی ، دوازده ضلعی و بیست ضلعی

فهرست مطالب

• سازه های فضا کار
• انواع سازه هاي فضاكار
• اتصالات
• تكيه گاه ها در سازه فضا کار
• پایداری خرپای فضایی
• مصالح شبکه های فضایی
• مزایای استفاده از شبکه های فضایی
• محدودیت های شبکه های فضایی
• موارد استفاده سازه های فضاکار
• Louvre Museum توسعه موزه لوور
• مرکز انجمن جاکوب ک . جاویتس
• (tensegrities) سازه کش بستی
• سالن ژيمناستيك المپيك
• )Suncoast Dome (  گنبد سان کاست فلوریدا
• (Georgia Dome) گنبد جورجیا
• گنبد ژئودزیک
• هندسه
• غرفه آمريكا در نمايشگاه اكسپو (67)
• باغ گياه شناسي كليماتون ميسوري
• باغ بهشت بریتانیا
• منابع و مآخذ

پاورپوینت حاصر در 44 اسلاید و در فرمت pptx  تهیه شده است.

همچنین برای مشاهده سایر پژوهش های طراحی فنی ساختمان در سایت مدار آموزش میتوانید به این لینک مراجعه کنید.