سازه های چادری و کششی

سازه های چادری و کششی

اسلاید 1: درباره سازه های چادریسازه های غشایی در سال 1960 توسط فرانک اوتو رواج دوباره ای گرفت. دو طرح پیشنهادی او عبارتند از:شبکه سیمی آویخته که در نمایشگاه مونترال و همچنین ورزشگاه المپیک مونیخ استفاده شد که هر دو، جزءعظیم ترین و پیچیده ترین سازه های غشایی هستند.امروزه با پیشرفت فناوری ها سازه های غشایی به کلی دگرگون و متحول شده اند،هر چند بهبود مصالح موجب بهبودعملکرد پوشش های غشایی شده است، ولی روش های نوین طراحی عامل اصلی بهره وری این سازه ها می باشد .8

اسلاید 2: ویژگی های این سازه ها:1- ریشه در سنت کهن چادر سازی دارند.2- به لحاظ ارزانی مصالح، سهولت اجراو سرعت برپایی بسیار جذاب می باشند.از اولین کاربرد های این نوع چادر ها در سالن های نمایشی و سیرک ها و چادر های ارتش می باشد پیشرفت فن آوری های امروز باعث شده است تا:1) دوام و طول عمر مصالح بیشتر شود.2) مقاومت در برابر آتش سوزی بیشتر شود.3) گسترش حریق و دودهای ساطعه کاهش می یابد.4) انرژی کمتری برای تنظیم شرایط محیط حاصل می شود.مثلا در مناطق گرمسیر با استفاده از این غشاء ها می توان مقدار زیادی از نور خورشید را منعکس کرده و دمای ساختمان را با صرف انرژی کمتری تنظیم نمود و در مناطق سردسیر با بهره گیری از لایه های عایق حرارتی که منعطف و مات می شوند با انژری کمتری شرایط مطبوع حاصل می شود.9

اسلاید 3: ویژگی محصولاتدرصد اشتعال پاییندارای عالی ترین خواص فیزیکیدارای پرداخت صیقلی بالا و براقاستفاده از تارپولین وزن متوسطدارای خاصیت ضد قارچ یا ضد کپک زدگیقابلیت جوش ، با تکنوژی هوای گرم و فرکانس بالامقاومت بسیار بالا در برابر اشعه های مضر آفتاب (UV)استفاده از رنگدانه های با کیفیت بالا (ثبات و دوام بالای رنگ)عدم فرسایش در شرایط مختلف آب و هوایی و طول عمر بسیار بالادارای رنگ لاکی (لاک و الکل) اکریلیک و پوشش PVC در هر دو سمتکلیه سازه ها دارای دفترچه محاسباتی فنی و مهندسی بوده و تمام مراحل طراحی تولید و اجرا زیرنظر مهندسی ناظر صورت می پذیرد.10

اسلاید 4: پیش تنیدگی یک روش تسلیح بتن با فولاد با مقاومت بالا می باشد که باعث مقاومت بیشتر اعضای بتنی در مقابل بارهای وارده می شود. پیش تنیدگی در احداث ساختمان های اداری و آپارتمانی ، پارکینگ ، S-O-G ، استادیوم های ورزشی ، تکیه گاه های خاک و مهار سنگی و همچنین در پل سازی، ساخت مخازن بتنی و سازه های ویژه نظیر اسکله ها و کاربردهای فراوانی دارد. هر چند سیستم های پیش تنیدگی نیازمند دانش و نظرات فنی خاصی برای ساخت و نصب کردن می باشد ، اما توضیح دادن مفهوم آن آسان است. •کاربرد پیش تنیدگی به 440 سال قبل از میلاد بر می گردد. زمانی که یونانی ها کشش و تنشهای خمشی در بدنه کشتی های جنگی خود را با پیش تنیدگی ساختار بدنه به وسیله طنابهای کشیده شده کاهش می دادن11

اسلاید 5: •یک مثال دیگر که نشانگر سادگی پیش تنیدگی می باشد، بشکه های چوبی قدیمی است که کشش ایجاد شده در حلقه های فلزی به طور موثری قطعات چوبی را به یکدیگر می فشارد تا مقاومت و پایداری آن را افزایش دهد. •یکی از ساده ترین مثال های پیش تنیدگی تلاش برای بلند کردن یک ردیف کتاب می باشد . ابتدا لازم است به دریف کتاب ها، از دو طرف فشاری اعمال کنیم تا باعث افزایش مقاومت در مقابل لغزش بین کتابها شده به طوریکه بلند کردن آنها را ممکن سازد . این •مثال همچنین نشانگر یکی از اصول متداول در بیشتر کاربردهای پیش تنیدگی است. •با توجه به مثال های فوق می توان پیش تنیدگی را به سادگی تعریف نمود:•یک مثال دیگر که نشانگر سادگی پیش تنیدگی می باشد، بشکه های چوبی قدیمی است که کشش ایجاد شده در حلقه های فلزی به طور موثری قطعات چوبی را به یکدیگر می فشارد تا مقاومت و پایداری آن را افزایش دهد. •یکی از ساده ترین مثال های پیش تنیدگی تلاش برای بلند کردن یک ردیف کتاب می باشد . ابتدا لازم است به دریف کتاب ها، از دو طرف فشاری اعمال کنیم تا باعث افزایش مقاومت در مقابل لغزش بین کتابها شده به طوریکه بلند کردن آنها را ممکن سازد . این •مثال همچنین نشانگر یکی از اصول متداول در بیشتر کاربردهای پیش تنیدگی است. 12

اسلاید 6: •با توجه به مثال های فوق می توان پیش تنیدگی را به سادگی تعریف نمود:•«اعمال نیروهایی به سازه ، علاوه بر بارهایی که سازه برای تحمل آنها طراحی می شود، به منظور افزایش ظرفیت باربری سازه.» •بتن دارای مقاومت کششی کمی است ولی در برابر فشار بسیار مقاوم است ، با پیش فشرده کردن یک عضو بتنی ، پس از خمش در اثر اعمال بار نیز کلا تحت فشار باقی می ماند و بدین دلیل طراحی کارآمدتری را فراهم می آورد . اصول اولیه بتن پیش تنیده در شکل مجاور نشان داده شده است. •یک تیر بتنی پیش تنیده هنگامیکه تحت اعمال بار قرار می گیرد خم می شود و تنشهای فشاری داخلی کاهش می یابد، هنگامی که بار برداشته می شود ، نیروی پیش تنیدگی باعث می شود که تیر به حالت اولیه خود برگردد که نشان دهنده خاصیت ارتجاعی بتن پیش تنیده است . به علاوه آزمایش ها نشان داده اند که تعداد بسیار زیادی بارگذاری متناوب می تواند به تیر اثر کند بدون آنکه روی قابلیت تیر برای تحمل بارهای سرویس یا ظرفیت نهائی آن تاثیری بگذارد . به عبارت دیگر پیش تنیدگی به تیر امکان مقاومت بسیار بالایی در برابر خستگی می دهد. •اگر به هنگام اعمال بار، تنش های کششی حاصل از بار وارده از تنش های پیش تنیدگی فراتر نرود، بتن در ناحیه کشش ترک نمی خورد ، اما اگر نیروی اعمال شده زیاد شده و تنش های کششی بر پیش تنیدگی غلبه کند، ترک اتفاق خواهد افتاد. با وجود بارگذاری بیشتر تیر تا حد ظرفیت نهایی آن، در صورت برداشتن بار، ترکها کاملا بسته شده و تحت بارهای سرویس دوباره نمایان نمی شوند.13

اسلاید 7: الف) روش پیش تنیدگی  در این روش ، بتن پیرامون کابل های از قبل تنیده شده قرار می گیرد . با کسب مقاومت گرفتن و گرفتن بتن ، به تدریج کابلهای تنیده شده با بتن درگیر شده و هنگامیکه بتن مقاومت لازم را کسب کرد، کابل ها آزاد می شوند و بدین ترتیب انتقال نیروها به بتن انجام می گیرد. برای ایجاد تنش در کابل ها نیروی قابل توجهی لازم است ، بنابراین پیش کشیدگی اصولا در بتن پیش ساخته مورد استفاده قرار می گیرد که در آن نیروها توسط بست های ثابتی که در دو انتهای بستر پیش کشیدگی قرار دارد و یا توسط قالبهای مخصوص و محکمی در کابلها مهار می شوند.14

اسلاید 8: ب)روش پس کشیدگی این روش بتن به دور غلاف محتوی کابل های کشیده نشده ریخته می شود در زمانی که بتن به مقاومت کافی رسید کابل ها کشیده شده وتوسط گیره های مخصوص قفل میشوند در این سیستم تمام نیروی کابل ها مستقیما به بتن منتقل می شوند واز آنجایی که هیچ تنشی به قالب اعمال نمی شود استفاده از هر نوع قالب عادی ممکن می باشد .

اسلاید 9: ساخت بناهایی با سقف منعطف از اعصار پیشین رواج داشت. بناهای تاریخی بسیاری با سقف بازشو وجود دارد. از ولا[1]های رومی تا چادر عشایر.ولاهای نوع اولیه تاتر رومی مرکب از تیرهای چوبی و ترکه های عمودی است که با طناب به هم متصل شدند. طناب های می‌توانستند به طور موازی مابین تیرها حرکت کنند. با کشیدن طناب‌ها می‌توانستند زاویه قرارگیری سقف را با توجه به نور خورشید تغییر دهند.سازه اصلی چادرهای مخروطی شکل از تیرهای چوب است. محل قرارگیری راه خروج دود در راس چادر مطابق جهت باد تغییر می‌کند. همچنین پوسته‌های یکسان با ارتفاع متفاوت قابل برپایی بودند. (Walter, 2006)قدیمی‌ترین تصویر باقی‌مانده از سقف چتری شکل متعلق به 13 قرن قبل از میلاد تصویر پادشاه آشور، آشوربانیپال[2] را با چتر خورشیدی، نشانگر قدرت و سلامت جاویدان، نشان می‌دهد. این ساختمان پس از گذشت سال‌ها همچنان به شکل اولیه خود باقی مانده است. پرده با نیروی کششی و تیر مرکزی که نیروی فشاری هر واحد را تحمل می‌کند.15

اسلاید 10: دانشگاه کمبریج از جمله مراجعی است که در زمینه سازه‌های قابل گسترش تحقیق کرده است. سرجیو پلگرینو[4] از این دانشگاه حلقه‌ای را ساخت که قابل گسترش است. حلقه از میله و کابل تشکیل شده و تعداد میله‌ها در هر اتصال 4 عدد است که در وسط طول دو به دو به شکل قیچی به یکدیگر اولا شده‌اند. اتصالات را تعدادی کابل‌های فعال و غیر فعال به یکدیگر متصل می‌کنند. به این ترتیب که با حرکت و گسترش سازه، کابل‌های فعال توسط قرقره‌ها[5] جمع شده و رفته رفته کابل‌های غیر فعال وارد عمل می‌شوند تا در نهایت در کشش کامل قرار گرفته و سازه شکل نهایی خود را ثابت کند.سازمان فضایی و هوانوردی ژاپن نیز تحقیقات جامعی در خصوص سازه‌های قابل گسترش انجام داده است. کوریر میورا[6] با همکارانش توانسته‌اند اصول پیچیده ریاضی را با هنر اوری‌گامی[7] ترکیب نموده و به سطوح قابل گسترش دست یابند. در واقع مجموعه تاشده کاملا مسطح را تنها با قطعات مسطح می‌توان به دست آورد به نحویکه وقتی این قطعات به روی هم قرار می‌گیرند، مجموعه بدون انحنا باقی بماند. (مشایخ فریدنی, 1377)16

اسلاید 11: اغلب ساختارهاي کششي با عناصري فشاري يا خمشي از قبيل ميله ها، حلقه هاي فشاري به همراه تيرها نگهداري مي شوند. در اين ميان ساختارهاي غشايي، جايگاه ويژه اي دارند که اغلب به عنوان پوشش استفاده شده و در فواصل بزرگ مي توانند اقتصادي و جذاب باشند. اولين معماري دنياي کششي پوسته اي فولادي بود که توسط ولادیمیر شوخوف (در طول ساختمان) Nizhny Novgorod استفاده گرديد. مهندس روس، ولادیمیر شوخوف يکي از اولين مهندساني بود که محاسبات کاربردي از تنشها و تغيير شکلهاي ساختارهاي کششي، پوسته ها و غشاها را توسعه داد. شوخوف با هشت ساختار کششي و غرفه هاي نمايشگاهي ساختارهاي پوسته اي سبک براي نمایشگاه Nizhny Novgorod در 1896، غشايي به مساحت 27000 متر مربع طراحي کرد. آنتونيو گائودي از مفهوم خلق معکوس يک ساختار فقط فشاري براي کليساي کولونیا گوئل استفاده کرد. او يک مدل کششي معلق کليسا را با محاسبه نيروهاي فشاري و با تعيين آزمايش ژئومتري يک قوس خلق نمود. بعدها، کانسپتي توسط معمار و مهندس آلماني فری اتو معرفي شد، کسي که نخستين بار در ساختمان کلاه فرنگي آلمان اکسپو 67 مونترال استفاده کرد. اتو سپس ايده اي براي سقف استاديوم المپيک 1972 مونيخ ارائه داد. فرم ساختاري که به طور گسترده در ساختارهاي بزرگ اواخر قرن بيستم، جاييکه طناب هاي نگهدارنده بيشترين کشش را به پارچه ها داده و آن را مجبور به تحمل بارهاي مقاوم مي کنند، به کار گرفته شد.17

اسلاید 12:   18از سال1960 ساختارهاي کششي توسط طراحان و معماراني از قبيل اوو آروپ ، بارو هاپولد، والتر برد، فری اتو، ایرو سارینین، هورست برگر و ديگران حمايت شدند. سیستم های غشایی نزديک به چند دهه است که سيستم سازه هاي کششي يا غشايي بدلیل ویژگیهای منحصر بفرد خود در صنعت ساختمان مورد توجه قرار گرفته است. اين سازه ها مي توانند به عنوان پوششي براي بناها، زمينهاي بازي، باغها، تراسها، پارکينگ ها و ... و يا با نورپردازي خلاقانه به عنوان يک فضاي شهري مطلوب و شاخص جلوه کنند. مصالح مورد استفاده در اين نوع سازه ها (عموما پارچه ای) چه از نظر زيبايي شناسي و چه از نظر عملکرد با کليه مصالح متعارف و متداول در صنعت ساختمان متفاوت مي باشند. سازه هاي کششي به خاطر خواص فيزيکي و شکل هندسي شان نیز از ديگر سازه ها متمايزند و مي توانند به عنوان سازه هاي دائم، موقت يا با قابليت جابجايي استفاده شوند. اين سازه ها نه تنها سبک، بلکه زيبا، نيمه شفاف و همچنين داراي طول عمر زياد و گاهي نيز اقتصادي مي باشند.

اسلاید 13: معماري پارچه اي استاديوم ها، سکوها، مراکز خريد، بهارخواب ها، پياده روها، سقف پارکينگ ها و ... همگي مي توانند با غشاهاي ترکيبي و ساختارهاي پارچه اي با زيرساختارهايي سبک، آزادي عمل فراوان، اطمينان بخشي مورد قبول و پايايي فوق العاده طراحي شوند. بطوريکه در تمام دنيا غيرمنتظره ترين و جاه طلبانه ترين پروژه ها با استفاده از ويژگي سبکی و انحناپذيري اين مصالح قابل ساخت مي باشند. امروزه می توان ادعا نمود که در طول بيش از ده سال تجربه، نسل جديد غشاها استحکام بيشتر و طول عمر بالاتري را ارائه مي دهند. تمامي اين فاکتورها فرصت کافي در جهت خلق يک نتيجه نهايي واقعي را عرضه می کنند؛ بطوريکه معماري معاصر بطور بارز با سيستم هاي غشايي خمش پذير و انعطاف پذير کار مي کند.  19

اسلاید 14: منابع  Belda, E.F. (2003) Constructine Problems in Deployable Structure of Emilio Perez pinero. Transactions on the Built Environment, 21, 141-142.Buhl, Thomas, Jensen, Frank V. & Pellegrino, S (2004) Shape optimization of cover plates for retractable roof structures. Computers and Structures, 82, 1227-1236.Chilton, John (2003) Environmental aspects. IN LORENS, J., Textile roof 2003 - Eigth international workshop, Berlin.Jensen, Frank V. (2005) Concepts for Retractable Roof Structures, Ph.D. Dissertation, University of CambridgeMelin, Nicholas Obrien (2004) Application of Bennett Mechanisms to Long-Span Shelters, PhD Dissertation, University of OxfordMollaert, Marijke (2003) A classification for the application of technical textiles and lightweight structures. IN LORENS, J., Textile roof 2003 - Eigth international workshop, Berlin.Walter, Vortrag Von Matthias (2006) Convertible Roofs. Ferienakademie.ایرانی بهبهانی, هما (1382) شاخص ها و ویژگی های باغسازی دوران قاجار در تهران. محیط شناسی ضمیمه 31, 99-81.چیلتون, جان (1386) سازه‌های مشبک فضایی, تهران, دانشگاه تهران.مشایخ فریدنی, سعید (1377) سازه‌های باز و بسته شونده. صفه