منبع پایان نامه ارشد درباره کریستال پالاس، تحلیل شبکه، نورپردازی

دانلود پایان نامه ارشد

پذیرساخت . تقریباً در همان زمان روش های ریاضی برای توضیح و پیش بینی رفتار سازه هها و درک نحوه مقاومت مصالح به سرعت توسعه یافتند . همزمان با توسعه راه آهن و صنعتی شدن تولیدات کالاها ، تقاضا جهت سازه های با دهانه وسیع برای پل ها ، ایستگاه ها ، ساختمان انبارها و کارخانه ها افزایش یافت . با دسترسی وسیع تر به آهن و فولاد و تقاضا جهت دهانه های وسیع تر ، یک دوره جدید در توسعه فرم های سازه ای جدید آغاز شد . در اولین مرحله مجموعه ای از خرپاهای متنوع شکل گرفت و در مراحل بعد سازه های مشبک فضایی سه بعدی به وجود آمدند. بسیاری از فرم های سازه ای به ویژه اغلب شبکه های فضایی از مدول هایی تشکیل شده اند. نظریه ساخت ساختمان های مدولار به صورت یک رویای تحقق یافته تقریباً 150سال قبل ، با طراحی ، ساخت و نصب قاب های فلزی کریستال پالاس در هایدپارک لندن ( برای برگزاری نمایشگاه بزرگی در سال 1851 ) شکل عملی یافت و کارایی این روش به خوبی نشان داده شد.
شاید قدیمی ترین نمونه ها از آنچه امروزه به عنوان قاب فضایی یا شبکه فضایی می شناسیم ( و دارای امتیازهایی نظیرسبکی ، مقاومت ، سه بعدی بودن ، امکان تولید انبوه و اجرا به روش سازه های مدولار می باشد) توسط مخترع تلفن ، الکساندر گراهام بل (1922 – 1847 ) رواج یافت . در دهه اول قرن بیستم او خرپاهای فضایی مرکب از قطعات چهار وجهی و هشت وجهی را آزمایش کرد در مجله نشنال ژئوگرافی در سال 1903 ، بل به شرح ساختمان کایت پرداخت .
با وجود توسعه و پیشرفت حاصل از تلاش های گراهام بل در زمینه خرپاهای فضایی سه بعدی سبک وزن در اوایل قرن بیستم ، تا قبل از معرفی سیستم مرو7 در 1943 ، این خرپاها درمعماری کاربردی نداشتند. این اولین سیستم شبکه فضایی بود که به صورت گسترده در دسترس معماران و مهندسان قرار گرفت و توسط دکتر مکس منگرینگ هوسن 8 (88 – 1903 ) معرفی شد. این سیستم ، همچنان که هنوز هم رایج ترین روش در ساخت خرپاهای فضایی است ، شامل اعضای لوله ای منفرد و اتصالاتی از نوع پیوند ه های کروی ( گوی سان ) است . عمومیت استفاده از این سیستم تا به امروز ادامه دارد زیرا علاوه بر زیبایی سازه ای می تواند به اشکال گوناگون و با سیستم های متنوع ، متشکل از پیوند ه های کروی و لوله ها مورد استفاده قرار گیرد. یک نوع شناخته شده از این سیستم ، شبکه های دولایه با استفاده از مدول های پیش ساخته است . در انگلستان ، در دهه 1950 ، دینیگ آف چارد9 سیستم سقف فضایی 10 را بر اساس مدول های هرمی فولادی پیش ساخته که به یکدیگر پیچ می شوند ( با ابعاد 22/1 ×22 /1 متر و در پلان و 05/1 متر یا 61/0 متر در ارتفاع ) ، توسعه داد. با اندکی تغییرات در ابعاد مدول ها و مصالح ، سیستم سقف فضایی تاکنون به صورت گسترده و موفقیت آمیز برای سازه های کف و بام مورد استفاده قرار گرفته است .
یک مدول مشابه ، باهمان ابعاد در پلان ولی ارتفاع کل 600 میلی متر، برای ساخت بام و کف در سیستم ساختمانی مدولار ننک11 به کار برده شد این سیستم توسط وزارت ساختمان های عمومی سابق در انگلستان با همکاری دنینگز توسعه یافت و در ساخت سربازخانه ها و بلوک های ارتش در اوایل دهه 1960 به کار برده شد . این سیستم می تواند دهانه ای به طول 2/12 متر ( 40 فوت ) با بار معمول کف ها و 8/26 متر ( فوت 88 ) با بار معمول بام را پوشش دهد. شبکه های فضایی موجب آزادی عمل در مورد محل قرار گیری ستون ها می شوند و امکان طراحی به نحو مورد نظر در فضاهای وسیع بدون ستون را فراهم می سازند. دال های بتنی پیش ساخته که بر روی نوارهایی از پلی استایرن یا پلی یورتان درون شبکه مدولار مربع شکل فوقانی قرار می گیرند، صفحات کف را تشکیل می دهند.
در دهه 1950 و 1960، سیستم های مشبک فضایی در تمام دنیا مورد استفاده قرار گرفت ، چرا که معماران به زیبایی جدید این شبکه های مدولار پی بردند و مهندسین با گزینه های مختلف برای اتصال اجزا به یکدیگر انواع مصالح و اشکال هندسی متفاوت را با کمک این سیستم آزمایش کردند. در آمریکا ریچارد باکمینستر فولر12( 1981 – 1895 ) در پی مطالعاتی که در مورد نحوه اتصال تعدادی از کره ها به یکدیگر انجام داد، به سیستم خرپای هشت وجهی دست یافت .
در همان زمان استفاده بیشتر از کامپیوتر ها و توسعه برنامه هایی که قادر بودند سازه های مشبک فضایی را تحلیل کنند ، تاثیر زیادی در افزایش استفاده آنها برای سازه های با دهانه های بزرگ تر و طویل تر داشت . به دلیل کارمد نبودن برنامه های کامپیوتری متداول در آن زمان برای تحلیل سازه های فضایی موجود ، برنامه کامل و جدیدی درباره هندسه و شکل سازه های فضایی بزرگ نوشته شد که می توانست به منظور تحلیل شبکه های چند لایه هرم و ولکانو که در بالا شرح داده شد ،به کار رود.
در اواخر دهه 196 و اوایل دهه 1970 ، بسیاری از اولین نمونه های سیستم های شبکه فضایی با نسل دوم چنین سیستم هایی جایگزین شدند .بخش لوله های شرکت فولاد انگلیس که امروزه با نام لوله ها و میله های فولادی انگلیسی13 شناخته می شود ، سیستم نودوس ( NODUS ) را با دامنه کوچکی از گره های اتصال استاندارد که متناسب با مقاطع لوله های تولید ی با اندازه های مختلف و ظرفیت های باربری منتوع بودند ، طراحی کرد . تمام اتصالات استاندارد برای شکست در شرایط خاص ، در مرکز تحقیقات شهر کربی برای اثبات میزان موثر بودن ، آزمایش شدند و یک شبکه فضایی کامل به ابعاد 5/30 ×5/30 متر و به ارتفاع 52/1 متر نیز ساخته و آزمایش شد. این سازه پس از آزمایش برچیده شد و برای استفاده در آزمایشگاه سازه های فضایی در دانشگاه ساری در گیلفورد انگلستان دوباره نصب شد.
در حقیقت همه سازه ها سه بعدی و دارای طول ، ارتفاع و ضخامت اند. اگر چه تیرها و خرپاهای مسطح اغلب رفتار سازه ای دو بعدی دارند ، اما این عناصر سازه ای به طور کلی در یک صفحه ( و اغلب در صفحه سازه ای قائم بین دو تکیه گاه ) در برابر بارهای وارده مقاومت می کنند. در چنین سازه های ساده ای عاقلانه نیست که پایداری آنها را در سه بعد فراموش کنیم . برای مثال در تیرها و خرپاهای تحت خمش ،با افزایش دهانه ارتفاع بیشتر لازم است و در نتیجه تمایل ناحیه فشاری برای کمانش در جهت عمود بر صفحه قائم افزایش می یابد . برای مقابله با چنین مسئله ای باید مهاربندی های جانبی در ناحیه فشاری پیش بینی شود. شاید یک سیستم متشکل از تیرهای موازی با مهاربندی هایی عمودبر دهانه ، برای بهره بردن از مزایای رفتارسازه ای سه بعدی که در زیر توضیح داده می شود ،مناسب تر باشد . به دلیل طبیعت صفحه ای تیرها و خرپاهای منفرد، این نوع سازه هاباید برای تامین مقاومت کافی در برابر انواع بارهای نقطه ای و نیروهای متحرکی که به آنها وارد می شود، طراحی شوند. پایداری تیرها و خرپاها با برخی تغییرات در مهاربندی های جانبی یا توزیع بار بین تیرهای مجاور تامین می شود . چنین سیستمی یک سازه سه بعدی را به وجود می آورد که در آن بارها به سرعت در یک سیستم سه بعدی توزیع می شوند. تمامی اعضا در مقاومت در برابر بارهای وارده شرکت می کنند، مگر اینکه باربر روی تکیه گاه یا در نقطه ای در نزدیکی تکیه گاه وارد شود.

شکل 2 – 2- نمونه ای از سازه مشبک فضایی

2-5-1- 2- مزایای استفاده از شبکه های فضایی
برخی از مزایای حاصل از کاربرد شبکه های فضایی به صورت مختصر شرح داده شده است . این موارد و سایر مزیت ها ، همراه با نمونه های ساخته شده ، در ادامه شرح داده می شود.
تقسیم بار
اولین مزیت سازه های فضایی، همان طور که در بالا شرح داده شد، مشارکت اغلب اعضای سازه در تقسیم و توزیع بار است . تیرها و خرپاهای مسطح ( مانند جرثقیل های بزرگ ) ، باید به فقطیی قابلیت تحمل هر نوع بار متمرکز یا بارهای متحرک سنگین را داشته باشند، ولی در شبکه های فضایی چنین بارهای متمرکزی به صورت یکنواخت درون سازه و تمامی تکیه گاه ها توزیع می شوند. این مسئله می تواند هزینه سازه های تکیه گاهی نظیر ستون های بزرگ و پی ها را کاهش دهد. این مزیت در مقایسه با سازه های صفحه ای با دهانه ،ارتفاع و بار وارده مساوی و با فرض اینکه اعضای سازه ای اندازه های مشابهی داشته باشند ، موجب کاهش حداکثر تغییر شکل در اعضای سازه ای می شود. به این ترتیب ، یک سازه سه بعدی سبک تر و کم ارتفاع تر برای حل باری مشابه به کار خواهد رفت و حداکثر تغییر شکل آن بیش از سازه های صفحه ای نخواهد شد.

شکل 2- 3- نمونه ای از استفاده سازه مشبک فضایی در پل

نصب تاسیسات
به دلیل وجود فضای باز بین دولایه شبکه های فضایی، نصب تاسیسات مکانیکی و الکتریکی و کانال های هوا درون ارتفاع سازه به سادگی میسر است . به دلیل وجود سیستم منظمی از تکیه گاه ها ، اتصال این تاسیسات بسیارساده است و نیاز به کار فولادی ثانویه بسیار کم شده یا حتی حذف می شود. اگر تجهیزات سنگینی در سازه فضایی نصب شود، بار وارده باید برنقاط گره ها وارد شود . این مسئله به ویژه در خرپاهای فضایی به منظور به حداقل رساندن ممان خمشی در اعضاضروری است .

مقاومت
شبکه های فضایی، سازه های مقاومی اند ، به این معنی که به طور کلی، فروریختن تعداد محدودی از اعضا – برای مثال کمانش فشای تحت بارگذاری بیش از حد – لزوماً منجر به فروپاشی سازه نمی شود.
در خرپاهای فضایی که بر روی نقاط تحتانی تکیه می کنند ، اغلب چهارعضو قطری جان روی هر تکیه گاه قرار گرفته وتحت فشارند. شکست یکی از اعضا به دلیل خرابی یا کمانش تحت تاثیر نیروی فشاری اضافی به دلیل بارهای پیش بینی نشده، ممکن است سبب فروریختن یک قسمت یا تمام سازه شود . از آنجا که اغلب باری که توسط عضو شکسته شده حمل می شود، توسط سه عضو باقی مانده منتقل شده ، در نتیجه موجب شکست آنها نیز خواهد شد. مقاومت سازه های فضایی به مقاومت آنها در برابر آسیب های ناشی از آتش سوزی ،انفجار و زلزله کمک می کند . در مورد آتش سوزی یا انفجار یا امکان وجود دارد که خرابی های شبکه فضایی در یک قسمت اتفاق افتاده و موجب شود تا گرما و دودآتش و یا موج انفجار ناشی از انفجار از قسمت تخریب شده خارج شود. ولی اگر اعضای بحرانی ( مانند اعضای تحت تاثیر تنش فشاری زیاد و یا اعضای جان ، در مجاورت ستون های تکیه گاهی منفرد ) تخریب شده یا تضعیف شوند، در این حالت فروریختن کامل سازه بعید نیست . رفتار شبکه های فضایی در برابر آتش سوزی یا زلزله با جزییات بیشتر ، در بخش های بعد توضیح داده می شود.

اجزای مدولار
شبکه های فضایی مدولارترین سیستم های سازه ای هستند که از نصب اجزا پیش ساخته به یکدیگر ساخته شده اند. بر این اساس اجزای سازه با ابعادبسیار دقیق و با کیفیت مطلوب تولید می شوند و اغلب به راحتی قابل حمل و نقل اند و به جز برپایی در سایت به کار بیشتری نیاز ندارند. به دلیل این طبیعت مدولار ، سازه های فضایی را به راحتی می توانند توسعه پیدا کنند و حتی جمع آوریشده و به منظور استفاده در محل دیگری دوباره برپا شوند.

آزادی در انتخاب محل تکیه گاه ها
امکانات زیادی در انتخاب محل تکیه گاه سازه های فضایی وجود دارد . به همین دلیل، شبکه های فضایی می توانند در هر گروه از شبکه و در عمل در هر نقطه از پلان نگه داشته شوند. این قابلیت به معماران آزادی زیادی برای طراحی فضای زیرشبکه های فضایی می دهد.

شکل 2 – 4- اتصالات خرپای فضایی

هندسه منظم
به منظور سهولت ساخت ، اغلب شبکه های فضایی الگوی منظمی دارند که ممکن است برای ایجاد برخی تاثیرات ویژه به خوبی در معماری، به کار گرفته شود . اگر در شبکه های بدون پوشش یا با پوشش کامل شیشه ای رنگ اعضای سازه در تضاد با رنگ پوشش نهایی یا آسمان باشد ،تاثیرات مورد نظر می تواند به دست آید .
در حقیقت ، رنگ انتخاب شده برای یک شبکه ، به خوبی الگوی خود شبکه می تواند تاثیر قابل توجهی در ادراک وزن سازه نمایان داشته باشد. این تاثیرحتی ممکن است از اندازه واقعی اعضا یا تراکم شبکه مهم تر باشد. برای مثال ، نورپردازی مناسب یک شبکه فضایی سفید رنگ در

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد درباره انعطاف پذیری، محدودیت ها، ناخودآگاه Next Entries منبع پایان نامه ارشد درباره محدودیت ها