سازه کششی چیست؟

سازه کششی ساختاری از عناصری است که فقط کشش دارند و فشار یا خمش ندارند. اصطلاح کشش را نباید با کشش، که یک فرم ساختاری با عناصر کششی و فشاری است، اشتباه گرفت. سازه های کششی رایج ترین نوع سازه های پوسته نازک هستند.

بیشتر سازه های کششی توسط نوعی از عناصر فشاری یا خمشی، مانند دکل ها (مانند O2، قبلاً گنبد هزاره)، حلقه های فشاری یا تیرها پشتیبانی می شوند.

سازه غشایی کششی اغلب به عنوان سقف ثابت و سقف متحرک استفاده می شود، زیرا آنها می توانند از نظر اقتصادی و جذاب فواصل زیادی را بپوشانند. سازه کششی نیز ممکن است به عنوان ساختمان های کامل مورد استفاده قرار گیرند.

انواع سازه کششی

سه نوع اصلی سیستم کششی برای سازه های غشایی وجود دارد:

1. سازه های با کشش غشایی : در اینجا غشاء توسط کابل ها نگه داشته شده و اجازه می دهد تا ولتاژهای کششی را از طریق فرم خود توزیع نماید.
2. تورهای کشیده : سازه هایی که در آنها شبکه ای از کابل ها نیروهای داخلی را حمل می کند و آن ها را به عناصر منفرد ، مانند ورق های شیشه یا چوب منتقل می کند.
3. سازه های پنوماتیک : در این نوع سازه ها ، غشای محافظ توسط فشار هوا پشتیبانی می شود.

تاریخچه سازه کششی و کاربردها

سازه های کششی که عمدتاً در پوشش مراکز ورزشی، عرصه ها، سازه های صنعتی و کشت و صنعت استفاده می شود، بر اساس سیستم های قدیمی مورد استفاده در دوران امپراتوری روم است. با این حال، از دوره روم تا اواسط قرن بیستم، به دلیل تقاضای کم، راحتی استفاده و عدم وجود سازندگان عناصر ساختاری و ترکیبات قادر به مقاومت در برابر نیروهای ایجاد شده، از نظر فنی تقریباً توسعه نیافته اند. تنها پس از انقلاب صنعتی بود که تحولات جدیدی پدیدار شد که توانست تقاضا برای سیستم های چادری را دوباره ایجاد کند. مزایای آنها هزینه پایین تولید انبوه، توانایی سازگاری با انواع سازه ها با دهانه های بزرگ مانند چادرهای سیرک است.

طراحی سازه کششی

اگر اندازه اعضا یا طراحی مهندسی کامل مورد نظر باشد، باید یک مدل FEM کامل شامل خواص مواد و بخش ایجاد شود. همچنین، بارگذاری باید تعیین شود. موارد بار شامل، اما محدود به موارد زیر نیست: ۱٫ بار پیش تنید و مرده، بار زنده، بار باد (چند جهت اگر سازه متقارن نباشد)، حرارتی و یا لرزه ای در صورت وجود، و بررسی پایداری. همچنین در طول این فرآیند باید پتانسیل فرورفتن را بررسی کرد. هنگام انتخاب استحکام غشا، باید از یک فاکتور ایمنی قابل توجه استفاده شود.

ممکن است تولید یک مدل فیزیکی برای درک بهتر رفتار و تأیید فرم مفید باشد. مدل فیزیکی همچنین ممکن است بینشی در مورد ساخت پذیری ساختار غشایی تنیده ارائه دهد. ساخت‌پذیری باید در طول فرآیند طراحی در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که طرح تصور شده می‌تواند واقعاً با ابزارهای معقول ساخته شود.

در صورت برنامه ریزی برای ساخت سازه، طراحی تفصیلی باید اجرا شود. به احتمال زیاد، مدل FEM که برای تجزیه و تحلیل استفاده شد، بر اساس نقطه کار و هندسه خط مرکزی است، اما همانطور که می دانیم، اعضای فولادی، اتصالات، گیره و انتهای کابل اندازه های محدودی دارند و باید بتوانند به طور ایمن در محل مونتاژ شوند. این بدان معنی است که ممکن است فولاد ثانویه ای وجود داشته باشد که برای پذیرش گیره محیطی به فولاد اولیه جوش داده شود.

ممکن است مناطقی وجود داشته باشد که کابل‌های متعدد به یک نقطه می‌رسند و فضای کافی برای قرار گرفتن صفحات گوش و انتهای کابل/پین‌ها وجود ندارد، بنابراین شاید نیاز به تنظیم در مدل تحلیلی باشد. ممکن است مناطقی وجود داشته باشد که گوشه‌های غشاء باید بریده شوند تا با این موارد مطابقت داشته باشند – باید مشخص شود که آیا این برش‌ها می‌توانند لبه آزاد داشته باشند یا اینکه باید به نحوی تقویت شوند. تا حد امکان باید از نفوذ در میدان غشاء اجتناب شود، اما گاهی اوقات نمی توان از آنها اجتناب کرد. مقدار ضایعات پارچه نیز باید در طول طراحی در نظر گرفته شود.

فرآیند الگوسازی اگر از نظر زیبایی شناختی قابل قبول باشد، الگوها باید برای به حداقل رساندن ضایعات تولید شوند. الگوهای مثلثی و ذوزنقه ای که تقریباً عرض کامل دارند، نتایج تودرتو بهتری را نسبت به مثلث های بلند، ساعت شنی یا حتی پانل های مستطیلی که بزرگتر از نصف اما کمتر از عرض کامل هستند، ایجاد می کنند. قبل از تولید قالب باید خواص پارچه به خوبی درک شود. برخی از پروژه‌ها از پارچه‌های بسیار کشسانی استفاده می‌کنند که به توزیع پیش تنیدگی کم یا بدون نگرانی نیاز دارند، در حالی که پروژه‌های دیگر ممکن است نیاز به پیش تنیدگی یکنواخت با استفاده از پارچه‌های بسیار سفت داشته باشند.

در مورد دوم، تست های دو محوری باید به منظور تعیین جبران پارچه انجام شود. جبران مقداری است که در آن قالب کوچکتر از اندازه مورد نظر خود برش داده می شود به طوری که هنگام نصب باید کشیده شود تا به مقدار پیش تنیدگی مطلوب و هندسه نهایی برسد. هنگامی که تست دو محوری اجرا می‌شود و جبران‌سازی‌ها انتخاب می‌شوند، اکثر نرم‌افزارهای الگوسازی اجازه می‌دهند تا یک مقدار جبران را وارد کنند تا نرم‌افزار بتواند خط برش مناسب را ایجاد کند.

نصب و راه اندازی سازه کششی

در ابتدای فرآیند نصب باید طرحی برای نحوه نصب این غشاء خاص تدوین شود. این باید در حال حاضر بخشی از فرآیند مهندسی باشد تا نقاط تثبیت مناسب و همچنین اندازه قابل نصب قطعات غشاء را بدست آوریم. نصب سازه های کششی پنوماتیکی یا مکانیکی نیازمند دانش و تجربه تخصصی خاص است. بارهایی که باید با سازه نگهدارنده تطبیق داده شوند اغلب به محاسبات استاتیکی اضافی برای مراحل نصب با توجه به سازه باربر نیاز دارند. در حین نصب، مواد تحویل داده شده به سایت باید به درستی کار شود تا از آسیب دیدن جلوگیری شود. با استفاده از جرثقیل ها و دستگاه های کشش مورد نیاز، المان های غشایی ابتدا به نقاط طراحی شده ساختمان ثابت می شوند و سپس مرحله به مرحله کشش می شوند. در نهایت کشش طراحی شده سازه باید بررسی شود. قرار گرفتن در معرض اتمسفر یک عنصر مهم با توجه به اجرای مونتاژ است. در صورت وزش بادهای شدید یا دماهای پایین، مونتاژ سطوح غشایی نسبتا سبک به سختی امکان پذیر است و باید متوقف شود تا از آسیب به انسان و همچنین خود سازه جلوگیری شود. این باید توسط تیم نصب مجرب تصمیم گیری شود. 

خدمات شرکت سازه چادری کاوشکام