معماری پوسته ای چیست؟
معماری پوسته ای چیست؟
قبل از هر چیز خوب است بدانید پوسته ها می توانند فضاهای وسیعی را پوشش دهند و همچنین به گونه ای اقتصادی از مصالح ساختمانی در آن ها استفاده می شود. از این رو، سازه های پوسته ای که با عنوان با م های فضایی پوستی نیز شناخته می شوند، در مقایسه با بام های مسطح از برتری برخوردارند.
قبل از خواندن این مقاله توصیه می شود مقالات زیر را نیز مطالعه کنید:
معماری پوسته ای
اهمیت سازه های پوسته ای چیست؟
استفاده از بام های فضایی قوسی منجر به کاهش ٢۵ تا ۴٠ درصدی مصرف مصالح، نسبت به اجزای مسطح می شود. در سازه های بام های پوسته ای تمامی سطح مقطع تحت تنش یکنواخت ناشی از نیروهای مستقیم یا درون صفحه ای قرار گرفته و اثرات خمشی در آن ها ناچیز است و همین موضوع دلیل برتری این سازه ها شده و ضخامت پوسته ها معمولاً کم و در حدود ٧۵ تا ١۵٠ میلیمتر می باشد.
کاربرد معماری پوسته ای
بام های پوسته ای را معمولاً در آشیانه های هواپیما، تالا رهای اجتماعات، سالن ورزشی، سالن های فروشگاه ها، ساختمان های صنعتی و انواع متنوعی از سازه های با دهانه زیاد مورد استفاده قرار می دهند. پوسته ها از نظر معماری، بسیار برجسته و شاخص هستند و در گذشته رومیان آن ها را برای ساختن گنبد ها مورد استفاده قرار می دادند. در سال های اخیر با پیشرفت های چشمگیری که تکنولوژی داشته، ساخت سازه های پوسته ای با استفاده از اجزای پوسته ای پیش ساخته شده بسیار رواج پیدا کرده است.
مثلا از پوسته های هذلولی دوار در طراحی و ساخت برج های خنک کن بتنی استفاده می شود. از ویژگی های بارز این پوسته ها می توان به : ضخامت، مقاومت مناسب و زیبایی اشاره کرد. همچنین شکل هذلولی، اقتصادی ترین شکل، برای پوسته های دارایی تقارن محوری به شمار می روند.
با گسترش روش های اجزای محدود، تحقیقات زیادی بر روی رفتار سازه های پوسته ای هذلولی انجام شده و موضوعاتی از قبیل اثرات استاتیکی و شبه دینامیکی باد و زلزله، آثار حرارتی، پایداری، آنالیزهای غیرخطی، پایایی، تکنیک های ساخت، نشست های تکیه گاهی و ایده آل سازی اعضای تکیه گاهی در چند دهه اخیر توجه محققان را به خود جلب کرده است. بیشتر این تحقیقات بر روی رفتار سازه های پوسته ای تحت بارگذاری های استاتیکی تمرکز داشته و با رشد دانش دینامیک، روش های استاتیکی معادل متداول شده است. با استفاده از روش استاتیکی معادل برای بارهای دینامیکی باد و زلزله که وابسته به زمان هستند، می توان به راحتی امر آنالیز را انجام داد.
تحلیل پوسته ها
تحلیل پوسته ها بر اساس دو تئوری غشایی و تیر انجام می شود. تئوری غشایی که توسط دیشینگر فرمول بندی شده است، مبتنی بر این فرضیه است که پوسته ابعاد نا محدودی دارد و به صورت یک غشای کاملاً انعطاف پذیر عمل می کند و تنها نیروهای مستقیم درون صفحه اش را منتقل می کند. با در نظر گرفتن یک منطقه محدود با فاصله کافی نسبت به مرزهای پوسته، توزیع تنش ها در دال پوسته به طور استاتیکی معین بوده و می توان آن ها را به وسیله تئوری غشایی پیدا کرد. از این روش در پوسته هایی که نسبت دهانه به شعاع آن ها کمتر از۰.۵ میلیمتر است، استفاده می شود.
تئوری تیر برای اولین بار توسط لوندگرن تحلیل شد و طبق این تئوری، پوسته به عنوان یک تیر، تحلیل می شود که دارای سطح مقطع منحنی بوده و دهانه بین قاب ها یا تیرهای عرضی انتهایی را پوشش می دهد. در پوسته های بلند مولفه های طولی نیرو غالب بوده، از این رو تحلیل آنها با استفاده از تئوری تیر ایده آل خواهد بود.
اصطلاحات مربوط به پوسته ها
در مبحث سازه های پوسته ای به طور کلی از اصطلا حات IS در آیین نامه ۲۲۱۰ استفاده می شود. پوسته سطحی قوسی و منحنی است که ضخامت آن نسبت به شعاع و دیگر ابعاد آن کوچک است. پوسته های دورانی سطوحی هستند که بر اثر دوران یک منحنی مسطحه حول محور تقارن آن به دست می آیند. پوسته های انتقالی در اثر حرکت یک منحنی به موازات خود و در امتداد یک منحنی دیگر ایجاد می شوند. صفحات این منحنی باید عمود بر یکدیگر باشند. سهموی بیضی گون و سهموی هذلولی گون نمونه بارز این نوع پوسته ها هستند. پوسته های استوانه ای زمانی ایجاد می شوند که منحنی مولد و یا منحنی هادی که ثابت هستند یک خط مستقیم باشد. منحنی های معمول برای ایجاد پوسته های استوانه ای شامل قوسی از یک دایره ، نیم بیضی، سهمی، یا منحنی گهواره ای هستند. اجزای مختلف یک پوسته استوانه ای متشکل از پوسته نازک، تیر لبه، قاب انتهایی یا تیر عرضی می باشد. پوسته های استوانه ای چند قوسی به یک رشته پوسته استوانه ای موازی که در امتداد عرضی به صورت یکسره اطلاق می شوند. این پوسته ها معمولاً برای آشیانه های هواپیما ، انبارها، کارگاه ها و کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. پوسته های استوانه ای یک سره به پوسته های استوانه ای که در قسمت تیر های عرضی به یکدیگر چسبیده و در امتداد طولی به صورت یکسره هستند، گفته می شود. این پوسته ها در بام سالن فروشگاه ها و انبارها مورد استفاده قرار می گیرند. این پوسته ها نسبت به تاج پوسته دارای تقارن هستند و با عنوان پوسته های بشکه ای نیز شناخته می شوند.
اجزای پوسته
دهانه پوسته که فاصله بین دو قاب و یا تیر عرضی انتهایی مجاور است. عرض وتر قوس. خیز که به فاصله قائم بین راس منحنی و پا طاق آن اطلاق می شود. قاب ها یا تیر های عرضی انتهایی که به منظور نگهداری و حفظ شکل هندسی پوسته در دو انتهای آن در نظر گرفته شده اند. تیر لبه، تیر افقی که بر روی ستون ها قرار گرفته و لبه های طولی پوسته را نگه می دارد.
به طور کلی پوسته ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: پوسته هایی که دارای انحنای یک طرفه قابل گسترش هستند و پوسته هایی که دارای انحنای دو طرفه غیر قابل گسترش هستند. پوسته های مخروطی و استوانه ای در دسته پوسته های با انحنای یک طرفه قرار دارند. گنبد های مستدیر، سهموی، بیضوی، سهموی هذلولی گون و سهموی بیضی گون در دسته پوسته های با انحنای دوطرفه قرار دارند. پوسته ها عموماً به سه رده: پوسته های دورانی، پوسته های انتقالی و سطوح خطی دسته بندی می شوند. پوسته ها به صورت پوسته های نازک و ضخیم وجود دارند. در صورتی که نسبت شعاع به ضخامت پوسته بزرگتر از ٢٠ باشد، پوسته نازک در نظر گرفته می شود. به طور کلی بیشتر پوسته ها از نوع پوسته های نازک می باشند. پوسته های استوانه ای نازک در حالت کلی به دو گروه : پوسته های بلند و پوسته های کوتاه تقسیم می شوند.
آرماتور گذاری پوسته و تعبیه درز در پوسته ها
در پوسته هایی که دارای ضخامت ۵٠ میلی متر است، قطر میلگرد ها باید حداکثر ١٠ میلیمتر باشد. در پوسته های با ضخامت ۶۵ میلی متر این قطر باید حداکثر ١٢٢ میلیمتر و در پوسته های دارای ضخامت بیش از ۶۵ میلی متر باید حداکثر ١۶ میلیمتر باشد. در نواحی اتصال، در نقاطی که ضخامت پوسته بیشتر می شود، می توان از میلگردهای با قطر بیشتر استفاده کرد. ولی باید توجه داشته باشید، فاصله بین میلگردها باید از ۵ برابر ضخامت پوسته کمتر باشد. همچنین پوشش بتن روی میلگرد نیز باید حداقل برابر ١٢ میلی متر و یا برابر بعد اسمی آرماتور باشد. در سازه های پوسته ای، پوسته نازک حداقل آرماتور به میزان ۰.۱۵ درصد سطح مقطع ناخالص در جهت اصلی توصیه می شود.
در مورد پوسته هایی که طول آن ها بیش از ۴٠ متر است، باید حتماً در زهای انبساط تعبیه کرد. در امتداد طول های خمیده پوسته، در جاهایی که نیروی برش حداقل است، درزهای اجرایی باید در نظر گرفته شود. قبل از این که داربست پوسته ها را بردارید باید آن ها را حداقل به مدت ٢ هفته به خوبی به عمل آورید. همچنین تیر ها و دیافراگم های انتهایی نیز باید بین ٣ تا ۴ هفته به خوبی مورد مراقبت قرار گرفته و سپس قالب ها و داربست های آن ها برداشته شود.
برای مشاوره ی رایگان می توانید با شماره های ۰۹۱۲۲۴۶۰۰۸۹ | ۰۹۱۲۱۴۷۱۸۴۷ به طور مستقیم تماس بگیرید.
نظرات خود را در ارتباط با این مقاله ما بنویسید.
موفق باشید.
۰ دیدگاه