معماری پوسته‌ای چیست؟
معماری پوسته‌ای چیست؟
قبل از هر چیز، خوب است بدانید پوسته‌ها می‌توانند فضاهای وسیعی را پوشش دهند و همچنین به گونه‌ای اقتصادی از مصالح ساختمانی در آن‌ها استفاده می‌شود. از این رو، سازه‌های پوسته‌ای که با عنوان بام‌های فضایی پوستی نیز شناخته می‌شوند، در مقایسه با بام‌های مسطح از برتری برخوردار هستند.
قبل از خواندن این نوشته توصیه می‌شود نوشته‌های زیر را نیز مطالعه کنید:
معماری پوسته‌ای چیست؟
اهمیت سازه‌های پوسته‌ای چیست؟
استفاده از بام‌های فضایی قوسی منجر به کاهش ۲۵ تا ۴۰ درصدی مصرف مصالح، نسبت به اجزای مسطح می‌شود. در سازه‌های بام‌های پوسته‌ای تمامی سطح مقطع تحت تنش یکنواخت ناشی از نیروهای مستقیم یا درون صفحه‌ای قرار گرفته و اثرات خمشی در آن‌ها ناچیز است و همین موضوع دلیل برتری این سازه‌ها شده و ضخامت پوسته‌ها معمولا کم و در حدود ۷۵ تا ۱۵۰ میلی متر است.
کاربرد معماری پوسته ای
بام‌های پوسته‌ای را معمولا در آشیانه‌های هواپیما، تالارهای اجتماعات، سالن ورزشی، سالن‌های فروشگاه‌ها، ساختمان‌های صنعتی و انواع متنوعی از سازه‌های با دهانه زیاد مورد استفاده قرار می‌دهند. پوسته‌ها از نظر معماری، بسیار برجسته و شاخص هستند و در گذشته رومیان آن‌ها را برای ساختن گنبدها مورد استفاده قرار می‌دادند. در سال‌های اخیر با پیشرفت‌های چشمگیری که تکنولوژی داشته، ساخت سازه‌های پوسته‌ای با استفاده از اجزای پوسته‌ای پیش ساخته شده بسیار رواج پیدا کرده است.
مثلا از پوسته‌های هذلولی دوار در طراحی و ساخت برج‌های خنک کن بتنی استفاده می‌شود. از ویژگی‌های بارز این پوسته‌ها می‌توان به ضخامت، مقاومت مناسب و زیبایی اشاره کرد. همچنین شکل هذلولی، اقتصادی‌ترین شکل، برای پوسته‌های دارایی تقارن محوری محسوب می‌شود.
با گسترش روش‌های اجزای محدود، تحقیقات زیادی بر روی رفتار سازه‌های پوسته‌ای هذلولی انجام شده و موضوعاتی از قبیل اثرات استاتیکی و شبه دینامیکی باد و زلزله، آثار حرارتی، پایداری، آنالیزهای غیرخطی، پایایی، تکنیک‌های ساخت، نشست‌های 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 سازه‌های پوسته‌ای تحت بارگذاری‌های استاتیکی تمرکز داشته و با رشد دانش دینامیک، روش‌های استاتیکی معادل متداول شده است. با استفاده از روش استاتیکی معادل برای بارهای دینامیکی باد و زلزله که وابسته به زمان هستند، می‌توان به راحتی امر آنالیز را انجام داد.
تحلیل پوسته ها
تحلیل پوسته‌ها براساس دو تئوری غشایی و تیر انجام می‌شود. تئوری غشایی که توسط دیشینگر فرمول بندی شده است، مبتنی بر این فرضیه است که پوسته ابعاد نامحدودی دارد و به صورت یک غشای کاملا انعطاف پذیر عمل می‌کند و تنها نیروهای مستقیم درون صفحه‌اش را منتقل می‌کند. با در نظر گرفتن یک منطقه محدود با فاصله کافی نسبت به مرزهای پوسته، توزیع تنش‌ها در دال پوسته به طور استاتیکی معین بوده و می‌توان آن‌ها را به وسیله تئوری غشایی پیدا کرد. از این روش در پوسته‌هایی که نسبت دهانه به شعاع آن‌ها کم‌تر از۰.۵ میلی متر است، استفاده می‌شود.
تئوری تیر برای اولین بار توسط لوندگرن تحلیل شد و طبق این تئوری، پوسته به عنوان یک تیر، تحلیل می‌شود که دارای سطح مقطع منحنی بوده و دهانه بین قاب‌ها یا تیرهای عرضی انتهایی را پوشش می‌دهد. در پوسته‌های بلند مولفه‌های طولی نیرو غالب بوده، از این رو تحلیل آن‌ها با استفاده از تئوری تیر ایده آل خواهد بود.
اصطلاحات مربوط به پوسته‌ها
در مبحث سازه‌های پوسته‌ای به طور کلی از اصطلاحات IS در آیین نامه ۲۲۱۰ استفاده می‌شود. پوسته سطحی قوسی و منحنی است که ضخامت آن نسبت به شعاع و دیگر ابعاد آن کوچک است. پوسته‌های دورانی سطوحی هستند که بر اثر دوران یک منحنی مسطحه حول محور تقارن آن به دست می‌آیند. پوسته‌های انتقالی در اثر حرکت یک منحنی به موازات خود و در امتداد یک منحنی دیگر ایجاد می‌شوند. صفحات این منحنی باید عمود بر یکدیگر باشند. سهموی بیضی گون و سهموی هذلولی گون نمونه بارز این نوع پوسته‌ها هستند. پوسته‌های استوانه‌ای زمانی ایجاد می‌شوند که منحنی مولد و یا منحنی هادی که ثابت هستند یک خط مستقیم باشد. منحنی‌های معمول برای ایجاد پوسته‌های استوانه‌ای شامل قوسی از یک دایره، نیم بیضی، سهمی، یا منحنی گهواره‌ای هستند. اجزای مختلف یک پوسته استوانه‌ای متشکل از پوسته نازک، تیر لبه، قاب انتهایی یا تیر عرضی است. پوسته‌های استوانه‌ای چند قوسی به یک رشته پوسته استوانه‌ای موازی که در امتداد عرضی به صورت یکسره اطلاق می‌شوند. این پوسته‌ها معمولا برای آشیانه‌های هواپیما، انبارها، کارگاه‌ها و کارخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. پوسته‌های استوانه‌ای یک سره به پوسته‌های استوانه‌ای که در قسمت تیرهای عرضی به یکدیگر چسبیده و در امتداد طولی به صورت یکسره هستند، گفته می‌شود. این پوسته‌ها در بام سالن فروشگاه‌ها و انبارها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این پوسته‌ها نسبت به تاج پوسته دارای تقارن هستند و با عنوان پوسته‌های بشکه‌ای نیز شناخته می‌شوند.
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 می‌شود. قاب‌ها یا تیرهای عرضی انتهایی که به منظور نگهداری و حفظ شکل هندسی پوسته در دو انتهای آن در نظر گرفته شده‌اند. تیر لبه، تیر افقی که بر روی ستون‌ها قرار گرفته و لبه‌های طولی پوسته را نگه می‌دارد.
به طور کلی پوسته‌ها به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند: پوسته‌هایی که دارای انحنای یک طرفه قابل گسترش هستند و پوسته‌هایی که دارای انحنای دو طرفه غیر قابل گسترش هستند. پوسته‌های مخروطی و استوانه‌ای در دسته پوسته‌های با انحنای یک طرفه قرار دارند. گنبدهای مستدیر، سهموی، بیضوی، سهموی هذلولی گون و سهموی بیضی گون در دسته پوسته‌های با انحنای دوطرفه قرار دارند. پوسته‌ها عموما به سه رده‌ی پوسته‌های دورانی و انتقالی و سطوح خطی دسته بندی می‌شوند. پوسته‌ها به صورت پوسته‌های نازک و ضخیم وجود دارند. در صورتی که نسبت شعاع به ضخامت پوسته بزرگ‌تر از ۲۰ باشد، پوسته نازک در نظر گرفته می‌شود. به طور کلی بیش‌تر پوسته‌ها از نوع پوسته‌های نازک هستند. پوسته‌های استوانه‌ای نازک در حالت کلی به دو گروه پوسته‌های بلند و پوسته‌های کوتاه تقسیم می‌شوند.
آرماتور گذاری پوسته و تعبیه درز در پوسته ها
در پوسته‌هایی که دارای ضخامت ۵۰ میلی متر است، قطر میلگردها باید حداکثر ۱۰ میلی متر باشد. در پوسته‌های با ضخامت ۶۵ میلی متر این قطر باید حداکثر ۱۲۲ میلی متر و در پوسته‌های دارای ضخامت بیش از ۶۵ میلی متر باید حداکثر ۱۶ میلی متر باشد. در نواحی اتصال، در نقاطی که ضخامت پوسته بیش‌تر می‌شود، می‌توان 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 ۱۲ میلی متر و یا برابر بعد اسمی آرماتور باشد. در سازه‌های پوسته‌ای، پوسته نازک حداقل آرماتور به میزان ۰.۱۵ درصد سطح مقطع ناخالص در جهت اصلی توصیه می‌شود.
در مورد پوسته‌هایی که طول آن‌ها بیش از ۴۰ متر است، باید حتما درزهای 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 پوسته‌ها را بردارید باید آن‌ها را حداقل به مدت ۲ هفته به خوبی به عمل آورید. همچنین تیرها و دیافراگم‌های انتهایی نیز باید بین ۳ تا ۴ هفته به خوبی مورد مراقبت قرار گرفته و سپس قالب‌ها و داربست‌های آن‌ها برداشته شود.
برای مشاوره‌ی رایگان می‌توانید با شماره‌های ۰۹۱۲۲۴۶۰۰۸۹ | ۰۹۱۲۱۴۷۱۸۴۷ به طور مستقیم تماس بگیرید.
نظرات خود را در ارتباط با این نوشته ما بنویسید.
با آرزوی بهترین‌ها.
۰ دیدگاه