اسپیس فریم یا سازه فضایی یکی از مدرن ترین و پرکاربردترین انواع سازه های فضاکار است که به واسطه ویژگی هایی مانند سبکی، استحکام بالا، قابلیت پوشش دهانه های وسیع و انعطاف پذیری در طراحی، در پروژه هایی همچون نمایشگاه ها، سالن های بزرگ، فرودگاه ها، سقف های سبک و سازه های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. اما انتخاب نوع مناسب اسپیس فریم به عوامل مختلفی بستگی دارد که شامل ملاحظات فنی، اجرایی، اقتصادی و هندسی می شود. در این مقاله، به صورت جامع به بررسی مهم ترین فاکتورهای موثر در انتخاب سازه اسپیس فریم می پردازیم.

فاکتورهای مهم در انتخاب سازه اسپیس فریم:

1. روش تولید و ساخت اسپیس فریم

یکی از مهم ترین عوامل موثر در انتخاب نوع سازه اسپیس فریم، سهولت در فرایند تولید آن است. سازه هایی که با گره های جوشی طراحی می شوند، مانند سیستم های خرپایی تخت (Plane Truss System)، ساختار ساده تری نسبت به انواع مخروطی یا هرمی دارند.

سازه های قائم بر همدیگر (Orthogonal) یا شبکه های دو جهتی عمود برهم، در مقایسه با نمونه های مورب و سه جهته، روند ساخت آسان تری دارند. همچنین، بین انواع مخروطی نیز، سازه های چهاروجهی معمولا نسبت به سه وجهی ها از لحاظ تولید و مونتاژ برتری دارند.

2. روش نصب و اجرای سازه

روش اجرا و محل نصب نیز در تعیین نوع سازه نقش مهمی ایفا می کند. در پروژه هایی که نصب در محل صورت می گیرد و از روش هایی مانند نصب نواری، بلوکی یا اسلایدی هوایی استفاده می شود، سازه های متعامد (عمود بر هم) گزینه بهتری هستند. زیرا سازه های مورب در چنین شرایطی نیاز به پشتیبانی موقت بیشتری دارند و ممکن است باعث افزایش هزینه اجرا شوند.

3. مصرف فولاد و بهره وری مصالح

یکی از معیارهای اقتصادی مهم، شاخص مصرف فولاد در سازه است. در پلان های مربعی با تکیه گاه های پیرامونی، استفاده از اسپیس فریم های هرمی مورب، چهارمخروطی یا شطرنجی باعث صرفه جویی در فولاد می شود. این نوع سازه ها معمولا دارای میلگردهای کوتاه تر در بخش فشاری و میلگردهای کششی بلندتر در بخش پایین هستند که منجر به کاهش تعداد گره ها و استفاده بهینه از مصالح می شود.

در دهانه های مستطیلی با نسبت طول به عرض بیشتر از 1.5، استفاده از سیستم های دوطرفه متعامد از نظر فولاد به صرفه تر است. همچنین در برخی پروژه ها، استفاده از مخروط های توخالی نیز به کاهش مصرف فولاد کمک می کند، هرچند طراحی آن ها به دلیل متغیر بودن نیروی داخلی وارده، پیچیده تر است.

4. تاثیر دهانه (Span) در انتخاب سازه

ابعاد دهانه نیز بر انتخاب نوع اسپیس فریم تاثیرگذار است:

• دهانه های کوچک (زیر 30 متر): انواع سه جهتی، هرمی سه وجهی و شش وجهی
• دهانه های متوسط (30 تا 60 متر): قابل پوشش با اغلب سیستم ها با توجه به سایر عوامل
• دهانه های بزرگ (بیش از 60 متر): بهتر است از سیستم های تخت پایه یا دوطرفه عمود بر هم استفاده شود که سابقه اجرایی بیشتری دارند.

5. سختی و پایداری سازه

سختی یکی از عوامل کلیدی در عملکرد سازه اسپیس فریم است. سازه هایی با تعداد اعضا و اتصالات بیشتر، مانند مخروط های سه وجهی و شش وجهی، سختی بالاتری دارند و مقاومت مناسبی در برابر نیروهای جانبی و پیچش از خود نشان می دهند.

در مقابل، سازه های مورب یا سلولی به دلیل تعداد اعضای کمتر، سختی کمتری داشته و برای تامین پایداری، نیاز به اعضای الحاقی یا تقویت بیشتر دارند.

6. شکل پلان سازه

شکل هندسی پلان نیز در انتخاب نوع اسپیس فریم اثر دارد. برای پلان های دایره ای، شش ضلعی یا چندضلعی، سازه های سه جهتی یا هرمی شش وجهی، انتخاب مناسبی هستند. این سازه ها به دلیل نظم هندسی بالا، اجرای دقیق تری در مرزهای پلان ایجاد کرده و از افزایش اجزای پیچیده جلوگیری می کنند.

7. شرایط پشتیبانی و تکیه گاه ها

در پروژه هایی با تکیه گاه های محیطی یا چند نقطه ای، ساختارهای عمود بر هم عملکرد بهتری دارند. این نوع سازه ها نسبت به تغییر شکل مقاوم تر بوده و نیاز کمتری به تقویت در مرزهای آزاد دارند. برای مثال، در سازه هایی با تکیه گاه از سه یا چهار طرف، استفاده از سیستم دوطرفه عمود بر هم باعث کاهش تنش های داخلی و خمش سازه می شود.

8. استفاده در سازه های ترکیبی و طبقات چندگانه

در ساختمان هایی با دهانه کمتر از 40 متر برای طبقات یا کمتر از 60 متر برای سقف، می توان از ترکیب اسپیس فریم با بتن مسلح (مانند دال بتنی) استفاده کرد. ساختارهایی مانند چهارمخروط عمود بر هم، چهارمخروط کشیده و شبکه های سلولی در این حالت گزینه های مناسب و پرکاربردی هستند.

جمع بندی و توصیه نهایی

انتخاب بهینه سازه اسپیس فریم، نیازمند یک تحلیل چند وجهی شامل معیارهای فنی، اجرایی، اقتصادی و معماری است. عوامل زیر بیشترین تاثیر را در انتخاب نهایی دارند:

• آسانی ساخت و نصب
• صرفه جویی در مصرف فولاد و مصالح
• شکل هندسی پلان و تعداد تکیه گاه ها
• نیاز پروژه به سختی، پایداری و دهانه های بلند

در پروژه های متعارف، استفاده از سیستم های دوطرفه عمود بر هم بهترین گزینه است. در پلان های خاص یا سازه هایی با فرم پیچیده، انواع هرمی یا سه جهتی می توانند عملکرد بهتری داشته باشند.

نکته مهم: در انتخاب سازه اسپیس فریم، همواره باید بین مسائل فنی، اجرایی و صرفه جویی اقتصادی تعادل ایجاد کرد. مشاوره با تیم های مهندسی مجرب و استفاده از فناوری های نوین طراحی، تضمین کننده انتخابی مطمئن، پایدار و زیبامحور خواهد بود.