سازه چادری ، مفاهیم و کلیات طراحی سازه چادری و تحلیل آن

 

 

انواع سازه چادری ارائه شده توسط شرکت سازه چادری و سایبان چادری آلفا را میتوانید در این ویدئو مشاهده نمایید :

مقدمه – سازه چادری

سازه چادری اگر چه  اخیرا مورد توجه ویژه ای قرار گرفته ( خصوصا از زمانی که به عنوان یک فناوری نوین مطرح شده )-سایبان چادری

اما منابع نسبتا محدودی در خصوص اصول سازه چادری در دسترس می باشد.

این گزارش مباحثی را شامل می شود که شامل طراحی و تحلیل ساختار سازه پارچه ای می باشد.

اول ، مروری بر مبنای مفهومی سایبان چادری شده است.

چکیده-سازه چادری

همچنین اشکال مختلفی که با استفاده از اصول و مفهوم اساسی سازه غشایی شکل گرفته است.

از آنجا که خواص مواد نقش مهمی در دوام پارچه های کششی مورد استفاده در سایبان پارچه ای دارند ،

ساختارها ، خصوصیات مواد ایده آل و همچنین انواع  پارچه های موجود ، شرح داده شده است.

هم از قدرت مواد به کار رفته و هم ملاحظات بار برای طراحی تشریح شده است.

روند تحلیل و طراحی

این گزارش با تشریح روند ارزیابی یک پروژه دنبال می شود به عنوان مثال انواع آنالیز غیر خطی که باید انجام شود و روشهایی که برای انجام آن استفاده می شود.

همچنین با جزئیات اتصال اصلی در سازه چادری به پایان می رسد که برای یک ساختار پارچه کششی موفق مانند سایبان چادری باید در نظر گرفته شود.

سازه پارچه ای – آشنایی با مفاهیم

کلیات

هزاران سال است که سازه پارچه ای وجود دارد.

با این حال ، در پنجاه سال اخیر  با توجه به مشخصات سازه غشایی این “چادرها” با استفاده از ساختار ذاتی به سازه تبدیل شده اند.

در حالی که سازه چادری با انواع کاربری ها جذاب می باشد ،

مهندسان برای تحقق این موضوع ، معماری را دچار تحولی عظیم و شگرف نمودند.

روش خاص طراحی سازه چادری

با این حال ، به دلیل ماهیت سازه  پارچه ای ،یک روش معمولی از طراحی و تحلیل کافی نیست.

علاوه بر این ، داشتن یک تاریخچه کوتاه از نیم قرن ، نسبتاً اطلاعات کمی در مقایسه با سازه های معمولی وجود دارد.

مفاهیم

همه چیز از انتخاب مواد ، ملاحظات بار در روش تجزیه و تحلیل و ساختاری

و اتصالات باید برای نیازهای خاص  طراحی و ساخت سازه چادری پیش تنیده طراحی شوند.

به منظور درک کامل از جنبه های طراحی و تجزیه و تحلیل سازه چادری ، نه تنها مبنای مفهومی و رفتار غیر خطی سازه  باید درک شود ،

بلکه خواص مواد و جزئیات بیشتر اتصال بین عناصر مختلف نیز باید در نظر گرفته شود.

مفهوم و فرم

سازه چادری -توسعه مفهومی

کلیات

استفاده از  این مواد در المان های خمشی ناکارآمد است.

الیاف داخلی هرگز به حداکثر تنش خود نمی رسند ، در حالی که همیشه دارای وزن  ثابتی هستند.

از این ایده ، خرپا توسعه داده شد .جایی که قسمت های نا کارآمد تیرها به قطعات با بازدهی بالا تبدیل شد

به نحوی که  هر خرپا نیروهای مخصوص فشار و کشش را انتقال می داد.

با این حال ، ساده ترین ساختار سازه زمانی  کارآمد است

که بار توسط یک المان حمل می شود المانی که کاملاً در تنش یا  کشش  باشد.

سیستم های انتقال بار

در حالی که در دو بعد ، یک سیستم کابل برای بارهای فشار و یک  قوس برای بارهای کششی در نظر گرفته می شود. ،

در فضای سه بعدی ،سیستم کامل عملکرد یک سازه پارچه ای یا سایبان چادری گنبدی شکل را می توان شاهد بود.

این توسعه  در شکل 1 بیان شده است.

بنابراین ، اصطلاحات “سازه  غشایی” و “سازه  پارچه ای کششی” نه تنها به ماهیت ماده مورد استفاده در چنین طراحی اشاره می کند ،

بلکه همچنین نحوه عملکرد نیروها در درون سیستم نیز نشان می دهد.

نحوه تعادل نیروهای غشایی در سازه چادری

استرسهای ایجاد شده تنش غشایی است ،

یعنی استرس هایی که به موازات سطح محلی عمل می کنند و از طریق ضخامت سطح  تحمل می شوند.

لذا ، پیش فشارهای سطح همه در تعادل هستند.

با این حال ، هنگامی که سطح  تحت بار قرار می گیرد ، از آنجا که  فشارهای سطحی  همچنان وجود دارند ،

تغییر شکل می یابد تا اینکه تمام نیروهای سطح تعادل جدیدی پیدا کنند.

عناصر کششی  غشایی در سازه چادری

پیش تنیدگی برای کاهش انحراف احتمالی ضروری است .

روی یک سطح غشایی از سازه چادری پیش فرض بارگذاری شده ، انحراف نهایی کمتر از یک غشای بدون فشار خواهد بود.

با این حال ، در همان زمان ، تنش نهایی بالاتر خواهد بود.

ساختار اولیه یک سایبان چادری که معمولاً از عناصر کششی تشکیل شده است ،

برای تساوی و حفظ نیروها و تقویت پارچه ،  نقش مهمی دارد.پارچه کششی و سایر ملزومات سازه ،

نه تنها بارها را به زمین منتقل می کنند ، بلکه ساختار سازه اصلی در نهایت پارامترهای هندسی  کل سازه  پارچه ای را کنترل می کنند.

سازه چادری -انواع سطح

آنتی کلاستیک

دو دسته از سطوح غشایی وجود دارد یک سطح آنتی کلاستیک یا همان دو قوسی یا زین اسبی و دیگری سطح سین کلاستیک یا تک قوسی.

سطح آنتی کلاستیک یا زین اسبی با توجه به فرم خود ، خمیدگی ژئودزی منفی را اصلاح می کند.

این بدان معنی است که دو نیرو جهت دار در جهت مخالف مانند مخروط  یا زین عمل می کنند.

نیروهای جهت دار مخالف که تحت عنوان پیش تنیدگی در هر دو جهت معرفی می شوند ، یکدیگر را متعادل می کنند.

سین کلاستیک

برعكس ، سطح  سین كلاستيك یا تک قوسی ، انحناي  ژئودزی مثبت را دارا می باشد ،

يعني انحناي آن مانند گنبد در یک جهت می باشد . از آنجا که نیروها در یک جهت قرار گرفته اند ،

این نیروها باید با فشار استاتیک جو متعادل شوند.

در اینجا سازه چادری  و سایبان چادری کششی با فرم زین اسبی یا دو قوسی مورد بررسی قرار می گیرند.

همانطور که گفته شد سطوح آنتی کلاستیک به عنوان سطوح زین اسبی نیز شناخته می شوند.

انواع سطوح و مقایسه

لازم به ذکر است که طرح کایت نیز به عنوان یک زین اسبی محسوب می گردد.

همچنین کلیه طرح های مشابه آلاچیق و خیمه به عنوان سطوح تک قوسی محسوب می گردند.

سه نوع سطح زین اسبی وجود دارد. سطوح بر حسب مرزهای آنها متفاوت است .

خطی ، قطری و  خمیده . ترکیبی از زین های مختلف مرزها منجر به تنوع اشکال سازه چادری می شوند.

سایبان چادری-انواع غشا

سازه چادری ، شامل پارچه کششی و همچنین اسکلت نگهدارنده آن ، می توانند از 3 تا 20 متر تا دهانه بیش از 200 متر را پوشش دهند.

برای دهانه های بیشتر از 200 متر ، پارچه کششی توسط کابل هایی با استیل یا هوا پشتیبانی می شوند؛

به گونه ای که طول بدون مهار پارچه در واقع کمتر از 30 متر باشد.

چندین مکانیزم برای عملکرد سیستم های سازه پارچه ای کششی تعریف شده است.

این سیستم ها را می توان با یکدیگر ترکیب کرد تا  طرح های جالب و پیچیده ای ایجاد گردد .

در این بخش سیستم های طراحی برای سطوح زین اسبی مورد بررسی قرار می گیرد.

سازه چادری  با مهار قوسی 

نحوه مهار سازه

شکل غشایی پشتیبانی شده  توسط قوس از یک زین با یک مرز منحنی و سه مرز مستقیم تشکیل شده است.

این پیکربندی از نظر مفهومی بسیار خوشایند است زیرا غشایی که در تنش کامل کار می کنند

در حالی که قوس به طور ایده آل در کشش کامل کار می کند

این سیستم ها می توانند برای دهانه هایی در حدود 25 فوت کاملاً کارآمد طراحی شوند.

تعامل بین سازه و پارچه

تعامل بین سطح سایبان چادری و قوس ، که باعث ایجاد انحنای زین در سازه پارچه ای می شود ،

مقاومت کافی را در برابر کمانش برای قوس های کوتاه تر ایجاد می کند.

برای رسیدن به این هدف ، قوس باید نسبتاً مقاوم و تقویت شده  باشد.

استفاده از اعضای فولادی لوله‌ای ، هندسه ساختاری و خصوصیات و شرایط غشا و سطح پارچه کششی،

می تواند درجه تعامل و انتقال موفقیت آمیز بارها را در کشش بسیار تحت تأثیر قرار دهد.

تثبیت نیروها

علاوه بر این ، نگه داشتن جهت پیچیده (سفت تر) غشاء در مفاصل  و طراحی تکیه گاه های مفصلی در این طرح ضروری است

تا طراحی موفقیت آمیزی از سازه غشایی و سایبان چادری قوسی را رغم بزند.

سازه چادری  با دهانه های بزرگ

تاثیر بزرگی دهانه

برای دهانه های طولانی تر ، تثبیتی که بین دو سیستم کششی و فشاری  رخ می دهد کافی نیست.

بنابراین ، قوس ها باید دارای استحام بیشتری خصوصا در مهار جانبی باشند؛

و این موضوع معمولاً با طراحی عناصر خرپایی چند وتری انجام می شود.

در حالی که این کار باعث افزایش استحکام خمشی می شود ، اتصال به زمین مفصلی بوده تا تفاوت های جزئی با بارگذاری قوسی باعث نشود تا به

نیروهای واکنش ناخواسته منجر شود.

تاثیر بارها

برخی از سیستم های سقف قوسی در مقیاس بزرگ دارای معایب مشخصی هستند؛

زیرا به دلایل مختلف نمی توان شکل ایده آل را تحقق بخشید.

در مرحله اول ، هنگام یافتن فرم ، بارهای زنده مانند بارهای برف و باد ، که همیشه وجود ندارند ،

با بارهای حاصل از بارهای پیش تنشی و مرده در نظر گرفته می شوند.

همچنین بارگذاری نامتقارن که همراه با بارش برف و باد است ، فشارهای خمشی را بر روی قوس ایجاد می کند.

دوم ، تثبیت سقف قوسی مانند سازه چادری با طرح آرک  ضروری و  در بعضی مواقع بسیار دشوار است.

فرم اتصالات

با این حال ، همانطور که قبلاً بحث شد ، در یک سایبان پارچه ای ، پارچه کششی می تواند به ثبات قوس کمک کند.

همچنین سازه در محل اتصال به زمین  با فرم لولا باشد تا از نیروهای واکنش زیاد در پایه جلوگیری شود که می تواند به سازه آسیب برساند.

سازه چادری با ساپورت اولیه

ساپورت ها

سطوح زین اسبی  همچنین می توانند توسط تکیه گاههای اصلی در سطح پارچه ایجاد شود که برخلاف سیستم پشتیبانی از قوس ، در یک صفحه قرار نگیرند.

باید دقت کرد که کابل ها بدون در نظر گرفتن بار در تنش هستند.

نمونه ای از سازه پارچه ای با ساپورت  اولیه ، ساختار مخروطی ساده است که از یک دکل در مرکز غشا تشکیل شده است.

اگرچه این موضوع می تواند بسیاری از اهداف را برآورده سازد و بهترین را از بین طیف وسیعی از اشکال  ارائه دهد ، وجود یک عنصر سازه ای بزرگ در مرکز

سازه چادری مورد استفاده می تواند به صورت مانع به نظر آید.

نحوه مشارکت کابل های معلق

یک راه حل برای این کار طرح  شاه تیر است.

در این طرح ، کابل ها از قسمت تحتانی دکل که قبل از برخورد به کف خاتمه می یابد ، پشتیبانی می کنند.

کابلها ، به نوبه خود ، مولفه قائم بارها را به سمت بالا- به قسمت بیرونی سازه منتقل می کنند .

سازه چادری با طرح آلاچیق وارونه ، نمونه دیگری از  سایبان چادری با ساپورت اولیه است که شکل غشای مخروط را معکوس می کند.

نقاط بالا نیروهای نزولی را به خود اختصاص می دهد و نقاط پایین، نیروهای رو به بالا را به خود اختصاص می دهد.

سازه های خط الراس و دره

مفهوم سازه های خط الراس و قعر بر پایه ایجاد کاسه ای کوچک با گذاشتن کابل در یک الگوی مجاور با انحنای مخالف استوار است.

این سطح کششی توسط کابل های راس و قعر متناوب ایجاد و مهار می شود. انحنای ایجاد شده بسیار ناچیز است

و طرح آرک بیشتر شبیه یک سطح صاف بدون انحنا دیده می شود.

بنابراین این نوع ساختار در همه شرایط قابل تحقق نیست.

بسیاری از تست ها و سناریوهای بارگیری باید قبل از تصمیم گیری درباره امکان سنجی این نوع طراحی بررسی شوند.

سازه های دکلی

کلیات

در  کششی که ساختار پشتیبان آن از دکل ها تشکیل شده است ،

پارچه از کابل های متصل از دکل ها یا سایر عناصر کششی معلق است.

این نوع سیستم برای سقف های با ابعاد بزرگ ایده آل است.

اشکال زیادی از سازه های دکلی وجود دارد. سه شکل اصلی به شرح زیر است :

دکل های دارای پایه های لولایی با ماندگاری کابل ، دکل های دارای تکیه گاه های لولایی توسط غشاء و دکل های دارای تکیه گاه ثابت.

دکل ها باید از بارگیری محوری و باد جانبی و بارهای مرده پشتیبانی کنند (برای دکل های زاویه دار).

تاثیر استفاده از دکل ها

برای مقاومت در برابر کمانش ، که در نتیجه نیروهای محوری که فشارهای لحظه ای را افزایش می دهند ، اعضای دکل بسیار مناسب هستند.

نمونه ای از سیستم دکل ، سازه چادری ( سقف پارچه ای ) هزاره گنبد در گرینویچ ، انگلستان است که 80،000 متر مربع را دربر می گیرد.

این یک ماژول واحد است که از 12 دکل فولادی خرپا ساخته شده است که کابلها از 72 خط کابل شعاعی پشتیبانی می کنند.

کابل های تثبیت کننده به غشاء و نقاط پایین دکل متصل شده اند تا در برابر نیروهای باد و بالابر مقاومت کنند.

مشخصات مواد مورد استفاده در پارچه کششی

کلیات- سایبان چادری

انتخاب نوع و جنس پارچه کششی برای طراحی موفقیت آمیز سازه چادری کششی از اهمیت بسیاری برخوردار است.

جنس پارچه به عملکرد ساختاری سیستم و همچنین سایر خصوصیات مهم شامل دوام ، عایق ، انتقال نور و محافظت از آتش کمک می کند.

همچنین ، مؤلفه سطحی سازه ، ظاهر بلند مدت سازه را برای آن نمایان می کند که نمایانگرترین عنصر سازه است.

انواع مواد مورد استفاده در پارچه کششی

در حال حاضر ، لمینت های شیشه ای و پلی استر ، کامپوزیت ها و فیلم های فلوروپلاستیک محبوب ترین هستند.

هنگام انتخاب یک غشا ، مهمترین خصوصیاتی که باید در نظر بگیرید مقاومت کششی مکانیکی و خاصیت الاستیک است

به همین دلیل ، 90٪ از کل پروژه های سازه چادری ، از سه ماده غشایی خاص زیر استفاده کرده اند:

•          پلی تترا فلوره اتیلن (PTFE)
•          پلی وینیل کلراید (PVC)
•          اتیلن تترا فلوره اتیلن (ETFE)

نتایج آماری

این مواد به دلایلی در سازه پارچه ای  کششی مورد استفاده قرار می گیرند.

این مواد نه تنها از توانایی ساختاری در پوشش چنین سازه هایی برخوردار هستند ،

بلکه در 50 سال گذشته مورد استفاده قرار گرفته اند و بنابراین داده های رفتاری این مواد فراوان است .

مواد غشایی تشکیل دهنده پوشش سازه چادری ، استاندارد سازی شده اند

و بنابراین سهولت کسب و طراحی این مواد از سایر موارد بالاتر است.

الگوهای بافت پارچه کششی مورد استفاده در سازه چادری

مشخصات کلی بافت پارچه کششی

کلیات

پارچه های مخصوص مورد استفاده در سازه چادری و سایبان چادری ، از  رشته هایی تشکیل شده است

که به نوبه خود از الیاف تشکیل شده اند. این الیاف که عموماً از نایلون ، پلی استر ، شیشه و آرمید ساخته شده اند ،

مؤلفه سازه ای غشا را تشکیل می دهند.

نحوه تبدیل به عضو باربر

از آنجا که الیاف منفرد نمی توانند خود را به عنوان یک سطح غشایی سازه ای حفظ کنند ،

بسیاری از الیاف یا به هم پیچیده می شوند و یا به صورت سطحی در کنار هم چیده میشوند .

روش های مختلف ساخت این پارچه ها ، نقش مهمی در مقدار توانایی کششی و خمشی آن دارد.

انواع مختلف ساختار پارچه ها  در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1: پارچه  با تار و پود بافته شده غیر فشرده و فشرده و پارچه با تار و پود پرسی. (شفر ، 96)

تفاوت در الگوی بافت پارچه کششی

انواع

به دلیل ماهیت این دو بافت ، در پارچه  با تار و پود بافته شده ضخامت در حدود 3 می باشد ،

در حالی که  در پارچه با تار و پود پرسی فقط دو است.

جهت های تار و پود  در حالت بافته شده مقادیر استحکام مختلفی را در دو جهت به نمایش می گذارند ،

در حالی که تقریباً استحکام در دو جهت برای پارچه های پرسی یکسان خواهد بود.

مبادله خرچنگ

برای پارچه  با تار پود بافته شده ، باید قبل از شروع بارگذاری مبادله ای بین لبه ها به نام “مبادله خرچنگ” اتفاق بیفتد.

این در حالی است که جهت  فیلها تحت فشار قرار می گیرد و بخشی از انحنای آن را در جهت  وارپ ها به لبه ها منتقل می شوند.

لازم به ذکر است هیچ برنامه آنالیز رایانه ای قادر به مدل سازی پارچه برای بازتاب این مبادله در تحلیل سازه نیست.

معیارهای غشایی پارچه در سازه چادری

پارامترهای مختلفی وجود دارد که باید هنگام انتخاب نوع پارچه در جزئیات سازه چادری مورد توجه قرار بگیرد.

از این میان ، مهمترین آنها خواص مکانیکی ، دوام ، انتقال نور ، مقاومت در برابر آتش و امکان سنجی اقتصادی است.

برای مواد رایج مورد استفاده در عمل ، مانند PTFE و PVC ، رفتارها و خصوصیات مواد به خوبی ثبت شده است.

با این حال ، برای مواد جدیدتر و کاربردهای نوآورانه ، طیف گسترده ای از آزمایشات وجود دارد که می تواند برای شناخت ایده آل از خصوصیات و کیفیت مواد انجام شود.

ویژگی های مکانیکی

از نظر ويژگي هاي مكانيكي بيشترين اهميت در طراحی سازه پارچه ای ، استحكام كششي است كه نيروي مورد نياز براي پارگي غشا ، مقاومت پارگي را اندازه گيري مي كند كه اين مقاومت در برابر انتشار يك پارگي موجود و خاصيت هاي الاستيك مانند سفتي است.

این رابطه بین مدول الاستیسیته و مساحت سطح مقطع الیاف است.

دوام

طول عمر یک سایبان چادری با کاربری سایبان چادری و سایبان پارچه ای ، به شدت به دوام پارچه غشایی بستگی دارد.

و این موضوع مستقیما به خواص سازه چادری ارتباط دارد

دوام آن بسیار تحت تأثیر مقاومت در برابر تابش اشعه ماوراء بنفش و حمله مواد آلی و حفظ استحکام درز  اتصال است.

خرابی و آلودگی سطحی نیز می تواند بر دوام پارچه به کار رفته در سازه چادری تأثیر بگذارد.

برای مواد جدیدتر ، دوام را می توان با استفاده از شرایط آب و هوایی با استفاده از شرایط مختلف محیطی و تست های مقاومت به لکه آزمایش کرد.

انتقال نور

هنگام طراحی یک سایبان چادری ، توجه زیادی به انتقال نور ، جذب و بازتاب سازه می شود.

این موضوع  در نهایت در ظاهر و برخی از جنبه های رفتار انرژی ساختار پارچه در سازه پارچه ای  تأثیر می گذارد.

مقاوم در برابر آتش

مقاومت در برابر آتش نیز  به عنوان یک  عامل بسیار مهم برای ایمنی می باشد.

کلیه موارد مورد نیاز برای انجام آزمایش های استاندارد آتش سوزی  به شرح زیر هستند.

آزمایشات استاندارد

• ویژگی های سوزش سطح ASTM E84 مصالح ساختمانی (آزمون پخش شعله)
• آزمایشات آتش سوزی ASTM E108 پوشش سقف (مارک سوختن ، پخش شعله، قرار گرفتن در معرض شعله متناوب، نام تجاری پرواز یا آزمایش باران)
• رفتار ASTM E136 مواد در کوره لوله عمودی با دمای 750 درجه سانتیگراد (ASTM 1999a)
• آزمایشات آتش نشانی NFPA 701 برای منسوجات و فیلم های مقاوم در برابر شعله (NFPA 1999)

سایر معیارهای غشایی

در حالی که اهمیت خصوصیات و ویژگیهای خاص به مقیاس و طراحی ساختارهای فردی بستگی دارد ،

کیفیتهای فوق خصوصیاتی هستند که نقش مهمی در مشخصات اساسی یک سایبان چادری  ایفا می کنند.

انواع پارچه کششی مورد استفاده در سایبان چادری

قدیمی ترین و رایج ترین پارچه ها ، روکش ها یا لمینیت های ساخته شده از پارچه پلی استر است.

انواع مختلفی از پوشش ها برای خصوصیات مختلف مورد نظر به کار می روند. انواع پوشش ها به شرح ذیل می باشند.

پلی وینیل کلراید (PVC)

مشخصات کلی pvc

پارچه پلی استر روکش شده از پارچه های پلی استر روکش پلی وینیل کلراید (PVC) استفاده شده و آزمایش شده است دهه 1960.

استفاده گسترده از این مواد به دلیل ارزان بودن آنها و همچنین سهولت درگیر بودن آنها است. با این حال ، عمر مفید آنها فقط 10-15 سال است.

پلی استر روکش PVC دارای مقاومت کششی از 350 MPa تا 1200 MPa

و استحکام کششی نوار از 3،100 N / 5cm تا 5،800 N / 5cm برای غشاهای با وزن 800 گرم بر مترمربع

تا 1100 گرم بر متر مربع است (هانتینگتون ، 2007).

سطح پیش ساخته پلی استر روکش PVC دامنه پارچه از 1-4 کیلو وات در هر متر (شفر ، 1996)

مقاومت پارچه pvc

روکش PVC  به کار رفته در پوشش سازه چادری  ، به ماده کمک می کند تا مقاومت زیادی

در برابر پارگی های زنجیره ای پی وی سی در اطراف الیاف موجود در پارگی داشته باشد

تا در برابر پارگی بیشتر مقاومت کند. PVC همچنین دارای سفتی متوسط و همچنین رفتار متوسط در برابر خزش است.

اگرچه این کار در بعضی مواقع به پیش فرض پارچه احتیاج دارد ،

اما رفتار متوسط نسبت به خزش باعث می شود تا برخی از انعطاف پذیری ها

در تطابق با اجزای ساختگی ایجاد شود و خطاهای کوچک در ساخت و ساز منجر به فشار بیش از حد یا چین و چروک در پارچه نشود.

عمر مفید پارچه در سازه چادری

پوشش PVC  به کار رفته در پارچه سایبان چادری  ، از پارچه در برابر تخریب اشعه ماوراء بنفش برای تقریباً 10 تا 15 سال محافظت می کند.

(هانتینگتون ، 2004).

اگرچه پوشش های اضافی دیگری برای محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش می تواند طول عمر پارچه را طولانی کند ، اما  دارای تاثیر مناسبی در مقاومت نخواهند بود.

پلی استر با روکش PVC در سازه پارچه ای ، می تواند به شفافیت نوری تا 22 درصد برسد و گرچه این پارچه غیرقابل اشتعال نیست ، اما بعنوان مهار کننده شعله طبقه بندی می شود.

عملکرد پارچه در تقابل با آتش

با توجه به اینکه درجه حرارت بالا باعث ایجاد سوراخ هایی در مواد می شود پ

که باعث می شود دود و گرما از بین غشاء خارج شود، ماهیت غیرقابل نفوذ آن می تواند بر اثر ایمنی کلی سازه در خطر آتش سوزی بیفزاید.

جذاب ترین ویژگی پارچه های پلی استر با روکش PVC کم هزینه بودن آن است

و این موضوع باعث گسترش استفاده از آن در انواع پوشش ها خصوصا سازه چادری و سایبان پارچه ای شده است.

در سال 2003 ، هزینه این مواد از 90 دلار تا 150 دلار در متر مربع متغیر بود.

این مقدار 400 تا 700 دلار در متر مربع برای یک ساختار سقف پلی استر با روکش PVC کامل محاسبه می شود (هانتینگتون ، 2004).

پلی تترا فلوره اتیلن (PTFE) – روکش فلزی

مشخصات کلی PTFE

یکی دیگر از انواع پارچه های غشایی  مورد استفاده در سقف پارچه ای ،

که معمولاً در عمل مورد استفاده قرار می گیرد، فایبرگلاس با روکش پلی تترولوره اتیلن (PTFE) است.پ

این ماده در سال 1969 هنگامی که پارچه فایبرگلاس ساخته شد ، توسعه یافت  و با رزین تفلون پوشش داده شد.

این پیشرفت جدید مواد در زمان های مشخصی برای سازه پارچه ای کششی

از نظر مقاومت غیرقابل تحمل ، مقاومت در برابر خاک و مقاومت طولانی تر و در نتیجه طولانی تر ماندن ساختارهای غشایی پیش بینی  شده بود.

قیمت پارچه

با این حال ، این مواد بسیار گران قیمت بوده و در مقایسه با پارچه پلی استر PVCcoated از مقاومت بسیار کمی در برابر ترک خوردگی برخوردار هستند.

بنابراین ، فایبرگلاس با پوشش PTFE به ماده ای برای استفاده در آن تبدیل شد.

کاربردهای معماری ماندگار با ماندگاری طولانی ، در حالی که پارچه پلی استر با روکش PVC

همچنان برای سازه های قابل حمل موقت قابل استفاده است

که می تواند در مقابل اثرات مکرر ساخته شدن و جابه جایی مقاومت کند.لازم به ذکر است هزینه پارچه فایبرگلاس با روکش PTFE بسیار گران است.

مشخصات مکانیکی پارچه

خصوصیات مکانیکی فایبرگلاس با پوشش PTFE 3500 مگاپاسکال و مقاومت کششی نوار از 1600 N / 5cm تا 8،800 N / 5cm است.

مقاومت پارگی فایبرگلاس پوشش داده شده با PTFE نسبتاً کم است ،

داشتن مقاومت فقط 80 نیوتن تا 550 نیوتن، مقادیر پیش فشار از 6-8 کیلو لیتر در متر،

4-6 کیلو لیتر در متر و 1-2 کیلو نیوتن در متر برای پارچه های فایبر گلاس روکش شده با PTFE (Shaeffer، 1996).

عمر مفید پارچه

مطالعات موردی ثابت کرده اند که پارچه فایبرگلاس پوشش داده شده با PTFE دارای طول عمر بیش از 30 سال است.

سازه هایی که در سن 30 سالگی مورد بازرسی قرار گرفته اند به دلیل سایش و تخریب نیازی به تعویض ندارند این نشان می دهد که پارچه به مرور زمان خزیده و تحریف نمی شود.

که در حقیقت این خزش تنها یک سوم از همتای پارچه پلی استر با روکش PVC  می باشد.

نتیجه کلی پارچه

از آنجا که پارچه فایبرگلاس با روکش PTFE از مقاومت در برابر پارگی کم برخوردار است ، آسیب پذیری آن در برابر کشش و ریزش به دلیل خرابی و اضافه بار سازه ای بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

همچنین ، فایبرگلاس در برابر پوسته پوسته شدن لبه های در معرض آب آسیب پذیر است.

با این وجود ، این امر با پوشش دفع آب قابل کاهش است.

اتیلن تترا فلوره اتیلن (ETFE)

 مشخصات کلی

استحکام کششی  (ETFE) با ضخامت 0.1 میلی متر تنها 5٪ پارچه های PVC و پوشش PTFE با 225 N / 5cm است.

این  پوشش پس از کشیدگی دارای 3٪ و در پارگی دارای 200٪ بازده طول اصلی آن است (هانتینگتون ، 2004).

این رفتار به ETFE استحکام پارگی بسیار بالایی می دهد.

می توان از پارچه بافته شده کامپوزیت در بین این پوشش استفاده کرد تا استحکام کششی کلی را افزایش دهد.

با این وجود ، دوام و همچنین انتقال نور ، مقاومت در برابر آتش و هزینه ، همگی به مقیاس و طراحی مواد و ساختار بستگی زیادی دارند.

انواع کابل مورد استفاده در سازه چادری

 شرح کلی در مورد کابل ها

به غیر از پارچه غشایی ، کابلهای مورد استفاده در سایبان پارچه ای نیز باید انتخاب شوند.

قدرت و دوام و همچنین انعطاف پذیری و شعاع خم نقش مهمی در فرآیند انتخاب دارند.

در بیشتر موارد ، سیم استیل با مقاومت بالا انتخاب می شود.

به طور معمول ، 11 رشته با هم پیچیده می شوند ، هر رشته از 19 تا 37 سیم ساخته شده است.

این سیم های فولادی با مقاومت بالا ایده آل هستند، زیرا ضمن حفظ قدرت ، انعطاف پذیری بالایی دارند.

بنابراین می توان از این سیم ها برای سازه غشایی استفاده کرد.

دسته بندی کابل ها

استرند فولادی همچنین نوع دیگری از کابلها است که در صورت نیاز به انعطاف پذیری کمتری مورد استفاده قرار می گیرد.

در حالی که استحکام این کابل ها بیشتر است ،

توانایی خمش کاملاً محدود است.خوردگی بیشترین تأثیر را در دوام کابل ها دارد.

محافظت در برابر خوردگی معمولاً با کمک روکش روی و یا قطعات گالوانیزه شده تأمین می شود.

یک گزینه گران تر استفاده از فولاد ضد زنگ است.

کابل ها همچنین باید قادر باشند از 4-10٪ مقاومت در برابر شکست خود جلوگیری کنند (شفر ،1996).

جدول 1 و جدول 2 در صفحه زیر نقاط قوت مختلف فولاد چدن و فولاد ضد زنگ را تشریح می کند.

آنالیز طراحی

کلیات – سایبان چادری

مانند طراحی هر ساختار نوآورانه و با دقت بالا ، باید تجزیه و تحلیل کاملی از طراحی برای سازه پارچه ای کششی انجام شود.

در حالی که تمام تجزیه و تحلیل ساختاری توسط رایانه ها انجام می شود ، مدل سازی فیزیکی و محاسبات دستی دو بعدی هنوز هم به کار می رود.

یافتن فرم و تحلیل بار غیرخطی ضروری است که به طور همزمان به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از مرحله طراحی برای طراحی موفق یک سازه چادری انجام شود.

ملاحظات بار

اگرچه ASCE استانداردهایی را توسعه داده است ، استانداردهای بارگیری برای سازه پارچه ای کشیده تحت مشخصات الزامات کد ساختمان قرار می گیرد.

بارهای باد مورد توجه اصلی سازه چادری و سایبان چادری است.

برای مقاومت در برابر این بارها ، اعضا باید از کشش و انحنای کافی برخوردار باشند.

در حالی که ضرایب بار در اکثر اماکن به راحتی قابل ارزیابی است ،

آزمایش های دیگر مانند آزمایش تونل باد ممکن است برای سازه های بزرگتر و پیچیده تر برای تعیین توزیع بار لازم باشد.

گزینه های بارگذاری و طراحی سازه چادری

احتمال اثرات رزونانس که وقتی سازه با فرکانس طبیعی آن مرتعش می شود نیز باید در نظر گرفته شود.

این امر به ویژه در صورتی که فرکانس طبیعی سازه به طور قابل توجهی طولانی تر از یک ثانیه باشد صادق است.

در چنین مواردی ، تحقیقات بیشتر درباره ناپایداریهای آیرودینامیکی

باید با استفاده از مدل هایی انجام شود که منعکس کننده پارامترهای جرم و انعطاف پذیری

در ساختار واقعی یک سازه پارچه ای  باشد.

بارهای موثر در طراحی سازه چادری

در حالی که باد معمولاً بارزترین بار برای سایبان های پارچه ای است ،

در مناطقی که دارای آب و هوای سردتر هستند بارهای برف و برف نیز می تواند قابل توجه باشد.

باز هم ، در حالی که ضرایب بار برف در دسترس هستند ، آزمایش مدل فیزیکی ممکن است برای ساختارهای پیچیده مورد نیاز باشد.

بارهای رانش برف را می توان با روش المان محدود مورد تجزیه و تحلیل قرار داد ،

جایی که رانش برف به عنوان یک لایه نازک از ذرات در حال حرکت با شار جرم مربوط به سرعت باد مدل سازی می شود.

بارهای قابل چشم پوشی در طراحی

از بارهای نقطه ای باید بر روی اجزای غشایی سیستم یک سازه چادری اجتناب شود.

چندین بار وجود دارد که در طراحی سازه پارچه ای ناچیز است.

وزن خود غشا معمولاً ناچیز است ، اما غالباً در تجزیه و تحلیل گنجانده می شود.

علاوه بر این ، به دلیل وزن ناچیز غشاء ، بارهای لرزه ای نیز معمولاً ناچیز هستند

و در تجزیه و تحلیل گنجانده نشده اند.

همچنین می توان بارهای سقف زنده را به میزان قابل توجهی کاهش داد

زیرا معمولاً مصالح ساختمانی را در طول ساخت و ساز در نظر می گیرند ، که در

مورد سازه غشایی بی ربط است.

اگرچه برای استحکام پارچه انتخابی ضریب ایمنی مشخصی وجود ندارد ،

اما معمولاً از یک عدد 4 برای موارد بار کوتاه مدت و یک عدد 5 برای موارد بار زنده استفاده می شود  (هانتینگتون ، 2004).

تحلیل مقدماتی دو بعدی

کلیات

محاسبات ساده دو بعدی دستی ، بر اساس چند فرضیه ، می تواند انجام شود

تا یک ایده اولیه از دامنه و امکان سنجی در مرحله طراحی بدست آید.

با استفاده از این محاسبات در مکانهای مهم سازه چادری ، می توان رفتار کلی ساختار را استنباط کرد.

انواع تجزیه و تحلیل

 کلیات

با افزایش مطالب نوآوری و تقاضا برای طرح های پیچیده تر ،

حتی ضروری تر است که تجزیه و تحلیل عددی غیر غیر خطی کامل انجام شود.

این غشاء با داشتن سختی برشی کم و قابلیت حمل نیروی کششی ،

بار را با ایجاد جابجایی ها و حرکات قابل توجهی بزرگ تحمل می کند.

این موضوع منجر به یک رفتار غیر خطی منحصر به فرد می شود

زیرا جابجایی ها متناسب با بارگذاری کاربردی نیستند.

بنابراین، بسیاری از تکرارهای تجزیه و تحلیل با مقادیر سختی به روز شده باید انجام شود تا نتایج دقیق حاصل شود.

همچنین ، سناریوهای حساس به زمان ، مانند چین و چروک غشاء یا کابل های شل کننده باید ارزیابی شوند.

 تحلیل خطی یا غیر خطی در سازه چادری

اگر ساختار نهایی یک سازه چادری سفت و سخت باشد ،

می توان ساختار اولیه و غشایی را به طور جداگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار داد

و ساخت آنالیز غیرخطی فقط برای مؤلفه سطحی سازه مورد نیاز است.

با این حال، اگر ساختار اولیه سازه چادری ، نسبت به ساختار غشا انعطاف پذیر باشد ،

کل ساختار  سازه پارچه ای باید به صورت غیر خطی با هم تجزیه تحلیل شود.

انتخاب روش تحلیل و دقت مورد نیاز

علاوه بر تجزیه و تحلیل برای یافتن فرم و رفتار تحت بار ،

تجزیه و تحلیل غیر خطی برای الگوبرداری مواد و توالی ساخت و ساز انجام می شود.

با توجه به اهمیت بالا در ساخت چنین سازه هایی ، غشاهای ساخت دقیق

برای کلیه مواد باید از طریق الگوبرداری با تجزیه و تحلیل عددی تهیه شوند.

علاوه بر این ، تجزیه و تحلیل توالی ساخت و ساز ممکن است لازم باشد

تا اطمینان حاصل شود که هیچ یک از اجزای سازه در مرحله ساخت و ساز تحت فشار قرار نمی گیرند.

الگو بندی سطح

 فرم ایده آل

فرم ایده آل غشای تنش دارای تنش های یکنواخت یا ثابت در هر دو پیچ و تاب و جهت های پارچه است.

فرم کلی پارچه در سازه چادری  توسط هر دو هندسه ساختار سازه ای و پیش ساخته معرفی شده به سطح سازه  هدایت و شکل می گیرد.

در نهایت جهت های وارپ و فیل شده پارچه باید با انحنای اصلی  سطح پارچه غشایی همزمان باشد تا سفتی سازه چادری بهینه شود.

شکل بهینه مدل سازی

با استفاده از پردازشهای عددی رایانه ای ، مقادیر داده شده

پیش بینی و هندسه نیروهای ناشی از هر عنصر را محاسبه می کنند.

برای کمک به تراز کردن وارپ و فیل ها  با انحنای اصلی ،

یک خط بر روی مدل فوق العاده قرار دارد تا کمترین فاصله بین مرزها را ردیابی کند.

با دستیابی به شکل بهینه ، با تغییر هندسه و سطح استرس ،

نیروها و مسیرهای کوتاهترین فاصله به طور مداوم به روز می شوند.

همچنین لازم به ذکر است که در این مدت ، هیچ خاصیتی از مواد مورد توجه قرار نمی گیرد.

رفتار تحمل بار 

مقدار تحمل بار

رفتار غیرخطی غشاء و فرآیندهای غشایی تحت بارهای مختلفی نیز باید در نظر گرفته شود.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، هر دو انحنای بارگذاری ،

بر تنش غشایی تأثیر می گذارد ، همانطور که در معادله زیر نشان داده شده است:

تنش = شعاع * بار (همه بردارها)

بنابراین ، هنگامی که بارگذاری بر روی غشاء اعمال می شود ،

با تغییر در هر دو هندسه غشاء و همچنین تغییر تنش در سازه ،

تعادل برقرار می شود.

نحوه پخش تنش

سازه های دیگر ، مانند تیرها ، دارای سختی برشی و خمشی هستند

و بنابراین می توانند بدون مقاومت در برابر بارها مقاومت کنند.

با این حال، غشاها که فاقد هر دو برش و سختی خمشی هستند ،

باید با استفاده از انحرافات بزرگ ، این مسئله را تشکیل دهند.

علاوه بر این، سطح تنش بسته به جهت و موقعیت غشاء متفاوت است.

همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است ، با افزایش بار رو به پایین ،

استرس در جهت وارپ افزایش می یابد و تنش در جهت فیل کاهش می یابد.

در مقابل ، با افزایش بار رو به بالا ، جهت وارپ کاهش می یابد و تنش در جهت فیل افزایش می یابد.

الگوی هندسی

برای ساختن یک سازه چادری ، غشاء ممكن است از ناحيه دو بعدي

حاصل از “آشكار شدن” مدل غشايي سه بعدي به قطعات مثلثي تقسيم شود.

ردیابی خطوط درز ژئودزیک باید جزئی جدایی ناپذیر از آن باشد

و تا یافتن فرم و تجزیه و تحلیل رفتار بار برای رسیدن به راه حل بهینه ادامه یابد.

مدل نهایی هندسه غشاء، پس از پیش تنش و بارگذاری نشان می دهد

که سطح نهایی به صورت یک سطح کشیده شده و تحت کشش می باشد.

بنابراین، هنگام “مدل سازی” غشای اولیه با استفاده از الگوی ، پارچه واقعی کمی کاهش خواهد یافت.

توالی ساخت و ساز

در بعضی مواقع ، باید یک تحلیل عمیق از توالی ساخت و سازها انجام شود

این موضوع  خصوصاً در مواردی است که سازه اصلی و غشایی تا مراحل پایانی ساخت و ساز پایدار نباشد.

این نوع مطالعات با رفتن به عقب در دنباله ساخت و ساز انجام می شود.

در ابتدا ، پیش فرض شدن غشاء می تواند به آرامی کاهش یابد تا رفتار غیر خطی ساختار کلی را مشاهده کنیم.

سپس می توان اجزای مختلف سازه را به ترتیب معکوس ساخت و ساز حذف کرد.

روشهای تحلیل در سازه چادری

کلیات

تجزیه و تحلیل عددی با روش المان محدود انجام می شود.

مفهوم اصلی عنصر محدود تقسیم یک مدل به تعداد محدودی از عناصر ، ساخته شده از گره ها است.

در روش المان محدود ، تنش گره ای از طریق معادلات تعادل مربوط به سختی محاسبه می شود

هنگامی که تغییر شکل گره با استفاده از فشار / کشش به دست می آید .

روابط ، سازگاری برای کل مدل ساختاری به یک تحمل از پیش تنظیم شده تقریب است.

این یک روند تکراری پیچیده است که شامل هزاران گره و … است .

محاسبات

محاسبات و در بعضی مواقع هیچ راه حلی برای استفاده از برنامه های کامپیوتری تحلیلی پیدا نمی شود ،

لازم است مهندسین روش تحلیل برنامه و نحوه عملکرد برنامه را بدانند و درک کنند.

این موضوع  شامل دانستن الگوریتم های اجرا شده در تجزیه و تحلیل ،

و همچنین نحوه پاسخگویی برنامه به ورودی ها و روش بازخورد می باشد.

برنامه انتخاب شده برای انجام تجزیه و تحلیل

همچنین باید طیف کاملی از قابلیت ها را برای تغییر مدل در هندسه ، استرس و بار داشته باشد.

این امر به ویژه برای مرحله طراحی سازه چادری ضروری است

و اگر محدودیت هایی وجود دارد ، درک روشنی از آن دارید آنها در ارزیابی پاسخهای مختلف برنامه مفید خواهند بود.

مدل سازی رایانه ای

اگرچه برنامه های تخصصی برای پرداختن به تجزیه و تحلیل سازه غشایی ایجاد می شوند ،

اما هیچ یک از روشهای موجود با توجه به رفتار پارچه ای مبادله خرچنگ مورد توجه قرار نمی گیرند ، که در اوایل مورد بحث قرار گرفت.

انواع روش ها

روش ماتریس

برنامه هایی که به طور خاص برای طراحی و تجزیه و تحلیل سازه پارچه ای کششی طراحی شده اند ،

بر اساس دو روش مختلف المان محدود ساخته شده اند: روش ماتریس و روش بردار.

روش ماتریس از روش نیوتن-رافسون استفاده می کند که در آن سفتی مماس کل مدل به تدریج به یک نقطه همگرایی حل می شود.

روش تراکم نیرو

روشی به نام روش نیروی تراکم در بخش یافتن فرم از تجزیه و تحلیل انجام می شود.

این روش یک روش خطی است. در روش نیروی تراکم ، سفتی نوارهای غشایی به عنوان شبکه کابلها مدل شده است.

روش تحلیل خطی

از آنجا که از روشهای خطی استفاده می شود ، شکل کاملاً نامنظم و افراطی است ،

مدل سازی برخی کابلها با سختی نامحدود  با این حال ،

این با اعمال یک چگالی نیرو ثابت در کل مدل برطرف می شود ،

و در نتیجه شکلی بین المان ها ایجاد می شود.

این روش بعداً برای استفاده از روشهای سطح مثلثی

به جای کابلها به روز شده و به عنوان روش سطح تراکم سطحی شناخته شده است.

ضعف این روشها این است که توزیع تنش نهایی خیلی صاف نیست .

اگرچه با انجام چند تکرار می توان این روش را کاهش داد ، روش متکی به یک تحلیل خطی ساده است.

روش مبتنی بر بردار

 کلیات

روشهای برداری محبوب تر از روشهای ماتریس برای یافتن فرم غشایی و تجزیه و تحلیل بار در سازه پارچه ای هستند.

روشهای برداری رابطه تعادل و سازگاری را حفظ می کنند یک نقطه همگرایی جداگانه با معادلات تعادل برآورده می شود.

سختی گره نیز تا پایان مراحل با یکدیگر یکپارچه نیست.

در این روش ، تجزیه و تحلیل فرم و یافتن بار با استفاده از روش های تحلیل پویا حل می شود ،

که شامل ضرایب جرم و میرایی و مراحل زمانی است.

نحوه تحلیل

در هر مرحله از زمان ، نیروها در هر گره مدل المان محدود محاسبه می شوند.

دشوارترین بخش اجرای این نوع تحلیل تعریف خواص پویا مانند میرایی ، جرم و زمان گام است.

تصمیمات غیر منطقی در مورد این موضوع می تواند منجر به کندی همگرا یا حتی تحلیل غیر همگرا شود.

روش تحلیل استراتژی و استراتژی ها

کلیات

به منظور انجام انواع مختلف تجزیه و تحلیل ذکر شده در بالا ، درک مفهوم ساختار سازه غشایی و همچنین تجربه لازم است.

با دانستن مفهوم اساسی سازه های پارچه ای تنش ، می توان ضمن حفظ اقتصاد و قابلیت اطمینان ،

ساختارهای شکل کارآمد و زیبا را ایجاد کرد.

نحوه ایجاد انحنا

موارد زیر مواردی هستند که می توانند طراحی یک سازه چادری را به چالش کشیده یا غیرممکن بدانند .

انحنای نامناسب پارچه و تنش ناشی از بار پارچه به طور معکوس با انحنا جزو این موراد می باشد.

بنابراین شعاع انحنای مسطح / بزرگ تا زمان برخورد به تعادل ، با خمیدگی بیشتر ، بار را جبران می کند.

اما این یک روش ناکارآمد باربری است. این مکانیزم باید در سایبان چادری کمتر از 10 متر باقی بماند.

مقاطع مورد نیاز

تغییر شکل در اعضای کششی باعث افزایش تغییر در کمانش می شوند.

بنابراین ، اعضای کششی ،  دارای مقطع بزرگتر و سنگین تر خواهند بود.

همچنین ، این باعث افزایش نسبت ابعاد می شود که پیامدهای آن در بالا مورد بحث قرار گرفته است

ممکن است فشار بیش از حد و یا بیشتر از انحراف در نقطه تورم وجود داشته باشد؛

زیرا این امر باعث کاهش انحنای پارچه می شود.

تا زمانی که پارچه سازه چادری کاملاً قابل اطمینان  و در دسترس نباشند ،

از پارچه نباید برای تثبیت دکل ها ، قوس ها و سایر اعضا استفاده شود.

ویژگی های اتصال

 کلیات

اتصالات و جزئیات سازه پارچه ای  ( سایبان چادری )تنش یافته

بطور قابل توجهی پیچیده تر از ساختارهای معمولی هستند؛

زیرا بسیاری از اتصالات باید به صورت زاویه ای و متحرک ساخته شوند.

و از آنجا که بیشتر اتصالات در معرض دید قرار دارند ، زیبایی شناسی اتصالات باید در نظر گرفته شود.

علاوه بر این ، کدهای استانداردهای بسیار کمی برای این نوع سازه چادری در دسترس است.

با این حال ، اتصالات بین کابل ها و ساختار پشتیبانی آن از

روش های طراحی مرسوم پیروی می کند و بنابراین مورد بحث قرار نمی گیرد.

اتصالات مناسب

نياز سازه ، موفق ترين اتصالاتي است که بارها را در مسيري ساده و مستقيم منتقل مي کند تا جريان نيروها  کوتاه باشد.

در عمل ، طراحی اتصالات برای سنگین ترین و پیچیده ترین مسیرهای بار ممکن است ابتدا جزئیات کاملی روشن و ساده را ایجاد کند.

انواع اتصالات پارچه

اتصالات پارچه ای

اتصال قطعات غشاء به هم معمولاً فرآیندی است که به منظور اطمینان از صحت چنین اتصالات ،

به صورت میدانی انجام می شود. این اتصالات معمولاً با هم جوش داده می شوند.

اتصالات غشاء خمیده

هنگامی که سازه با پارچه ای که توسط یک کابل آویزان شده است وجود دارد ،

کابل توسط یک پلیت که به امتداد کابل متصل است به سطح پارچه سازه پارچه ای وصل می شود.

به منظور جلوگیری از چین و چروک ، برش های کوچک بوجود می آید تا قابلیت انعطاف پذیری افزایش یابد.

اتصالات نقاط انتهایی

هنگامی که پارچه غشایی باید به سازه اصلی بپیوندد ، از صفحات گیره بیشتر استفاده می شود.

اتصالات انتهای گوشه

اتصالات غشای گوشه برای همه خطاهای جزئی در مقدار زاویه و اندازه آن مشکل است.

برای یک سازه چادری و پارچه ای تنش یافته ، این کار به خصوص سخت است ،

به ویژه  اینکه کشش نهایی کل غشاء در این مرحله محقق می شود.

اتصالات کابل

کابل برای پشتیبانی از اتصالات

در سایبان چادری ، کابلها معمولاً  در یک صفحه گوشه در یک دکل از سازه اصلی ختم می شوند.

در هنگام طراحی برای چنین اتصال ، خرابی پین اتصال ،

برشی و خرابی تنش صفحه و خرابی خم شدن پین را باید در نظر گرفت.

خرابی خمش معمولاً  با کمک قرادادن واشر هایی بین صفحات حل می شود.

یکی دیگر از عواملی که باید در نظر بگیرید خم شدن دکل ایجاد شده توسط کشش عمود کابل به محور دکل توسط کابل است.

اتصالات زین کابل

در نقاط زین از سطح یک سازه چادری ، توجه خاص به جزئیات الزامی است.

زیرا این نقطه ای است که کابل ها با سایر کابل ها و اعضای پشتیبان در هم می شوند ،

گاهی اوقات با تغییر زاویه هنگام طراحی برای اتصالات زین کابل،

باید جهت گیری کابل در حالتهای بارگذاری نشده و متغیر بارگذاری شود.

پیش تنیدگی

پیش فرض سازه می تواند از طریق کنترل تنش مستقیم پارچه ، کشش کابل یا کشش دکل انجام گیرد

در همه موارد ، مکانیسم پیش فرض باید به ایجاد یک سطح صاف در سقف پارچه ای  ( سایبان چادری )ختم گردد.

تنش مستقیم

کشش مستقیم معمولاً برای سایبان چادری با مقیاس کوچکتر که نیازی

به نیروهای پیش فشار دقیق یا بزرگ برای تحریک به غشاء ندارند ، بکار می رود.

یک نسخه اصلاح شده از اتصال معمولی پارچه به سازه که شامل یک صفحه پایه اضافی با سوراخ های اضافی است،

استفاده می شود تا امکان کشیدن دستی پارچه را فراهم کند.

کشش کابل

کشش کابل به طور کلی ترجیح مستقیم تنش را برای هر دو ارزش زیبایی شناختی و اثربخشی آن دارد.

تنها چند نکته از کشش کابل برای تنش در کل غشاء کافی است.

این کار می تواند هم در کابل های داخلی و هم در خارج انجام شود.

نتیجه

محدودیت ها

اگرچه سازه چادری و سایبان چادری در زمینه مهندسی نسبتاً جدید هستند ،

اما نوآوری های زیادی در حال حاضر رخ داده است .

با این وجود ، نگرانی ها و محدودیت های بسیاری در مورد سایبان چادری وجود دارد.

اول ، با چنین تاریخچه کوتاهی از وجود ، رفتار کامل سازه پارچه ای  کششی هنوز شناخته نشده است.

دوم ، اگرچه برنامه های رایانه ای فعلی کار مناسب برای یافتن فرم و تجزیه و تحلیل بار را انجام می دهند ،

هیچ برنامه ای که تمام ویژگی های رفتار غیر خطی سازه غشایی را در نظر بگیرد وجود ندارد.

اینها شامل اثرات “مبادله خرچنگ” است. سرانجام ، عامل محدود کننده سازه چادری کششی در خود پارچه قرار دارد.

سازه چادری یک سازه دائمی

گرچه سازه پارچه ای کششی ( آلاچیق های چادری ) سازه های موقتی  با کاربری دائمی هستند،

اما برخی ادعا می کنند که دوام پارچه های فعلی امکان ایجاد ساختارهای ماندگار را ندارد.

با این حال ، زمینه طراحی برای سازه غشایی پرتنش فقط به رشد خود ادامه می یابد و به سطوح جدید می رسد.

هرچه مطالعات موردی و سوابق داده های رفتاری بیشتری گردآوری شود ، از رفتار این ساختارها بیشتر آگاهی می یابیم.

آنالیز رایانه ای

همچنین در حال حاضر مطالعات و تحقیقات زیادی در زمینه آنالیز رایانه و دوام سازه چادری  پیش تنیده  انجام می شود.

با گذشت زمان و طراحی و تجزیه و تحلیل چنین ساختارهایی ،

سازه پارچه ای کششی تنها با استفاده از خصوصیات ذاتی خود ، طراحی ساختاری شگفت انگیز را کامل تر می کنند.

مراجع

 

Barnes,Michael;Dickson,Michael, Widespan RoofStructures,. T. Telford ; ASCE Press, Reston; London, 2000

Huntington, Craig G., The Tensioned Fabric Roof, American Society of Civil Engineers, Reston, 2004

Koch,Klaus-Michael;Habermann,KarlJ.,Membrane Structures : Iinnovative Building with Film and Fabric, Prestel, Munich ; New York, 2004

Roland, Conrad, Frei Otto: Tension Structures, Translated by Amerongen, C.V., Praeger, New York, 1970

 

Scheuermann,R.,Boxer K., Tensile Architecture in the Uurban Context, Butterworth Architecture, Boston, Oxford 1996

 

Shaeffer,R.E.,TensionedFabricStructures:APractical Introduction , American Society of Civil Engineers Press, New York, 1996

 

Yuroukov,Ilya, Frei Otto, Arterigere, Varese, Italy 1991