|
قوس مضاعف (آنتی کلاستیک) تقریبا در تمام سازههای پارچهای جهت افزایش استحکام آنها به کار میرود. کاربردهای مختلف آن برای سازههای کوچک مشابه، چندان ضروری به نظر نمیرسد. این مقاله در خصوص اصول و مبانی سازههای هوا فشرده و روشهای رایج در این حوزه بحث میکند.
تصور کنید که دو نفر در مقابل یکدیگر به شکل اریب ایستاده و دو گوشه یک ورقه کتانی یا لاستیکی مربع شکل را با فشار بکشند. در این حالت ورقه صاف شده و گوشهها استحکام بیشتری مییابند، اما هنوز در قسمت میانی مقاومت بسیار کمی در مقابل حرکت وجود دارد. برای نمونه حتی یک نسیم خنک نیز باعث حرکت آن به بالا و پایین شده یا افتادن توپ بر روی آن انحراف شدیدی ایجاد میکند. حالا تصور کنید که دو نفر در همین وضعیت دو سر پارچه را بر روی زمین نگه داشته و دو نفر دیگر همان حالت قبلی خود را حفظ کنند.
در این لحظات قسمت وسط پارچه در حالتی بین پایینترین و بالاترین نقطه قرار میگیرد. در قسمت مرکزی نیز پارچه به سوی لبههای خود بر روی زمین متمایل شده و هم به سوی گوشههایی که توسط افراد بالا نگه داشته شدهاند، به بالا تمایل دارد. این وضعیت از ثبات و استحکام بیشتری برخوردار است که بالطبع مقاومت در برابر حرکت را نیز افزایش میدهد. در این حالت پارچه به فرم "hypar" در آمده است. به هر حال جنس پارچه نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. شما میتوانید از این ترفند استفاده کرده و از لاستیک بهره ببرید. انعطافپذیری بالای لاستیک آن را از شکل نینداخته و اجازه نمیدهد که مثل یک پرچم در اهتزاز باشد. در این مورد استفاده از کاغذ به جای لاستیک اصلا گزینه مناسبی نیست. اگر چه لاستیک میتواند به راحتی در ساختمان یک قوس مضاعف مورد استفاده قرار بگیرد، اما در دنیای واقعی نمیتوان برای ساخت یک سازه هوای فشرده از آن استفاده کرد.
در وهله اول این موضوع مهم است که چرا ما باید پارچه را فشرده کنیم؟ خوب اگر پارچه در جهت تثبیت حالت نهایی خود با دقت بریده شود، حتی در مقابل یک نسیم سبک نیز به راحتی به دور خود خواهد چرخید و پس از مقاومت در برابر یک باد شدید یا یک بهمن سنگین آن قدر انعطاف خواهد یافت که حتی شاید امکان برگرداندن آن به حالت اولیه در هنگام نصب وجود نداشته باشد.
حال این مساله مطرح میشود که چرا پارچه نباید در مقابل باد به دور خود بچرخد؟ وزن یک متر مربع پارچه معمولا یک کیلوگرم است. حتی یک سازه کوچک نیز که در مقابل بادهای سنگین به اهتزاز در آمده و بالا و پایین میرود نیز از مقدار مناسبی پارچه ساخته شده است. این مقدار پارچه برای پوشاندن تمام اتصالات لازم است. این در حالی است که پارچه معمولا تمام گوشهها و موقعیتهای تحت فشار زیاد را پوشش میدهد. در این جا باید این نکته را یادآور شد که افراد به دلایلی غیرمنطقی در خصوص دوام پارچه و امنیت خود نگران هستند! آن چه که ما به دنبال کشف آن هستیم، مادهای است که در عین فشردگی، انعطافپذیری مناسب جهت مقاومت در برابر فشار فراوان با حداقل کشش را داشته و پس از مواجهه با بادهای سخت یا بهمنهای سنگین بتواند بارها به حالت قبلی خود باز گردد. این امر حقیقتا اصل اساسی سازههای هوای فشرده پارچهای به شمار میرود. ما باید قبل از قرار دادن سایبان درون آن، این انعطافپذیری غیر قابل انبساط را در آن از بین ببریم. ما این کار را با کاهش اندازه پارچه حین بریدن و جدا کردن الیاف انجام میدهیم. این کار تجزیه و تحلیل مدل نامیده میشود.
فاکتور دیگری که نباید آن را فراموش کرد این است که اگر چه پارچههایی که استفاده میکنیم دارای میزان خاصی از انعطافپذیری هستند، اما به طور کلی هیچ نوع پارچهای آن قدر انعطافپذیر نیست که بتواند بدون هیچ گونه برش و یا وصله خاصی یک پوشش با قوس مضاعف را به وجود بیاورد. ما باید پارچه را به صورت نوارهایی کوچک برش داده و سپس برای ایجاد یک فرم 3d مناسب و در نتیجه نصب آن بر روی ساختمان آنها را به هم وصل کنیم. همانطور که قبلا هم اشاره شد، شما نمیتوانید با استفاده از یک ورق کاغذ یک فرم hypar ایجاد کنید، اما میتوانید با استفاده از تعداد زیادی نوار نازک این ترکیب را دوباره به وجود بیاورید.
در حقیقت پارچههایی که ما از آنها استفاده میکنیم، بسیار بیضررتر از کاغذ بوده و میتوانند برشهای زیادی را تحمل کنند. این امر تا حدی به این دلیل اتفاق میافتد که پارچه پایه حقیقتا علیرغم قدرت فراوان مانند یک ورق کاغذ ریزبافت بوده و این پوشش انعطافپذیر با پارچه کاملا در هم پیچیده شده است.
با رعایت موارد فوق، سایبان هنگام نصب یک حالت گرد، صاف و هموار پیدا کرده و میتواند حتی در برابر سنگینترین بادها نیز واقعا بدون هیچ حرکت خاصی مقاومت کند.
مسائل مختلف دیگری نیز وجود دارند که به علت ارتباط غیر مستقیم آنها با این موضوع باید طرح شوند. در ابتدا موضوع مقاومت پارچه در سایبانها و سپس تکنیکهای مورد استفاده در راستای نیل به این مقاومتها است.
همان ورقه مربعی شکل قبلی را در نظر بگیرید که توسط چهار نفر نگه داشته شده است. در صورتی که آنها به تدریج نیروی کششی خود را افزایش دهند، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ حال فرض کنید که آنها قدرت خود را حفظ کنند، در این صورت چنان چه گوشهها باز هم نگه داشته شوند، پاره خواهند شد، اما با این وجود پارچه قسمتهای مرکزی به هیچ وجه ارتباطی با نوارهای در حال گسستن ندارد. در حقیقت، مقاومت کلی پارچه بیشتر و بیشتر به سوی گوشهها تمایل دارد. در صورتی که چیزی در وسط پارچه بیفتد، مقاومت در آن ناحیه البته بسیار افزایش خواهد یافت. این امر بیانگر آن است که میزان مقاومت پارچه در قسمتهای مختلف با هم فرق میکند. چنان چه بدانیم که به منظور اطمینان از حذف انبساط غیر الاستیکی باید مقاومت پارچه را با کشیدن آن افزایش دهیم، در خصوص سایبان این امر چگونه ممکن است؟
تجزیه و تحلیل پارچه باز هم در این جا مفید است. یک ورقه پارچه مربعی شکل که از گوشهها محکم در حال کشیده شدن است، در مرکز نیز استحکام خاصی نخواهد داشت. مقاومت در حوالی گوشهها تمرکز یافته و تمایل دارد تا فواصل موجود بین بافتهای پارچه را در راستای لبههای آن افزایش دهد. حالت دیگری که در مورد پارچه با آن مواجه میشویم آن است که در گوشهها نیروی مقاومت به سوی تارهای پارچه به صورت اریب حرکت کرده و جهتهای مختلف را شامل شود. این بدان معنا است که پارچه در جهت اصلی بسیار انعطاف یافته و در حقیقت هیچ باری را به نواحی مرکزی تحمیل نمیکند.
حالا تصور کنید که یک قیچی در دست گرفته و در هر گوشه یک برش نیم دایره ایجاد کنید. سپس از پشت دو سر نیم دایرهها را به هم دوخته و چهار عدد جیب درست کنید. یک طناب غیر الاستیکی را از درون جیبها رد کرده و از هر گوشه به پارچه محکم کنید. فکر میکنید در صورت کشیدن گوشهها چه اتفاقی خواهد افتاد؟ درست حدس زدید، طناب تلاش خواهد کرد تا پارچه را مستقیم از چهار طرف به سمت خود بکشد، اما این امر اتفاق نمیافتد. علت این است که پارچه اجازه این کار را به طناب نخواهد داد. کشش گوشههای پارچه ادامه نخواهد یافت. در حقیقت هر چه پارچه را بیشتر بکشید، طنابها هم محکمتر میشوند. در نتیجه فشار وارده این امکان را فراهم میکند تا مناطق مرکزی پارچه محکم کشیده شوند. در سازههای واقعی به خاطر دوام، قابلیت کم کشش و تحمل زیاد بار به جای طناب از سیم استفاده میکنیم.
این سیمها فشارهای وارده به پارچه را به چارچوب فلزی آن منتقل میکنند. این کار از طریق تعدادی صفحههای فلزی واقع در گوشههای پارچه صورت میگیرد. انجام این کار به آن دلیل است که جزئیات مربوط به گوشهها برای طراحی صحیح سازه بسیار مهم هستند. بنابراین ما چگونه در دنیای واقعی به منظور حذف کشش غیر الاستیکی تمام این فشار را به سیستم وارد میکنیم؟ شما نمیتوانید حتی برای ساخت یک سایبان صاف به مساحت سه متر مربع نیز صفحههای مربوط به گوشه را با دست نصب کنید. برای این کار نیاز به یک نیروی فشار پانصد کیلوگرمی دارید.
در واقع این کار بسیار ساده است. در طول فرایند طراحی، شما باید زمانی را به تصمیمگیری در خصوص روش اعمال فشار به سایبان اختصاص دهید. به طور کلی، چنان چه یک سایبان به وسعت سه متر مربع پیش رو داشته باشید، ایجاد ارتباط میان سه گوشه اول بسیار آسان خواهد بود. شما میتوانید از یک روش مکانیکی برای کشیدن آخرین قسمت استفاده کنید. این اقدام میتواند به آسانی کار با یک چرخدنده اهرمدار باشد، اما اینها فقط در صورتی مفید هستند که فشار وارده تقریبا کم باشد. برای سازههای بزرگتر، فشار وارده نیز به طور متقابل افزایش خواهد یافت. در این حالت شما نیاز به تجهیزات قدرتمندتری دارید. در این صورت استفاده از جرثقیل بسیار مفید است.
اما تمام سایبانها نمیتوانند فقط با کشیدن یک گوشه تحت فشار قرار بگیرند. برای نمونه، یک سازه مخروطی شکل در دنیای واقعی یکی از آسانترین انواع سایبانها برای اعمال فشار به شمار میرود. یک سایبان به مساحت سه متر مربع را در نظر بگیرید که مخروطی شکل باشد. تصور کنید که چهار گوشه پارچه در ارتفاع دو متری ثابت شده است. در این حالت استفاده از یک تیرک بلند برای بالا بردن قسمت میانی پارچه بسیار آسان خواهد بود. این کار منجر به پهن شدن آن خواهد شد. چنان چه تیرک راست و مستقیم در جای خود قرار گیرد، فشار وارده بر پارچه فقط عمودی خواهد بود. در این هنگام فیبرها از مرکز پارچه به سمت لبههای آن حرکت کرده و تقویتش میکنند. در این حین، فیبرهای در حال حرکت در اطراف سایبان محکم میشوند. حاصل اعمال فشار بر روی قسمت مرکزی پارچه به کار بردن فشار بر روی تمام سطح سایبان است.
این تکنیک مشتمل بر استفاده از فشار مستقیم، متمرکز و کنترل شده بر روی بخش خاصی از سایبان یا سازه، میتواند در روشهای مختلف به کارگیری اجزای گوناگون یک وسیله به کار آید. اگر چه این شیوه یک راه عالی برای اعمال فشار بر روی فرمهای مخروطی محسوب میشود، اما نمیتواند یک گزینه مناسب برای طاق ضربی باشد. طاقهای ضربی معمولا در هر گوشه بر یک صفحه متحرک تکیه دارند که میتواند در راستای اعمال فشار بر روی تمام سازه در سطح طاق به بیرون کشیده شود (pull out). جزئیات در سازههای کوچک تقریبا راست و مستقیم در جای خود قرار میگیرند، اما در سایبانهای بزرگتر، برای تضمین امکان جلوگیری از وارد آمدن فشار به صفحههای پایانی (موقعیت جدید)، ضمن ایجاد فشاری سنگین توسط سیم جانبی توجه و طراحی دقیقتری نیز لازم دارد.
در ساخت برخی سازهها، اغلب اوقات بیش از یک راه برای اعمال فشار مورد استفاده قرار میگیرد. در بعضی موارد، آسانترین راه، به وجود آوردن یک وسیله ساده اما موثر برای فراهم کردن امکان نصب سریع و درست سازه است. نکته مهم این است که روش اعمال فشار در پی توجه قبلی به طراحی و استفاده از این شیوه در جزئیات نهایی سازه به کار گرفته میشود. از همین رو طراحی سازههای مذکور توسط متخصصان و کارشناسان زبده ضروری است و هر شرکتی در احداث این نوع سازهها موفق نخواهد بود. شرکت مهرگستر مطلق جهت ارایه بهترین کیفیت و بیشترین دوام و ایمنی از همکاری شرکتهای باسابقه اروپایی در این جهت مدد گرفته و نمایندگی رسمی شرکت گرابوپلان را دارا است.
|
