سازه های پارچه ای : ساخت پارچه های روکش دار(بخش سوم)

سقف متحرك

روش چیدمان موازی نوارها در سازه چادری

در صنعت سازه های پارچه ای به دلیل سازه ای و تولیدی ،امکان عملی استفاده از روش چیدمان موازی نوارها تنها در سازه های highpoint که دارای لبه های مستقیم و محکم بوده و نقطه بالایی آنها به صورت زاویه دار می باشد امکان پذیر خواهد بود.

در چنین سقفی ، سطوح با انحنای بیشتر به سطوح با انحنای کمتر متصل می گردند این بحث را به وضوح  می توان در شکل زیر مشاهده نمود که در آن به دلیل شکل هندسی سقف،از ترکیبی از روش موازی و شعاعی برای قرار دادن نوارها در کنار یکدیگر استفاده شده است و علاوه بر این ، توزیع تنش تحت شرایط  مختلف بارگذاری در این سقف نیز به خوبی صورت می پذیرد.

سقف متحرک جمع شونده

اثر بار برف بر روی highpoint

در شکل بالا تمرکز نیروهای اعمال شده در اثر بار برف بر روی highpoint،به وضوح در سقف ۹۰۰۰ متر مربعی استخر شنای کولالامپور(مالزی)نشان شده است.در این سقف یک افزایش ثابت در میزان تنش وارده به سمت نقاط مرکزی مشاهده می شود(تصویر چپ).علاوه بر آن ،تحت بارهایی که در اثر نیروی بالابرنده باد ایجاد می شود،نیروها به صورت موجی به دور نقاط highpoint به گردش در می آیند(تصویر وسط شکل بالا).آنالیزهای مربوط به توزیع تنشهای وارده بوسیله نیروهای واقعی پیشبینی شده باعث شد تا برای چیدمان نوارها در ساخت سقف های پارچه ای از بهترین و بهینه ترین حالت ممکن که ترکیبی از سیستم موازی و شعاعی بود،استفاده کنند(تصویر سمت راست).تمرکز تنش تحت بارهای اعمالی رو به پائین،باعث استفاده از نوارهای موازی در پوسته گشته است .به منظور ایجاد کمترین میزان اختلال ممکن در حین انتقال نیروها از میان پوسته ،تا حد ممکن باید از نوارها ی عرضی کمتری استفاده کنیم.

انحنای سطح –چیدمان نوارها-شکل نوار

در سازه های چادری از آنجائیکه نوارها در راستای انحنای اصلی قرار می گیرند ،الگویابی تاثیری اساسی در خصوصیات انحنای سطح پوسته خواهد داشت.وجود خطاهای موجود در گوشه ها و زاوایای نوارها که بواسطه شکل های غیر قابل developایجاد می شوند باید در جریان الگویابی اصلاح(compensation) شود تا بدین طریق توزیع تنش در سطح را بهینه ساخته و با مقدار ماده مصرفی تطبیق داده شوند.البته این امر زمانی امکان پذیر است که جهت تنش های اصلی اعمال شده ،موافق و منطبق با جهت های اصلی انحنای موجود در سطح پوسته باشند.میزان انحنا در سطح پوسته ارتباط مستقیمی با شیوه برش هریک ازنوارها و تقسیم نوار براساس توزیع سختی دارد.هر چه سطح ،انحنای بیشتری داشته باشد رفتار باربری بهتری از خود نشان می دهد و در حقیقت انحنای بیشتر تاثیر مثبتی بر روی باربری خواهد داشت ولی این انحنای شدیدتر باعث سختر شدن عملیات الگو یابی  نیز خواهد شد.

توزیع تنش همگن

وقتی که یک سطح شدیداً انحنا داده شود و مواد بکار رفته در سطح نیز سخت باشند،به منظور دستیابی به یک توزیع تنش همگن در سطح پوسته به محاسبات بسیار دقیقی برای الگویابی نیاز خواهیم داشت .طرز قرارگیری نوارها در سطح پوسته بسیار مهم بوده و روی عوامل زیادی تاثیر می گذارد .بنابراین در سطوحی که دارای انحنای کمتری هستن این امکان وجود خواهد داشت تا با چرخاندن یا عوض کردن جهت های تار وپود در حین برش ،طرز قرار گیری نوارها در بین قوس های کناری را عوض می کنیم .امکان انجام این کار در سطوحی که انحنای کمتری دارند بیشتر از سطوحی با انحنای بیشتر خواهد بود،زیرا هرچه انحنای سطح کمتر باشد،میزان خطاهای گوشه (angle  errors) در اثر خیز پارچه کمترخواهد بود.

انحناء سطح در سازه های چادری

هرچه انحناء سطح بیشتر بوده وطول نوارها بریده شده نیز بیشتر باشد،میزان خیز و تغییر شکل ایجادی در نوارها بیشتر خواهد بود که این مشکل باید از طریق محاسبات دقیق واصلاح ابعادی بر طرف شود.برای دستیابی به یک توزیع تنش بهتر در سطوحی که دارای انحنای شدیدی هستند،می توان برای چیدمان نوارها از نوارهایی باریکتر و کوتاهتر  استفاده نمود .روابط موجود بین عرض و طول نوار نقش بسیار مهم و تعیین کننده ای در انتقال بار در سطح پوسته ایفا می نماید.در حین طراحی چیدمان نوارها در سطحی که انحنای کمی دارد باید به این نکته توجه داشته باشید که احتمال دارد تا جهت انتقال بار در اثر وزش بادهای شدید در این نوع سازه ها تغییر کند.

در این مورد،تنش های موجود در مواد در جهت نخ دیگر پخش و پراکنده گشته و منجر به ایجاد ک انقباض در نخ خواهد شد. پارچه در این حالت آنقدر سست می شود تا اینکه بطور کامل وارونه گشته و شکل آن از یک سطح آنتی کلاستیک به یک سطح سین کلاستیک تبدیل می شود.

کابل های مخصوص در مقابل (uplift  ropes)

در سازه پارچه ای استفاده از کابل های مخصوص در مقابل نیروی بالا برنده باد(uplift  ropes) که در داخل یا خارج سطح پوسته نصب می شوند و یا اینکه بصورت شل بر روی سطح پوسته کار گذاشته می شوند،می تواند مانع از بروز این امر گردد.کابل های مقاوم در برابر نیروی بالا برنده باد را می توان در داخل خود سطح پوسته نصب کرد و یا اینکه در مجاورت سطح تحت کشش قرار داد.بهتر است تا از این شیوه در سطوحی استفاده نمود که دارای انحنای بسیار شدید تری بوده و بار باد وارده به سطح آنها یکنواخت و طولانی مدت است.

اختلاف طول در اثر اصلاح ابعادی

از آنجائیکه  اختلاف طول بوجود آمده در اثر اصلاح ابعادی گوشه ها ی نوارهای بریده شده قابل جبران می باشد،لذا مواد بکار رفته در این نواحی (گوشه ها ) بواسطه پیچ و تاب هایی که در گوشه ها رخ خواهد داد باید امکان انحرافات و تغییر شکلهای بیشتری را بین نخهای تار و پود فراهم سازند.در نوارهایی که پهنای بیشتری دارند،به خاطر نامناسب بودن ظرفیت مواد در گوشه های تیز،در این نواحی انتظار اعمال بارهای شدیدتری وجود خواهد داشت.به همین خاطر است که در این نواحی اقدام به تقویت گوشه های سطح می نمایند.

جلوگیری از اعمال اضافه باردر گوشه

به منظور جلوگیری از اعمال اضافه بارهای شدید درگوشه های پارچه، بهتر است تا اندازه نوارهای بریده شده را کمتر در نظر بگیریم .یعنی نوارهای مورد نظر سایز کمتری داشته باشند تا از این طریق حداکثر تنش وارده را در چند گوشه تقسیم کرده و از بروز پارگی در گوشه ها جلوگیری کنیم .استفاده از نوارها بصورت دوبل و یا سوبل می تواند به طور چشمگیری باعث کاهش ظهورتنش های ناخواسته در گوشه ها گردد. در این شیوه می توان میزان اصلاح ابعادی کلی محاسبه شده را بین تمام نقاط گوشه که نور از طریق آنها به نقاط مختلف وصل می شود، پخش نمود.

بریدن وطراحی سطوح سازه پارچه ای

البته در معماری پارچه بریدن وطراحی سطوح پوسته کوچکتر ،سختر از طراحی  سطوح بزرگتر است که این پوسته ها مصارف گوناگونی دارند اعم از آلاچیق های پارچه ای ،سایبان چادری، چتر پارچه ای ،چتر باز و بسته شونده، چتر جمع شونده سقف چادری ،پارکینگ چادری و … ،دانستن این نکته بسیار مهم است که یک سطح پوسته وسیع از تعداد بسیار زیادی نوار بریده شده تشکیل شده است و به همین خاطر خیز و تغییر شکل هایی که در جریان الگویابی ایجاد خواهد شد،در بین این نوارها تقسیم شده و هر نوار سهم بسیار کمی از این میزان تغییر خواهد داشت.

با این وجود الگوهایی که در آن از درزهای زیادی استفاده شده باشد برای فرایند کشش ایده آل نمی باشد و علاوه بر این ،شرایط مقاومتی نامطلوبی که در بین درز و پارچه بوجود می آید سبب سخت تر شدن فرایند کشش پارچه خواهد شد.

شکل لبه در سازه های پارچه ای

همانند انحنای پوسته،شکل هندسی لبه یک سطح پوسته ای بر روی رفتار باربری و تغییر شکل آن تاثیر گذار می باشد.بنابراین لبه های پوسته نیاز به حاشیه بندی دارند.برای این کار ،پوسته های پارچه ای باربر را می توان با استفاده از لبه های انعطاف پذیر یا صلب حاشیه نمود.

قاعده کلی درمورد پوسته هایی که بصورت مکانیکی پیش کشیده شده و دارای پانل های منحنی در لبه های خود هستند این می باشد که انحنای بکار رفته در امتداد خط لبه این نوع پوسته ها باید مقعر باشد.یک تغییر جزئی در شعاع انحنای لبه پوسته باعث ایجاد تغییر در خصوصیات سطح پوسته خواهد شد.در لبه های انعطاف پذیر و منحنی ،پارامترهای تاثیر گذار بر شکل هندسی سطح یک پوسته عبارتند از :نیروی کششی کابل کناری (کابل بکار رفته در لبه)(SS) ،شعاع کابل کناری(R)وتنش موجود در پوسته که بخاطر بار موجود بر روی متریال بوجود می آید(SM).

شکل هندسی لبه  پوسته

رابطه موجود بین نیروی کابل کناری (SS) وتنش های  وارده  به پوسته(SM)،شکل هندسی لبه  پوسته را تعیین می نماید.بنابراین می توان اینگونه نتیجه گرفت که شکل پوسته در حقیقت تابعی از شکل هندسی لبه پوسته می باشد.

آنچه به وضوح در مورد شعاع انحنای کابل کناری (R)قابل رویت می باشد این است که هرچه این شعاع بیشتر باشد انحنای گاوس نیز بیشتر خواهد بود و هر چه این شعاع کمتر باشد انحنای گاوس کمتر خواهد بود.افزایش شعاع انحنای لبه در نتیجه افزایش تنش در مواد بوقوع می پیوندد. یک سطح ایده آل باید به گونه ای باشد که اولاً دارای سطح مینیمم  بوده و ثانیاً ماکزیمم و منیمم انحناء لبه ها در آن با هم برابر باشند که با در نظر داشتن  این موارد در ساخت سازه های پارچه ای اعم از :نما ساختمان، سقف  چادری، سقف بازوبسته شونده، سقف اتوماتیک، سایبان پارچه ای، آلاچیق چادری، چترجمع شونده و … همه چیز به درستی انجام  میپذیرد.