سازه فری فرم چیست ؟

سازه فری فرم (Free Form) چیست؟

در دهانه های آزاد ( بیش از 10 متر ) برای پوشش سقف، نیاز به سازه‌ای یک پارچه داریم. این سازه بایستی نیروهای وارده همچون زلزله، باد، برف و تمامی نیروهای وارده ی احتمالی را تحمل کند. در این دهانه ها از خرپاهای تک لایه و چند لایه استفاده می گردد.

در اصول معماری، خرپای چند لایه همچون سازه های فضا کار می باشد. این سازه ها از لحاظ زیبایی بصری همیشه برای معماران و طراحان دلچسب نمی باشد. تراکم بیش از حد اعضای آن در سقف باعث می‌شود تا معماران از این نوع خرپا استفاده نکنند.

حال اینکه در صورت تامین جرم و مقطع کافی در جهات صحیح سازه ای می توان از خرپای تک لایه استفاده نمود. قابلیت اصلی سازه های فری فرم نیز همین است.

اساس در سازه های فری فرم به گونه ای است که هر شکلی در فضا را می توان با این نوع سازه پوشش داد. به عنوان مثال قاعده کار به صورت یک چند ضلعی منتظم یا غیرمنتظم یا حتی دایره، بیضی و هرگونه کلوتوئید ناهمگون می‌تواند باشد.

در علم نقشه برداری این ناهمواری ها را با مثلث بندی نمایش می دهند. این سطوح نیز از قاعده ای به نام مثلث بندی پیروی می کنند.

مثلث بندی چیست ؟

مثلث بندی تکنیک و روشی برای برداشت یا پیاده سازی سطوح ناهموار می‌باشد. در علم ژئوماتیک نیز به این موضوع اشاره فراوانی می‌شود. تمامی روش های محاسباتی این تکنیک مشخص می باشد.

بعد از به دست آوردن شکل هندسه سازه (بر مبنای علم مثلث بندی در ژئوماتیک) مشخصا سازه از تعدادی نُد (گره) در فضا و عضو ( المان) تشکیل می‌شود.

با نرم افزارهای مدل سازی سازه ای در سازه های فضاکار می توان مقطع و جرم مناسب برای عضوها را پیدا نمود. زوایای صفحه ای (در فضای دو بعدی و سه بعدی) را برای اعضا مشخص می‌کنیم تا عینا شکل مورد نظر در مدل را بتوان روی دهانه پیاده سازی کرد.

در این گونه مونتاژ ها قطعات می بایست حتما به صورت صنعتی ساخته گردد و از دقت برش (CNC) لیزر و پیاده سازی با دقت دقیقه و ثانیه حاکم به علم نقشه برداری استفاده نمود تا در تئوری خطاها به مینیمم خطا رسید.

چرا که اگر سرشکنی درستی در طراحی و اجرا لحاظ نگردد به دلیل اکسپوز دیده شدن سازه تمام زیبایی مد نظر طراح در طرح مدرن و مینیمال به چالش کشیده خواهد شد.

در این سازه ها (فری فرم) ضرایب انبساط و انقباض و ارتعاشات شیشه بسیار حائظ اهمیت می باشد. از این رو بهتر است المان ها از آلیاژ آلومینیوم بسازیم.

در غیر این صورت اگر از فولاد برای کم کردن هزینه ها استفاده شود، باید دماغه ی آلومینیومی روی مقاطع سوار کنیم و رنگ الکترو استاتیکی به قسمت فولادی بزنیم تا محل نشیمن شیشه از لحاظ فسفاته شدن و اکسید شدن ایمن باشد و انبساط و انقباض به حداقل برسد.

پس از تامین اسکلت سازه به مسائلی همچون نوع شیشه، نوع آب بندی باید توجه کنیم.

نوع شیشه:

همانطور که می دانید در سطوحی که خطر شکستگی یا برخورد اجسام یا افراد و یا تنش بیش از حد سطح را تهدید می کند می بایست از شیشه نشکن (سکوریت) استفاده نمود.

حال آنکه برای ایمنی بیشتر این شیشه (سکوریت) به سطح دومی لمینیت می گردد. (یکپارچه سازی دولایه شیشه توسط یک لایه تلق پی وی بی یا رزین مخصوص را لمینیت میگویند)

باید توجه داشت، به دلیل استفاده از سطوح شیشه در سطح تقریبا افقی در اسکای لایت ها نمی توان به یک شیشه سکوریت و لمینیت شده بسنده کنیم. چرا که در صورت شکستن شیشه نشکن، قطعات شیشه به پیکسل های کوچکتر از 0.8 میلیمتر تبدیل می‌شود و قطعا شکل شیشه به حالت خمیری(همانند شیشه ی جلوی خودرو) در خواهد آمد که در این صورت احتمال کنده شدن زوارهای اطراف شیشه و سقوط شیشه بسیار بالا خواهد بود.

برای این منظور از یک لایه نیم سکوریت جدید استفادده می کنیم تا شیشه از 3 لایه سکوریت-نیم سکوریت- سکوریت تشکیل شود.

لایه میانی یا همان نیم سکوریت در صورت تنش و شکست، به دلیل تقسیم بندی به ابعاد بزرگ از خمیری شدن شیشه جلوگیری می‌کند و شیشه حتی در حالت شکسته شدن شکل خود را حفظ می‌کند. این نوع شیشه در آئین نامه EC (یورو کد) به شیشهHS  معروف می باشد.

نوع آب بندی:

در صورتی که شکل هندسی به گونه ای باشد که محل جدایی شیشه ها در راستای حرکت آب باشد، از قطعه آلومینیومی استفاده می کنیم. این قطعه که روی دماغه آلومینیومی سوار می شود، ساختار کاملا مشابه کرت اند وال دارد.

در غیر این صورت می بایست از چسب های پایه WS یا سیکا UVدار استفاده نمود چرا که این چسب ها تا بیش از 30 سال قابلیت خود را در مقابل نور آفتاب از دست نمیدهند.

در مورد اجرای این نوع چسب ها به آیین نامه BS مراجعه شود.