ما هى المنشآت الفراغية ؟

سلوك المنشأت تحت تاثير الأحمال اما  ثنائي الأبعاد (الهياكل المستوية) أو ثلاثي الأبعاد (الهياكل الفراغية) . على المرء أن يلاحظ أن ، جميع الهياكل عامة عندما تتعرض للأحمال ، توزعها في ثلاثة اتجاهات ( طول – عرض – ارتفاع ) .

ومع ذلك ، بالنسبة لعدد كبير من الهياكل ويمكن أن نفترض أن معظم التشوهات وتوزيع الأحمال تحدث فى مستوى واحد (الهياكل المستوية) والعديد من المنشئات الهيكلية النموذجية تنتمي إلى هذه الفئة . بالنسبة الى الهياكل الفراغية لا يمكن القول بمثل هذا التقريب لانها تتوزع فى هذه الهياكل في ثلاثة أبعاد.

العديد من المنشئات مثل الشبكات والقباب و الأقبية البرميلية ، والأبراج ، وشبكات الكابلات ، تنتمي إلى هذه الفئة . ومع ذلك ، نلاحظ هنا ان مصطلح  " المنشأت الفراغية أو الفضائية " يشير الى هيكل مصنوع من تجميع أعضاء خطية مترابطة مع بعضها البعض في الفضاء ، وتقاوم الأحمال الواقعة في وصلاتهم أو على عبر أطوالهم . أعضاء الهيكل الفراغى يمكن أن تصنع من الصلب والألومنيوم ، والخشب ، وفي حالات نادرة ، الخرسانة . المنشأت  الخرسانية الفراغية تعرف باسم القشريات   Shells   وهذه تتوزع الأحمال فيها فى اتجاه السطح نفسه  الى ان تصل لنقط الارتكاز.

على عكس معظم عمليات تصميم المباني التقليدية التي غالبا ما يقرر التصميم الشامل للهيكل المهندس المعماري و مسؤولية المهندس الانشائى هو تحديد حجم الأعضاء ، فان تصميم الهياكل الفراغية هو جهد تعاوني بين المهندس المعماري و المهندس الانشائى ، والتي تبدأ عادة في المراحل المبكرة من التصميم الابتدائى . ولا يتم تحديد نوع الشكل ، ومقاس الوحدات المتكرة ، و نقط الارتكاز ، والمواد ، وأسلوب التصميم في المراحل الأولى من تصميم الهياكل الفراغية.

لأن أعضاء الهياكل الفراغية مترابطة ، ويمكنها توزيع الأحمال بشكل فعال . هذا يعني أن الحمل المركز على نقطة على الهيكل يمكن ان تقاومه أعضاء على مسافة كبيرة منها .

بسبب انخفاض الوزن الذاتي لهذه الهياكل ، فإن مجموع تكاليف الأساسات والأعمدة صغير نسبيا . الهياكل الفراغية يمكن تجميعها في المصنع ونقلها إلى الموقع لتشييدها .

الهياكل الإطارية الفراغية Space Frames Structures : نظام الشبكة الفراغي ( الإطار الفراغي ) space grid system ( Space Frame )  هو الحل المعماري مع بعض الصفات المتباينة بشكل جيد على الأنواع الآخرى من الهياكل : تعدد الامكانيات والقدرة على التكيف تميز أنظمة الجمالون الفراغي space truss systems ، جمالها الأخاذ يجعلها مثالية للمظلات الصغيرة ، وقدرتها على استيعاب الأحمال المركزة بسهولة في أي مكان تقريبا يجعل من الممكن تنفيذ الهياكل طويلة البحر . هذا بالاضافة الى سجل حافل بالنجاح في تطبيقات متنوعة ، مثل القاعات الرياضية ، ومراكز التسوق، والمطارات، حظائر الطائرات، و الحوائط الممتدة، المعارض الصناعية ، الخ .

توجد ثلاثة أنظمة مختلفة من الإطارات الفراغية:

التصنيف على أساس شكل الانحناء :

اطارات فراغية مستوية – أقبية برميلية احادية أو ثنائية الانحناء – قباب كروية ومنحنيات مركبة أخرى وعادة ما يتطلب استخدام وحدات أو أهرامات رباعية السطوح .

التصنيف حسب ترتيب العناصر :

ﺍﻟﺸﺒﻜﺎﺕ ﻭﺤﻴﺩﺓ ﺍﻟﻁﺒﻘﺔ . Single layer grids الشبكات مزدوجة الطبقة Double layer grids. الشبكات ثلاثية الطبقات Triple layer grids.