Sare espazial (egitura)

Sare espazial bat (ingelesez space frame deritzona) egitura espazialaren tipologia bat da, hainbat elementu lineal elkartuz osatutako egitura-sistema bat, halako moldez non indarrak hiru dimentsiotan transferitzen baitira. Egitura mota honen interesa zera da, elementu bakoitzak indarrak dimentsio bakarrean transmititu arren (trakzioa edo konpresioa soilik har dezake elementuak), egitura osoak hiru dimentsiotan transmiti ditzakeela indar horiek. Makroskopikoki, egitura espazial batek forma laua edo gainazal kurbatua izan dezake.

Sare espazialetan, elementu guztiak aurrefabrikatuak dira eta ez dute behar soilik mekanikoak ez diren lotura-baliabideak muntatzeko.^[1]

Sare espazialetako barrek trakziopean edo konpresiopean lan egiten dute, baina ez makurdurapean. Horrela, sare espazialek honako ezaugarriak dituzte:

Kanpoko indarrak korapiloetan bakarrik aplikatzen dira.
Elementuak espazioan eratzen dira, halako moldez non lotura bakoitzaren zurruntasuna baztergarritzat jo baitaiteke, hau da, lotura bakoitza artikulazio bat da indarren kalkuluari dagokionez.

Urdinez markatutako goiko korapiloari indarra aplikatzen bazaio eta barra gorria ez bada existitzen, egituraren portaera korapilo urdineko barren loturaren zurruntasunaren mende dago erabat. Hala ere, barra gorria izanik, korapilo urdinaren loturaren zurruntasunak ez du garrantzirik barra gorriak multzoari ematen dion zurruntasunaren aldean, eta korapilo urdinaren zurruntasuna baztergarritzat jo daiteke, azken hau makurdurarekiko behar bezain malgua baldin bada.

Sare espazialeko barrak korapiloan elkartuta. Ikus daitekeenez, ez da artikulazio bat, baizik eta flexioarekiko zurruntasun gutxiko lotura, eta artikulaziotzat har daiteke kalkuluak burutzeko momentuan.

Historia

Egitura mota hauek modu independentean garatu zituzten Alexander Graham Bellek 1900 inguruan eta Buckminster Fullerrek 1950 inguruan. Bellen helburu nagusia ontzigintzarako eta ingeniaritza aeronautiko sortu berriaren esparrurako egitura oso zurrunak garatzea zen. Buckminster Fullerrek, aldiz, arkitektura arloari aplikatu zion, halako egituren erabilera askoz garrantzitsuagoa baita.

Alexander Graham Bellek egitura mota hori garatzen lagundu zuen, 1900 inguruan forma tetraedrikoekin lan egiten baitzuen, pisu txikienarekin erresistentzia handiagoa lortzeko asmotan eta ingeniaritza aeronautikoaren esparruan erabiltzeko.

Sare espazialen benetako aurrerapena konputazioa garatu zenean gertatu zen, informatikak milaka elementu kalkulatzea ahalbidetzen baitu, ordenagailuak egon aurretik egin ezin ziren eragiketak, hain zuzen.

Hori dela eta, sare espazialean oinarrituriko egitura nabarmenenak 1980tik aurrera diseinatu dira, eta eraikitako proiektuen konplexutasuna handituz joan da urteetan zehar.

Sare espazial baten elementuak

Sare espazialak hiru elementuk osatzen dituzte:^[1]

Barrak: osagai linealak dira.
Loturak: barrak lotzeko balio duten elementu aurrefabrikatuak.
Panelak: itxitura-elementuak.

Loturak mota desberdinetakoak izan daitezke:^[2]

Esferikoak.
Zilindrikoak.
Prismatikoak.
Planoak.

Sare espazialen sailkapena

Espazio-sareetarako hainbat sailkapen daude. Argi eta garbi bereizitako hiru sistema daude, sare espaziala hurbilduz ebatziak:^[3]

Kurbaduragatik

Sare lauak.
Sare gangadunak: sarea norabide batean kurbatuz lortzen dira, eta elementu geruza bat, bi edo gehiago izan ditzakeen forma zilindrikoa lortzen da.
Sare esferikoak (kupulak): norabide guztietan kurbatutako sarea da, eta geruza batez edo gehiagoz osatutako egitura lortzen da.

Bere elementuen antolamenduagatik

Geruza bakarreko sareak: elementu guztiak hurbildu nahi den gainazalaren gainean kokatzen dira.
Geruza bikoitzeko sareak: elementuak bi geruza paralelotan antolatzen dira, distantzia jakin batera. Geruza bakoitzak triangelu-, karratu- edo hexagono-sare bat eratzen du, non geruza baten korapiloen proiekzioa bat etor baitaiteke edo bestearenarekin desplazatuta egon baitaiteke. Barra diagonalek bi geruzetako korapiloak elkartzen dituzte, espazioan norabide desberdinei jarraituz. Sare mota honetan, elementuak hiru multzotan lotzen dira: goiko kordoia, beheko kordoia eta diagonalen kordoia.
Hiru geruzatan jartzen dira elementuak, diagonalek elkartuta. Ia beti lauak dira.

Kalkulu metodoa

Zurruntasunaren metodo matrizialaren bidez kalkulatzen dira. Espazio-sareen zurruntasun-matrizearen ezaugarria zera da, egitura artikulatutzat hartzen direnez, alde batera uzten direla ezezagun angeluarrak, edozein norabidetako flexio-zurruntasuna baztergarria baita, eta kalkulu-kargak korapiloetan aplikatzen baitira, inoiz ez barretan.

Diseinuaren baldintza orokorrak

Espazio-egitura guztietan, gutxi gorabehera, ezaugarri hauek izaten dira:

Haren helburu nagusia eremu handiak estaltzea da, bitarteko euskarririk gabe edo euskarri gutxi batzurekin.
Behin betiko eraikuntza-sistema edozein dela ere, egitura gainazal jarraitu gisa idealiza daiteke, eta horrek lagundu egiten dio haren azterketa geometrikoari, bi eratara egin baitaiteke:
- Deskonposizio gisa, eraiki beharreko azalera hartuz eta oinarrizko egitura-sarea osatzen duten behe-mailako elementuetan zatituz.
- Konposizio gisa, oinarrizko egitura-modulu bat hautatuz eta gero haren biderketa eta erreprodukzio espaziala eginez.

Aplikazio-eremua

Sare espazialak hainbat egitura sortzeko erabil daitezke, baina ohikoena estalki egiturarena da. Ikuspuntu tekniko-ekonomikotik eta lehengaien prezioen fluktuazioaren arabera, espazioko sareak lehiakorrak dira 25 metroko argitik aurrera. Egitura batek jasan behar dituen kargak zenbat eta handiagoak izan, eta zenbat eta gutxiago euskarri puntuak, orduan eta lehiakorragoa da espazioko sarea beste soluzio batzuen aldean. Hori dela eta, sare espazialak oso ohikoak izan dira zutabeak jartzea saihestu nahi den lekuetan, hala nola kiroldegietan, azoka-barruti handietan, industria-nabe handietan, hangarretan eta abarretan.

Sare espazialen abantailak eta eragozpenak^[2]^[3]

Abantailak

Kargak elementu guztietan banatzea.
Zerbitzuen instalazio erraza (elektrikoak, aire girotua...), egitura horien forma dela eta.
Sendotasun handia. Sare espazialak osatzen dituzten elementu kopuru handia dela eta, nahiz eta batek (edo batzuek) huts egin, egitura ez da erabat kolapsatzen.
Osagai aurrefabrikatuak erabiltzea.
Egitura arinak.
Materialaren gastua murriztea.
Euskarriak kokatzeko askatasuna, korapilo bakoitzean nahi bezala ezar baitaitezke.
Geometria erregularra, eraikuntzarako erraztasuna ematen duena.
Eraikitzeko erraztasuna.

Eragozpenak

Kostu handia beste egitura batzuekin alderatuta.
Erabilitako muntaketa-sistemaren arabera, denbora asko behar izaten da.
Suarekiko erresistentzia txikia.

Muntatzea eta eraikitzea

Garabia bat sare-egituraren zati bat bere lekuan ezartzen.

Espazioko sare gehienak lurrean elkarlotzen dira, barrak esferekin elkartuz, proiektu bakoitzerako egiten diren muntaketa-planoen arabera.

Jasotze-prozesuari dagokionez, hainbat irtenbide daude, baina arruntena garabiz jasotzea da.

Egitura garabien bidez altxatzen denean, ohikoena egitura-multzoa zatika bereiztea da, hots, garabiek altxa ditzaketen egitura zatiak egitea.

Zati banatuak altxatu ondoren, sarea "josi" egiten da, hau da, eremu batzuk besteekin lotzen dituzten barrak ezartzen dira.

Erreferentziak

↑ ^a ^b Otero C. (1990). Diseño geométrico de cúpulas no esféricas aproximadas por mallas triangulares, con un número mínimo de longitudes de barra. Tesis Doctoral. Universidad de Cantabria.
↑ ^a ^b John Chilton (2000). Space Grid Structures, Architectural Press, ISBN 0 7506 3275 5.
↑ ^a ^b Vedoya D.E. & Prat E.S.(2009). "Estructuras de grandes luces. Tecnologia y diseño", EDICIONES DEL ITDAHu, Corrientes, Argentina. ISBN 978 987 25052 0 2.

Kanpo estekak

Datuak: Q578444
Multimedia: Space frames / Q578444

[ref1-1] Otero C. (1990). Diseño geométrico de cúpulas no esféricas aproximadas por mallas triangulares, con un número mínimo de longitudes de barra. Tesis Doctoral. Universidad de Cantabria.

[ref2-2] John Chilton (2000). Space Grid Structures, Architectural Press, ISBN 0 7506 3275 5.

[ref3-3] Vedoya D.E. & Prat E.S.(2009). "Estructuras de grandes luces. Tecnologia y diseño", EDICIONES DEL ITDAHu, Corrientes, Argentina. ISBN 978 987 25052 0 2.

[1]

[2]

[3]