Fördelar och varianter av rymdramkonstruktioner

Översikt

En rymdstomme (även kallad 3D-balken eller rymdstruktur) används främst inom byggnadsteknik och/eller arkitektur och är en styv struktur med en balksliknande sammansättning som består av flera stöttor som är sammanfogade i ett geometriskt mönster.

En av de största fördelarna med en rymdstruktur är dess styrka, vilket gör det möjligt att skapa stora områden med få eller inga interna stödstrukturer – industribyggnader, arenor, flygplatser och så vidare. Detta är möjligt tack vare den inneboende styvheten hos en rymdstomme som helhet – den liknar i det avseendet i viss mån en vanlig fackverkskonstruktion, eftersom trycket från vikten överförs till hela längden av varje strävpelare.

Det mest typiska användningsfallet för en rymdram är en styvhetsmatris – ett beräknat nät av rymdramelement (vanligtvis – pyramidformade), och de byggs vanligtvis med hjälp av antingen stålrör eller aluminium. Tekniskt sett kan denna typ av struktur kallas en isotropisk vektormatris, och den kan också ändras på många olika sätt – genom att ändra strävornas längd kan man producera andra geometriska element som en struktur.

Typer av rymdramar

Det finns faktiskt flera olika system som kan användas för att klassificera rymdramkonstruktioner. Här är till exempel en klassificering av rymdramstyper beroende på elementens ordningsföljd:

• Tredubbelt nät i tre skikt. Det finns tre lager av rymdramelement, och alla tre är parallella med varandra. De är sammanlänkade med diagonala stänger och strukturerna som helhet är oftast platta.
• Nät med dubbla lager. Två lager av element som är parallella med varandra och förbundna med diagonala stänger.
• Enkelt skiktat rutnät. Ett enda lager av element på ytan av en struktur.

Å andra sidan finns det också en mindre teknisk klassificering av rymdramkonstruktioner som bygger på att den övergripande strukturen är det utmärkande måttet. Det finns tre huvudtyper av rymdramar:

• Sfäriska kupoler (och andra mer komplexa former). De tenderar att kräva en hel del stöd, antingen från utsidan av konstruktionen eller genom att använda mer pyramidformade eller tetraederformade moduler i själva konstruktionen.
• Valv av tunnor. Typiskt sett krävs det inte någon form av extra stöd som beskrivits tidigare, men den har ett tvärsnitt som stöd på insidan.
• Takkonstruktioner med rymdplan. En struktur som består av flera plana understrukturer. Hela konstruktionen bärs upp av diagonalerna och vikten fördelas på de horisontella stängerna.

Det finns också ett antal andra typer av strukturer som kan klassificeras som rymdramar men som inte tillhör någon av kategorierna ovan. Några av dessa strukturtyper är hängande täckningar, plisserade metallstrukturer, pneumatiska strukturer och så vidare.

Komponenter och användningsområden för rymdramar

En klassisk rymdramkonstruktion består vanligtvis av flera olika element, beroende på typ. De viktigaste komponenterna i en rymdstomme är axiella element eller rör. Dessa rör kan också ha ihåliga sektioner som används för att koppla ihop rören mellan varandra.

Det finns också leder, eller kopplingar, som fungerar som medel för att forma en rymdramstruktur från enskilda element. Det finns fyra huvudtyper av kopplingar – halvklotformad kupol, rörknut, triodtrik och nodus.

Även om de inte är lika allmänt använda och populära som vanliga stålramar har rymdramkonstruktioner fortfarande många olika användningsområden (främst för stora byggnader utan kolonner inuti), t.ex:

• Museer;
• Atriums;
• Fabriker;
• Lager;
• Köpcentra;
• Konferenssalar;
• Stadion;
• Auditorier;
• Simbassänger;
• Flygplatser, etc.

Och om vi pratar om verkliga exempel på rymdramkonstruktioner så finns här några, men definitivt inte alla, av dem:

• Eden Project – Cornwall, England
• Sochi International Airport – Sochi, Ryssland
• McCormick Place East – Chicago, USA
• Arena das Dunas – Natal, Brasilien
• Palau Sant Jordi – Barcelona, Spanien
• Heydar Aliyev Centre – Baku, Azerbajdzjan

Fördelar och problem med rymdramar

Som konstruktionstyp är rymdramar förvånansvärt effektiva i sin egen nisch och erbjuder ett antal olika fördelar, till exempel:

• Relativt låg vikt;
• Eftersom rymdramelementen är lätt att stapla är transportkostnaden för denna konstruktionstyp ganska låg, och den övergripande transportprocessen är relativt enkel;
• Det är förmodligen den lämpligaste ramtypen för konstruktioner med onormala eller ovanliga former i sin konstruktion, som helhet;
• Hela strukturen har också den högsta seismiciteten i jämförelse med andra ramtyper;
• Vikten av hela konstruktionen fördelas jämnt, så det finns vanligtvis ingen enskild svag punkt i sådana konstruktioner;
• Som vi har nämnt tidigare är det den strukturtyp som föredras för de flesta stora byggnader;
• Den erbjuder en oöverträffad förmåga att täcka mycket mark under en och samma konstruktion utan inre stöd och på en relativt låg höjd;
• Prefabricering och den totala karaktären hos en rymdram gör den lätt att installera när alla delar finns på plats.

Men det vore också rättvist att notera några av de nackdelar som följer med att använda rymdramkonstruktioner – de mest anmärkningsvärda är:

• Den precisionsnivå som krävs när det gäller montering av rymdramkonstruktioner är ganska hög och kräver ibland specialmaskiner för att kunna utföras helt och hållet, t.ex. tunga kranar;
• Det finns en gräns för hur hög en rymdramkonstruktion kan bli utan ordentlig förstärkning och externt stöd, och till och med förekomsten av armerad betong som baslinje har en gräns på 40 fot för konstruktionens höjd när det gäller rymdramar.

Slutsats

Även om rymdstommen inte är en särskilt ny version av en byggnadskonstruktion har den sina egna användningsområden och ett stort antal fördelar. Det är sant att det är svårt att föreställa sig att rymdramar används för något mer vardagligt, som en bostadsbyggnad, men det är också en av de största fördelarna med rymdramar som helhet – mer frihet med kreativt tänkande och konstnärligt uttryck för arkitekter.

Det faktum att det är ganska lätt att tillverka är också en stor fördel – och med företag som Levstal kan du få dina rymdramselement i både små och stora partier, eftersom Levstals tillverkningskapacitet är ganska hög, och allt detta kombineras med de senaste maskinerna för massproduktion av rör, skarvar och så vidare.