Fordele og versioner af rumramme-konstruktioner

Oversigt

En rumramme (også kaldet 3D-spær eller rumstruktur), der hovedsagelig anvendes inden for konstruktionsteknik og/eller arkitektur, er en stiv struktur med en spærlignende sammensætning, der består af flere stivere, der er sammenkoblet i et geometrisk mønster.

En af de største fordele ved en rumstruktur er dens styrke, som gør det muligt at skabe store områder med få eller ingen interne bærende strukturer – industribygninger, stadioner, lufthavne osv. Dette er muligt takket være den iboende stivhed i en rumstruktur som helhed – den minder i den henseende lidt om en almindelig spærkonstruktion, da vægttrykket overføres til hele længden af hver enkelt strøer.

Det mest typiske anvendelsesområde for en rumramme er en stivhedsmatrice – et beregnet net af rumrammeelementer (normalt – pyramideformet), og de er normalt bygget af enten stålrør eller aluminium. Teknisk set kan denne form for struktur betegnes som en isotropisk vektormatrix, og den kan også ændres på mange forskellige måder – ved at ændre stræbenes længde for at frembringe andre geometriske elementer som en struktur.

Typer af rumrammer

Der findes faktisk flere forskellige systemer, der kan bruges til at klassificere rumskeletkonstruktioner. Her er f.eks. en klassifikation af rumrammetyper afhængigt af rækkefølgen af elementernes placering:

• Tre lagdelt gitter. Der er tre lag af rumrammeelementer, og alle tre er parallelle med hinanden. De er forbundet med diagonale stænger, og strukturerne som helhed er flade det meste af tiden.
• Gitter i to lag. To lag af elementer, der er parallelle med hinanden og forbundet med diagonale stænger.
• Enkelt lagdelt gitter. Et enkelt lag af elementer placeret på overfladen af en struktur.

På den anden side er der også en mindre teknisk klassifikation af rumramme-strukturer, som tager udgangspunkt i den overordnede struktur som den karakteristiske metrik. Vi har således tre hovedtyper af rumrammer:

• Kugleformede kupler (og andre mere komplekse former). De har tendens til at kræve en hel del støtte enten udefra eller ved at bruge flere pyramideformede eller tetraedriske moduler i selve strukturen.
• Tøndehvælvinger. Typisk kræver den ikke nogen form for ekstra støtte som beskrevet tidligere, men den har et tværsnit som indvendig støtte.
• Space plane tagkonstruktioner. En struktur, der er sammensat af flere plane understrukturer. Hele strukturen bæres af diagonalerne, og vægten fordeles på de vandrette stænger.

Der findes også en række andre typer af strukturer, der kan klassificeres som rumrammer, men som ikke hører til nogen af de ovennævnte kategorier. Nogle af disse strukturtyper er hængende overdækninger, plisserede metalkonstruktioner, pneumatiske konstruktioner osv.

Komponenter og anvendelsesmuligheder for rumrammer

En klassisk rumrammekonstruktion består normalt af flere forskellige elementer, afhængigt af dens type. De vigtigste komponenter i en rumskeletstruktur er aksiale elementer eller rør. Disse rør kan også have hule sektioner, der bruges til at forbinde rørene indbyrdes.

Der er også samlinger eller forbindelsesdele, der tjener som middel til at danne en rumskeletstruktur af enkeltelementer. Der findes fire hovedforbindelsestyper – halvkugleformet kuppel, rørknude, triode tic og nodus.

Selv om de ikke er så udbredte og populære som almindelige stålrammer, har rumrammekonstruktioner stadig mange forskellige anvendelsesmuligheder (mest til store bygninger uden søjler indeni), f.eks:

• Museer;
• Atrier;
• Fabrikker;
• Lagre;
• Indkøbscentre;
• Konferencelokaler;
• Stadioner;
• Auditorier;
• Svømmebassiner;
• Lufthavne osv.

Og hvis vi taler om de virkelige eksempler på rumrammekonstruktioner, så er her nogle af dem, men bestemt ikke alle:

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

Fordele og problemer ved rumrammer

Som konstruktionstype er rumrammer overraskende effektive i deres egen niche og tilbyder en række forskellige fordele, som f.eks:

• Relativt lav vægt;
• Da rumrammeelementer let kan stables, er transportomkostningerne for denne konstruktionstype ret lave, og den samlede transportproces er forholdsvis let;
• Det er sandsynligvis den mest velegnede rammetype til konstruktioner med unormale eller usædvanlige former i deres design som helhed;
• Hele strukturen har også stort set den højeste seismicitet i forhold til andre rammetyper;
• Vægten af konstruktionen som helhed er jævnt fordelt, så der er normalt ikke noget enkelt svagt punkt i sådanne konstruktioner;
• Det er den foretrukne konstruktionstype for de fleste store bygninger, som vi har nævnt før;
• Det giver en hidtil uset evne til at dække et stort areal under én struktur uden intern støtte og i en relativt lav højde;
• Præfabrikation og rumrammernes samlede karakter gør det nemt at installere dem, når alle elementerne er på stedet.

Det ville dog også være rimeligt at notere nogle af de ulemper, der følger med brugen af rumrammekonstruktioner – de mest bemærkelsesværdige af dem er:

• Der kræves en ret høj grad af præcision, når det drejer sig om samling af rumrammekonstruktioner, og nogle gange kræves der specialmaskiner til at udføre den fuldstændigt, f.eks. tunge kraner;
• Der er en grænse for, hvor højt en rumrammekonstruktion kan blive uden ordentlig forstærkning og ekstern støtte, og selv når der findes armeret beton som udgangspunkt, er der en grænse på 40 fod for strukturens højde, når det drejer sig om rumrammer.

Konklusion

Selv om rumrammen ikke er en særlig ny version af en bygningsstruktur, har den sine egne anvendelsesmuligheder og en lang række fordele. Det er rigtigt, at det er svært at forestille sig space frames brugt til noget mere banalt, som f.eks. en boligstruktur, men det er også en af de største fordele ved space frames som helhed – mere frihed med kreativ tænkning og kunstnerisk udtryk for arkitekter.

Det er også en stor fordel, at det er ret nemt at fremstille – og hos virksomheder som Levstal kan du få dine space frame-elementer i både små og store serier, da Levstals fabrikationskapacitet er ret høj, og det hele er kombineret med de avancerede maskiner til masseproduktion af rør, samlinger osv.