Space Frame Structures: Typer og fordeler

Oversikt

Brukt mest i konstruksjonsteknikk og/eller arkitektur, er en romramme (også kalt 3D truss eller en romstruktur) en stiv struktur med fagverkslignende komposisjon som består av flere stuvere som er låst sammen i et geometrisk mønster.

En av de største fordelene med en romstruktur er dens styrke, som gjør det mulig å lage store områder med lite eller ingen interne støttestrukturer – industribygg, stadioner, flyplasser og så videre. Dette er mulig takket være den iboende stivheten til en romramme som helhet – den ligner litt på et vanlig fagverk, i den forbindelse, siden trykket fra vekten overføres til hele lengden av hver hjort.

Den mest typiske bruken av en romramme er en stivhetsmatrise – et beregnet nett av romrammeelementer (vanligvis – pyramideformede), og de er vanligvis bygget med enten stålrør eller aluminium. Teknisk sett kan denne typen strukturer refereres til som en isotropisk vektormatrise, og den kan også endres på mange forskjellige måter – endre lengden på stuvere for å produsere andre geometriske elementer som en struktur.

Typer romrammer

Det er faktisk flere forskjellige systemer som kan brukes til å klassifisere romrammestrukturer. For eksempel, her er en klassifisering av romrammetyper avhengig av elementarrangementet:

Trippel-lags rutenett. Det er tre lag med romrammeelementer, der alle tre er parallelle med hverandre. De er knyttet til diagonale stolper, og strukturer som helhet er flate mesteparten av tiden.
To-lags rutenett. To lag med elementer som er parallelle med hverandre og forbundet med diagonale stenger.
Enkeltlags rutenett. Ett enkelt lag med elementer plassert på overflaten av en struktur.

På den annen side er det også en mindre teknisk klassifisering av romrammestrukturer som tar form av den overordnede strukturen som den karakteristiske metrikken. Som sådan har vi tre hovedtyper av romramme:

Sfæriske kupler (og andre mer komplekse former). Har en tendens til å kreve ganske mye støtte enten fra utsiden av en struktur eller ved å bruke flere pyramideformede eller tetraedriske moduler i selve strukturen.
Tønnehvelv. Krever vanligvis ingen form for tilleggsstøtte som beskrevet tidligere, men den har et tverrsnitt som innvendig støtte.
Space plan takkonstruksjoner. En struktur som er sammensatt av flere plane understrukturer. Hele strukturen støttes av diagonalene og vekten fordeles over de horisontale stengene.

Det finnes også en rekke andre typer strukturer som kan klassifiseres som romrammer, men som ikke tilhører noen av kategoriene ovenfor. Noen av disse strukturtypene er hengende deksler, plisserte metalliske strukturer, pneumatiske strukturer og så videre.

Komponenter og brukskasser for romrammer

En klassisk romrammestruktur består vanligvis av flere forskjellige elementer, avhengig av typen. De viktigste komponentene i en romrammestruktur er aksiale elementer, eller rør. Disse rørene kan også ha hule seksjoner som brukes til å koble rør mellom hverandre.

Det er også skjøter, eller koblinger, som tjener som midler for å danne en romrammestruktur fra enkeltstående elementer. Det er fire hovedkoblingstyper – halvkuleformet kuppel, tubal node, triode tic og nodus.

Selv om de ikke er så mye brukt og populære som vanlige stålrammer, har romrammestrukturer fortsatt mange forskjellige brukstilfeller (mest for store bygninger uten søyler inne), for eksempel:

Museer;
Atrium;
Fabrikker;
Varehus;
Kjøpesentre;
Konferansesaler;
Stadioner;
Auditorier;
Svømmebassenger;
Flyplasser osv.

Og hvis vi snakker om de faktiske virkelige eksemplene på romrammestrukturer, her er noen, men definitivt ikke alle, av dem:

Eden Project – Cornwall, England
Sotsji internasjonale lufthavn – Sotsji, Russland
McCormick Place East – Chicago, USA
Arena das Dunas – Natal, Brazil
Palau Sant Jordi – Barcelona, Spania
Heydar Aliyev-senteret – Baku, Aserbajdsjan

Fordeler og problemer med romrammer

Som strukturtype er romrammer overraskende effektive i sin egen nisje, og tilbyr en rekke forskjellige fordeler, for eksempel:

Relativt lav vekt;
Som en konsekvens av at romrammeelementer er enkle å stable, er transportkostnadene for denne strukturtypen ganske lave, og den totale transportprosessen er relativt enkel;
Det er sannsynligvis den mest passende rammetypen for strukturer med unormale eller uvanlige former i utformingen, som helhet;
Hele strukturen har også stort sett den høyeste seismisiteten sammenlignet med andre rammetyper;
Vekten av strukturen som helhet er jevnt fordelt, så det er vanligvis ikke noe enkelt svakt punkt i slike strukturer;
Det er den foretrukne strukturtypen for de fleste store bygninger, som vi har nevnt tidligere;
Den tilbyr en enestående evne til å dekke mye jord under én struktur uten innvendig støtte og i relativt lav høyde;
Prefabrikasjon og hele naturen til en romramme gjør det enkelt å installere når alle elementene er på stedet.

Imidlertid vil det også være rettferdig å notere noen av ulempene som følger med å bruke romrammestrukturer – de mest bemerkelsesverdige er:

Presisjonsnivået som kreves når det kommer til å montere romrammekonstruksjoner er ganske høyt, og krever noen ganger spesialmaskineri for å utføre fullstendig, for eksempel kraftige kraner;
Det er en grense for hvor høyt en romrammekonstruksjon kan gå uten skikkelig armering og utvendig støtte, og selv eksistensen av armert betong som grunnlinje har en grense på 40 fot på strukturens høyde når det kommer til romrammer.

Konklusjon

Selv om romrammen ikke er en spesielt ny versjon av en bygningsstruktur, har den sine egne brukstilfeller og et stort antall fordeler. Det er sant at det er vanskelig å forestille seg romrammer brukt til noe mer hverdagslig, som en boligstruktur, men det er også en av de største fordelene med romrammer som helhet – mer frihet med kreativ tenkning og kunstneriske uttrykk for arkitekter.

Det faktum at det er ganske enkelt å fremstille er også en stor fordel – og med selskaper som Levstal kan du få romrammeelementene dine i både små eller store partier, siden Levstals fabrikasjonsevne er ganske høy, og alt dette er kombinert med banebrytende maskineri for masseproduksjon av rør, skjøter og så videre.