پایان نامه سازه‌های باز شونده و جمع شونده

پایان نامه سازه‌های باز شونده و جمع شونده

مقدمه

سازه‌های فضایی را می‌توان به عنوان برگی بر گرفته از طبیعت دانست، فرم‌های طبیعی از صلبیت فوق العاده ای برخوردارند واز حداقل مصالح برای حداكثر استفاده سازه ای بهره می‌گیرند ]1[ سبكی و نصب سریع، چند منظوره بودن، تنوع در شكل و طرح عدم نیاز به نیروی زیاد در مراحل نصب و برچیدن، سهولت حمل ونقل، قابلیت استفاده در ابعاد ودهانه‌های مختلف و ... از جمله عواملی می‌باشند كه استفاده روز افزون این نوع سازه‌ها را در دنیای علم و فن آوری توجیه پذیر می‌سازند ]2[ توسعه قابل توجه سازه‌های فضا كار مرهون تلاش و  فعالیت مهندسان نخبه دنیا در اواخر قرن نوزدهم می‌باشد. ]3[

گر چه در ابتدا هدف از بكار گیری سازه‌های فضا كار بعنوان سازه‌هایی موقت بود ولی در عمل از آنها به عنوان سازه‌هایی دائمی‌استفاده شد و به انواع مختلف و با مصالح متفاوت در كشورهای گوناگون طراحی و اجرا گردید.

تعریف سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده

یك سازه باز و جمع شونده تشكیل شده است از قطعات پیش ساخته یا المان‌هایی كه می‌توانند باز و بسته شوند و در حالت‌های از پیش تعیین شده قرار بگریند ضمن این كه توانایی تحمل بار را نیز دارند. ]4[

موارد كاربرد سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده

برای این كه كاربردهای مختلف این نوع سازه‌ها را بررسی ‌كنیم ابتدا باید موارد نیاز و همچنین مزایای آنها در مقایسه با انواع سازه‌ها مورد مطالعه قرار بگیرد و سپس كاربردهای مختلف آنها ذكر شود.

مزایای سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده.

می‌توان بر اساس نحوه ساخت و استفاه مزایای زیر را برای این نوع سازه‌ها ذكر كرد

1- پیش ساخته بودن

2- سبك وكم حجم بودن

3- سهولت حمل ونقل 

گنبدهای كروی ژئودزیك

پیدایش گنبد ژئودزیك و تكامل آن نقش موثری در كارهای پیشگامانه[1] داشته است از آنجا كه این گنبد، بزرگترین چند وجهی افلاطونی است و نسبت به بقیه گنبدها به كره نزدیكتر است می‌توان از آن برای به حداقل رساندن اختلاف طول المان‌ها در گبندها استفاده كرد، گنبدهای باز شو در این موارد بوسیله تعویض هر ضلع چند وجهی وقطرهای آن با المان‌های قیچی سان كه شرایط سازگاری را ارضا می‌كنند بدست می‌آیند ]14 [.

[1] Fuller

بررسی پارامترهای هندسی موثر بر رفتار سازه در حین باز و بسته شدن

در این قسمت شبكه‌های تخت  متشكل از واحدهای چند ضلعی منتظم را در نظر می‌گیریم، از آنجا كه سازه از بهم پیوستن تعدادی واحدهای منفرد تشكیل شده است می‌توان برای تعیین پارامتر‌های هندسی موثر بر ساختار سازه بجای كل سازه، یك واحد منفرد آنرا مورد بررسی قرار داد برای این كار یك واحد چند ضلعی منتظم به عرض 2 متر و ارتفاع 1 متر در گوشه‌ها انتخاب می‌كنیم و با تغییر در نسبت‌های اضلاع آن واحدهای متعددی را مورد بررسی قرار می‌دهیم یكی از ساده ترین این روش‌ها كه توسط فرهاد پور در سال 1995 میلادی انجام شد در شكل (2-2-1) نشان داده شده است در این شكل گره تحتانی مركز واحد ثابت نگه داشته شده و گره فوقانی آن به سمت بالا حركت می‌كند. 

فهرست مطالب

فصل اول

1-1 مقدمه 1

1-2 تعریف سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده 2

1-3 موارد كاربرد سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده 2

1-3-1 موارد نیاز به سازه‌های باز شونده و جمع شونده 2

1-3-2  مزایای سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده. 2

1-3-3 موارد استفاده 3

1-4 مكانیزم‌های مختلف در سازه‌های باز شونده و جمع شونده 4

1-4-1 مكانیزم‌های چتری 4

1-4-2 مكانیزم المان‌های تا شونده مفصلی (زانویی) 5

1-4-3 مكانیزم المان‌های قیچی سان 5

1-4-4 مكانیزم كشویی 5

1-4-5 سازه‌های باد شده با هوا 6

1-4-6 مكانیزم سازه‌های تا شونده صفحه ای 6

1-5 بافتار مختلف در سازه‌هایی باز شونده و جمع شونده 6

1-5-1 سازه‌های خطی 7

1-5-2 شبكه‌های تخت 7

1-5-3 شبكه‌های بلوری 7

1-5-4 چلیك استوانه ای با نقش دو طرفه 8

1-5-5 چلیك استوانه ای با نقش سه طرفه 9

1-5-6 گنبدهای كروی با نقش دو طرفه 9

1-5-7 گنبدهای كروی با نقش سه طرفه 10

1-5-8  گنبدهای كروی با المان‌های قیچی سان 3 لولایی 10

1-5-9 گنبدهای كروی ژئودزیك 11

1-5-10 سایر انواع سازه‌های باز شونده و جمع شونده 11

1-6 طرح گره‌ها و اتصالات و روش‌های باز و بسته كردن سازه 11

1-7 تاریخچه سازه‌های فضا كار باز و جمع شونده 12

1-8 نمونه‌هایی از سازه‌های جمع شونده و باز شونده از سراسر دنیا 12

2-1 طراحی هندسی سازه های فضایی بازشونده وجمع شونده 16

2-1-1  اصول كلی و روابط هندسی 16

2-1-2 طراحی هندسی در شبكه‌های فضایی تخت مشكل از واحدهای چند ضلعی منتظم 17

2-2  رفتار سازه های باز شونده و جمع شونده در مرحله باز و بسته شدن 23

2-2-1  بررسی پارامترهای هندسی موثر بر رفتار سازه در حین باز و بسته شدن 23

2-2-2 تغییرات كمیت‌های سازه ای در حین جمع شدن سازه 26

2-2-3  پارامترهای موثر بر رفتار غیر خطی سازه در حین باز شدن 27

2-3 تحلیل و طراحی 32

2-3-1 روند آنالیز ماتریسی سازه‌های باز شونده و جمع شونده 32

2-3-2 روند طراحی سازه‌های باز شونده و جمع شونده 39

2-3-3 طرح المان‌های كابل و میله 39

2-3-4 طرح المان‌های قیچی سان 40

2-4 بهینه یابی سازه های بازشونده و جمع شونده 41

2-4-1  فرآیند طراحی بهینه 41

2-4-2  رابطه سازی مسائل بهینه یابی 41

2-4-3  رابطه سازی سازه فضا كار باز شونده و جمع شونده 42

2-4-4 متغیرهای از پیش تعیین شده 43

2-4-5 متغیرهای طراحی 43

2-4-6  تابع هدف 43

2-4-7  قیدهای طراحی 43

2-4-8  نمودار جریان بهینه یای وزن سازه تاشو 45

2-4-9  روش‌های نو در بهینه سازی 45

2-4-9  روش‌های نو در بهینه سازی 46

2-5 كارهای آتی و زمینه‌های تحقیق آینده 47

منابع 48