شمارهی۵ ۱۶۶
شکل ۵-۷۱: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان برای توزیع غیریکنواخت-۲ با حذف اعضای بحرانی کابلها و دستکها؛ الف- توزیع خودتنش شمارهی۶، ب- توزیع خودتنش شمارهی۷، پ- توزیع خودتنش شمارهی۸، ت- توزیع خودتنش شمارهی۹ ۱۶۷
شکل ۵-۷۲: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان ناشی از حذف کابلها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۱ ۱۶۸
شکل ۵-۷۳: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف دستکها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۱؛ الف- دستک بحرانی مربوط به هر توزیع، ب- دستک بحرانی مربوط به توزیع یکنواخت ۱۶۹
شکل ۵-۷۴: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف کابلها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۲؛ الف- کابل بحرانی مربوط به هر توزیع، ب- کابل بحرانی مربوط به توزیع یکنواخت ۱۷۰
شکل ۵-۷۵: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف دستکها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۲ ۱۷۰
شکل ۵-۷۶: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان برای توزیع یکنواخت ۵۰ % با حذف اعضای بحرانی کابلها و دستکها ۱۷۴
شکل ۵-۷۷: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان برای توزیع غیریکنواخت-۱ با حذف اعضای بحرانی کابلها و دستکها؛ پ- توزیع خودتنش شمارهی۴، ت- توزیع خودتنش شمارهی۵ ۱۷۵
شکل ۵-۷۸: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان برای توزیع غیر یکنواخت-۲ با حذف اعضای بحرانی کابلها و دستکها؛ الف- توزیع خودتنش شمارهی۶، ب- توزیع خودتنش شمارهی۷، پ- توزیع خودتنش شمارهی۸، ت- توزیع خودتنش شمارهی۹ ۱۷۶
شکل ۵-۷۹: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف کابلها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۱ ۱۷۷
شکل ۵-۸۰: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف دستکها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۱؛ الف- دستک بحرانی مربوط به هر توزیع، ب- دستک بحرانی مربوط به توزیع یکنواخت ۱۷۷
شکل ۵-۸۱: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف کابلها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۲ ۱۷۸
شکل ۵-۸۲: مقایسهی پاسخهای بار- تغییرمکان بافتار۳ ناشی از حذف دستکها به ازای توزیعهای یکنواخت و غیریکنواخت-۲؛ الف- دستک بحرانی مربوط به هر توزیع، ب- دستک بحرانی مربوط به توزیع ۱۷۸
فصل اول
کلیات
فصل اول- کلیات
۱-۱- مقدمه
معماران و مهندسان، همواره در پی یافتن راه حل‌های جدید برای حل مسئلهی فضاهای محصور بوده‌اند. با صنعتی شدن و توسعهی دنیای مدرن، تقاضا برای استفاده از سازه‌های با دهانه‌های بزرگ افزایش یافت. تا اواسط قرن هجدهم، مصالح اصلی در دسترس برای معماران و مهندسان، سنگ، چوب و آجر بود. سنگ و آجر، در برابر فشار، مقاوم، ولی در برابر کشش ضعیف بودند؛ به همین دلیل برای سازه‌های سهبعدی مثل گنبدها و طاق‌ها مناسب بودند. با وقوع انقلاب صنعتی، گسترش تولید آهن و سپس فولاد، امکان تولید مصالح با مقاومت زیاد، ساخت ساختمان‌های با ارتفاع بیشتر و دهانه‌های وسیعتر فراهم شد. همزمان، تقاضا جهت سازه‌های با دهانهی وسیع برای پلها، ایستگاه‌ها، ساختمان انبارها و کارخانه‌ها افزایش یافت. در ابتدا مجموعه‌ای از خرپاهای متنوع شکل گرفت و در مراحل بعد، سازه‌های مشبک فضایی سهبعدی به وجود آمدند. بسیاری از فرم‌های سازه‌ای بویژه اغلب شبکه‌های فضایی از مدول‌هایی تشکیل شده‌اند. نظریهی ساخت ساختمان‌های مدولار تقریباً ۱۵۰ سال قبل، با طراحی، ساخت و نصب قاب‌های فلزی کریستال پالاس در «هاید پارک» لندن شکل عملی یافت و در دهههای ۵۰ و ۶۰ میلادی، سیستمهای مشبک فضایی در تمام دنیا مورد استفاده قرار گرفت.
سازههای فضاکار گروهی از سازهها هستند که دارای رفتار مسلط سهبعدی بوده و برعکس،
سازههای مسطح نظیر خرپاهای صفحهای، مجموعه بافتار، بارهای خارجی، نیروهای داخلی، تغییر مکانهای سازهای در فضای سهبعدی تعریف میشوند و در عمل، سازههای فضاکار به گروه خاصی از سازهها گفته میشود که شامل گنبدها، چلیکها، دکلها، شبکههای کابلی، سیستمهای پاشامی، سازههای تاشو و کشبستها هستند [۱].
۱-۲- تعریف مسئله و بیان اصل تحقیق
سازههای فضاکار کشبستی نوع جدیدی از سازههای فضاکار هستند که در سالهای اخیر مورد توجه طراحان قرار گرفته است. این سازهها از جهان هنر وارد علم مهندسی سازه شدهاند. در تعریف این سازهها باید گفت که یک سیستم کشبستی متشکل است از هر مجموعهی دلخواهی از اعضای کششی که به یک بافتار۶ کشبستی اعضای فشاری متصل شده باشد. منظور از بافتار کشبستی، بافتاری است که بتوان آن را توسط برخی مجموعهی اعضای کششی داخلی پایدار نمود. اگر برای پایدارسازی این بافتار هیچ عضو کششی مورد نیاز نباشد، در آن صورت این بافتار یک بافتار کشبستی نخواهد بود [۲]. سیستمهای کشبستی دارای دو مشخصهی مهم هستند؛ نخست اینکه فرمیابیهای۷ آنها دارای حالت خودتنش است و دوم اینکه ممکن است اندازهی تغییر مکانها بزرگ باشد، حتی اگر اندازهی تغییر شکلها کوچک باشد. بنابراین در بررسی رفتار این سازهها در نظر گرفتن اثرات غیرخطی الزامی است [۳].
یکی از مسائل مهم، بحث خودتنیدگی و تأثیر آن بر پایداری اینگونه از سازههاست. خودتنیدگی، تنشهای اولیهای است که به محض مونتاژ کردن عناصر در سیستم ایجاد میشود [۴]. خودتنیدگی با کوتاه کردن کابلها و یا طویل کردن میلهها از یک هندسهی بدون تنش ایجاد میشود [۵]. بدیهی است که خودتنیدگی اولیه که به سیستم اعمال می شود، نمیتواند هر مقداری باشد، بلکه باید
بهگونهای باشدکه تعادل بافتار حفظ شود. این مسئله مدتهاست که محققین برای آن روشهایی ارائه نمودهاند و سبب باز شدن مبحثی تحت عنوان فرمیابی سازههای کشبستی شدهاند. در این روشها مجهولات ممکن است به دو صورت باشند؛ یکی خودتنیدگی و دیگری هندسهی سازه. در این تحقیق، فرض شده که هندسهی سازه مشخص است و تأثیر حالتهای مختلف خودتنیدگی در رفتار پایداری استاتیکی سازههای کشبستی مورد بررسی قرارمیگیرد. تحلیلهایی که در این پایاننامه انجام
میشود، در دو بخش تحلیل ایستایی خرابی و تحلیل مسیر جایگزین استاتیکی با در نظر گرفتن تأثیر الگوهای خودتنش خواهد بود.
۱-۳- ضرورت و هدف انجام تحقیق
از زمان معرفی سازههای کشبستی توسط Snelson ,Fuller و Emmerich به سال ۱۹۴۸، سازههای کشبستی موضوعی جذاب و جالب توجه برای محققان بوده است. توانایی این سازهها برای حفظ حالت تعادل خود بدون حضور نیروهای خارجی (خاصیت پیشتنیدگی۸)، خاصیت انعطافپذیری و نیز وزن کم این سازهها، انگیزهای برای مطالعهی بیشتر دانشمندان و مهندسان در زمینهی سازههای کشبستی بوده است [۶].
در ابتدای ابداع این سیستمها، حتی برخی از مخترعین این سیستمها نیز چندان به کاربرد سازهای آن خوشبین نبودند. اما امروزه و با گذشت حدود نیم قرن، پروژههای بزرگ با استفاده از این سیستمها نظیر سالن دوچرخهسواری جهان در سوئیس، اسکلهی ابری در Yverdon، پل Kuripla در استرالیا و… اجرا شده است. تا جایی که محققان، این سیستمها را سیستمهای سازهای آینده میدانند.
سازههای فضاکار کشبستی بهخاطر تعداد نسبتاً کمِ اعضای فشاری به صورت سازههای سبک
میباشند. همچنین این سازهها قابلیت تاشوندگی۹ دارند. تاشوندگی ضمن کاهش حجم سیستمهای کشبستی انبار کردن و انتقال این سیستمها را آسان میسازد. سیستمهای کشبستی بهخاطر مزیتهای قابل توجهی که دارند، در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کردهاند و لذا لزوم گسترش تحقیق در زمینهی رفتار پایداری این سازهها احساس میشود.
سازههای کشبستی، سازههای با درجهی نامعینی ایستایی بالایی هستند. شاید این تصور اشتباه پیش آید که نامعینی ایستایی باعث ضریب اطمینان بالایی در برابر خرابی این سازهها خواهد بود، ولی باید توجه داشت که نامعینی سازهای برابر با نامعینی ایستایی نیست [۷, ۸]. در این سازهها رفتار اعضا تأثیر اساسی در رفتار کلی سازه دارد؛ زیرا اعضای این سازهها تحت نیروهای محوری قرار گرفته و امکان کمانش اعضا و گسیختگی کابلها وجود دارد. در این سازهها گسیختگی عناصر کابلی با کمانش اعضای فشاری ممکن است موجب خرابی بخش کوچکی از سازه گردد و باعث خرابی موضعی شود. اگر خرابی موضعی توأم با اثرات دینامیکی باشد، میتواند در کل سازه انتشار یابد. از اینرو، تمیز بین این مکانیزمها ضروری به نظر میرسد و خودتنش در کنار سایر پارامترها نقش کلیدی در نوع مکانیزم خرابی این سازهها میتواند داشته باشد [۷, ۸]. در مطالعاتی که تاکنون بر روی سازههای کشبستی انجام یافته است، تأثیر الگوی خودتنش بر روی رفتار ناپایداری استاتیکی این سازهها مورد بررسی قرار نگرفته است. از اینرو اهداف طراحیشده در این پایاننامه به صورت زیر میباشد:
انجام تحلیل ایستایی خرابی با در نظر گرفتن کمانش اعضای فشاری و گسیختگی عناصر کابلی به ازای الگوهای مختلف خودتنش
انجام تحلیل مسیر جایگزین در سازههای کشبستی با در نظر گرفتن الگوهای مختلف خودتنش
ارائهی پاسخ مناسب در خصوص نقش پارامترهای مختلف
توصیههای طراحی
۴-۱- ساختار پایاننامه
در این پایاننامه در فصل دوم به تعریف سازههای کشبستی و توصیف بافتارهای مختلف آنها پرداخته و نیز مفاهیم مرتبط با این سازهها از جمله خودتنش، فرمیابی و مکانیزم ارائه شده است. در فصل سوم مروری بر مطالعات استاتیکی و دینامیکی صورت گرفته در ارتباط با سازههای فضاکار کشبستی انجام گردیده است و در فصل جهارم به نحوهی مدلسازی عناصر محدود و اعتبارسنجی آن پرداخته شده است، همچنین در فصل پنجم ابتدا به معرفی بافتارهای مورد بررسی در این پژوهش و انجام تحلیلهای ناپایداری استاتیکی بر روی این بافتارها تحت توزیعهای مختلف خودتنش پرداخته و در ادامه تحلیل مسیر جایگزین بر روی بافتارهای مختلف کشبستی انجام گرفته است و در نهایت در فصل ششم نتایج حاصل از این پژوهش به صورت کلی ارائه شده و جهت انجام مطالعات آتی در راستای موضوع این پایاننامه، چند مورد پژوهشی پیشنهاد شده است.
فصل دوم
سازههای فضاکار کشبستی
فصل دوم- سازههای فضاکار کشبستی
۲-۱- مقدمه
این فصل شامل پنج بخش میباشد. در بخش اول، تعریف مختصری از سازههای فضاکار و انواع مختلف آن ارائه میشود. در بخش دوم، تعاریف، تاریخچه و مزایای این سازهها بیان میگردد. در بخش سوم مفاهیم مرتبط با این سازهها از جمله مکانیزم، خودتنش و فرمیابی این سازهها تعریف میگردد. در بخش چهارم، در ابتدا به تقسیمبندی بافتارهای کشبستی مختلف پرداخته شده و خصوصیات بافتارهای کشبستی مدولار و غیرمدولار ارائه میشود و در نهایت، نمونههای اجرا شده از این سازهها معرفی

مطلب مرتبط :   منابع پایان نامه با موضوعترک فعل، قانون مجازات، مجازات اسلامی، ارتکاب جرم
دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید