و عرض ۵/۶ متر میباشد (شکل ۲-۳۴).
شکل ۲-۳۴: پل Kuripla در استرالیا
● برج Rostach Tower
این برج توسط Schlaich و Bergermann در سال ۲۰۰۳ در آلمان و به ارتفاع ۳/۶۲ متر طراحی و ساخته شد (شکل ۲-۳۵).
شکل ۲-۳۵: برج Rostach Tower
۲-۷- نتیجهگیری
با توجه با مطالب ارائه شده در این فصل میتوان گفت که سازههای فضاکار کشبستی گونهای جدیدی از سازههای فضاکار محسوب میشوند که شامل عناصر کابلی میباشند و به دلیل وزن کم، خاصیت انعطافپذیری، قابلیت گسترشپذیری، کارایی بالا و… امروزه مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. اساس پایداری این سازهها متکی بر خودتنیدگی اولیهی آن میباشد که مفاهیمی چون فرمیابی و مکانیزم در ارتباط با پایداری این سازهها مطرح میشود. روشهای مختلفی در ارتباط با فرمیابی این سازهها مطرح شده که روشهای استاتیکی و سینماتیکی مهمترین آنها میباشد. همچنین عامل مهم دیگری که در رفتار پایداری این سازهها نقش به سزایی دارد مکانیزمهای بینهایت کوچک میباشد که به مکانیزمهای مرتبه اول و بالاتر تقسیمبندی میشوند.
همچنین بافتارهای کشبستی به دو دستهی مدولار و غیرمدولار تقسیمبندی میشوند. بافتارهای مدولار خود به دو گروه بافتارهایی که دستک در درون مدول به هم متصل هستند و متصل نیستند تقسیمبندی شده که با توجه به نوع مدولهای تشکیل دهنده و نوع اتصال، بافتارهای کشبستی با آرایشهای مختلفی را به وجود آوردهاند.
فصل سوم
مروری بر مطالعات استاتیکی و دینامیکی
انجام یافته بر روی سازههای کشبستی
فصل سوم- مروری بر مطالعات استاتیکی و دینامیکی
انجام یافته بر روی سازههای کشبستی
۳-۱- مقدمه
مطالعات انجام یافته بر روی سازههای کشبستی را میتوان به دو بخش مطالعات استاتیکی و دینامیکی تقسیم نمود. لذا در این فصل، ابتدا مرور مختصری بر مطالعات استاتیکی از جمله مطالعات تعیین مکانیزم، فرمیابی، خودتنش و مطالعات تحت اثر بار خارجی پرداخته شده و چند نمونه از مطالعات مهم استاتیکی انجام شده در ارتباط با این سازهها مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه، مطالعات دینامیکی و مباحث مرتبط با آن ارائه شده است.
۳-۲- مطالعات استاتیکی
با وجود اینکه تحلیلهای استاتیکی در مورد سیستمهای کشبستی به حد قابل قبولی رسیده است، با اینحال سؤالاتی در مورد این سیستمها قابل طرح است، اینکه چرا این سیستمها خودمتعادل هستند؟ چگونه میشود آنها را ساخت؟ و اخیراً اینکه چگونه میشود که این سیستمها را کنترل کرد؟ مطالعات استاتیکی را میتوان به دو بخش مطالعات فرمیابی، مکانیزم، خودتنش و مطالعات تحت اثر بار خارجی تقسیم نمود که در زیر به برخی از این مطالعات اشاره شده است:
۳-۲-۱- مطالعات فرمیابی، خودتنش و مکانیزم
گام اول در طراحی سازههای کشبستی پیدا کردن یک بافتار متعادل خودتنیده میباشد که به آن فرمیابی گفته میشود. روشهای فرمیابی به دو دستهی عمدهی سینماتیکی و استاتیکی تقسیمبندی
میشوند [۴, ۱۳]. در جدول ۳-۱، به معرفی انواع روشهای فرمیابی به طور خلاصه پرداخته شده است:
جدول ۳۱: خلاصهی روشهای فرمیابی [۲۳]
نام روش
کلاس
تضمین پایداری
احتیاج به یک پیکربندی اولیه معتبر دارد
استفاده از تقارن
نیازمند یک مکان یابی اولیه است
از نیروهای خارجی استفاده می کند
راه حل تحلیلی۵۲ [۲۴]
سینماتیکی
ندارد
ندارد
بلی
دارد
خیر
برنامهریزی غیرخطی۵۳ [۲۵]
سینماتیکی
ندارد
دارد
خیر
دارد
خیر
رهاسازی دینامیکی۵۴ [۲۶]
سینماتیکی
دارد
دارد
خیر
دارد
بلی
راه حل تحلیلی [۲۴, ۲۷]
استاتیکی
دارد
ندارد
بلی
دارد
خیر
روش دانسیته نیرو۵۵ [۲۸, ۲۹]
استاتیکی
بایستی مشخص شود
ندارد
خیر
دارد
بلی
روش انرژی۵۶ [۳۰]
استاتیکی
دارد
ندارد
خیر
دارد
خیر
مختصات کاهش یافته۵۷ [۳۱]
استاتیکی
دارد
ندارد
بلی
دارد
خیر
معادلات دیفرانسیل۵۸ [۳۲]
استاتیکی
دارد
دارد
خیر
دارد
خیر
تخمین متوالی۵۹ [۳۳]
استاتیکی و سینماتیکی
در برخی از تنشها، بایستی بافتار ثابت شود.
در برخی از نقاط بایستی بافتار تابت شود
خیر
دارد
خیر
روش جبری۶۰ [۳۴]
استاتیکی
بایستی مشخص شود
ندارد
خیر
دارد
بلی
الگوریتم ژنتیک۶۱ [۳۵]
توپولوژیکی
دارد
ندارد
خیر
ندارد
خیر
برنامه ریزی مرتبه دوم ترتیبی۶۲ [۳۶]
استاتیکی و سینماتیکی
دارد
ندارد
خیر
ندارد
بلی
روش عددی۶۳ [۳۷]
استاتیکی و سینماتیکی
دارد
ندارد
خیر
دارد
خیر
از میان روشهای ارائه شده، دو روش رهاسازی دینامیکی و دانسیته نیرو به طور گستردهای به منظور فرمیابی سازههای کشبستی مورد استفاده قرار گرفته است. هر چند که در سالهای اخیر روشهای دیگری برای فرمیابی این سازهها پیشنهاد شده است. Zhang و همکارانش [۳۳] از یک روش دومرحلهای برای فرمیابی سازههای کشبستی استفاده نمودند. در این روش ابتدا مجموعه نیروهای محوری سازگار با سازه مفروض مشخص شدند و سپس مختصات گرهها تحت شرایط تعادل سازه شناسایی شدند. Masic و همکارانش [۳۴] از روش توسعه یافته دانسیته نیرو که در آن شکل قیود به طور واضحی مشخص شده بود، برای فرمیابی این سازهها استفاده کردند. Tran و Lee [38] یک روش پیشرفته را تنها بر اساس توپولوژی و نوع اعضا برای فرمیابی پیشنهاد دادند. همچنین Seunghye و Jaehong [39] از یک روش براساس ترکیب دانسیته نیرو و الگوریتم ژنتیک برای فرمیابی سازههای کشبستی استفاده نمودند.
در اوایل دههی ۱۹۷۰ میلادی، Grunbaum و Shephard [40] یک مجموعه از روابط در مورد سیستمهای کشبستی را ارائه کردند. Fuller از منشورهای منظم کشبستی (از قبیل tetrahedrons, octahedron و…) برای ساخت گنبدهای ژئودزیک کشبستی و ارائهی مفهوم کشبستی بهره برد. Pugh در کتاب خود تحت عنوان An introduction to tensegrity یک دستهبندی هندسی برای واحدهای اولیهی تشکیلدهندهی بافتارهای کشبستی ارائه کرد [۱۲].
کارهای اولیه توسط Fuller [9]، Emmerich [41]، Pugh [12] عمدتاً بر اساس ملاحظات هندسی و روشهای ابتکاری استوار بود، اما بدون هرگونه معیار تعادل که منجر به ایجاد بافتارهای کشبستی ناپایدار میشد. Roth و Whiteley [42] برخی از مفاهیم شناخته شده در مورد
سیستمهای کشبستی از قبیل سختی و مکانیزمهای بینهایت کوچک در ارتباط با این سیستمها را توسعه دادند و همچنین بر روی ارتباط بین این مفاهیم با سیستمهای کشبستی مطالعه کردند.
Connelly بر روی سختی بافتارهای کشبستی مطالعه کرد و در تحقیق خود، روش انرژی را پیشنهاد داد که منجر به بازتعریف مفهوم سختی در بافتارهای کشبستی گردید [۴۳].
Motro بر روی بافتارهای کشبستی کروی کار کرد و الگوریتمی برای طراحی این قبیل از بافتارهای کشبستی پیشنهاد نمود [۴۴].
بافتارهای کشبستی با توجه به موقعیت گرهها و تنش در اعضا، از نظر استاتیکی و سینماتیکی نامعین هستند؛ به این معنی که چندین حالت خودتنش و مکانیزم برای یک بافتار کشبستی وجود دارد، چرا که سختی بافتار کشبستی مشروط به پایداری مکانیزمهای بینهایت کوچک از طریق حالات خودتنش میباشد. Calladine این موضوع را مورد مطالعه قرار داد و ثابت نمود که برخی از مونتاژها از یک بافتار کشبستی دارای چندین حالات خودتنش هستند که برخی از این حالات ممکن است از مکانیزم در بافتار کشبستی جلوگیری کند [۴۵]. Pellegrino [46, 47]، Calladine و Pellegrino [48] یک روش جبری (عددی) را به منظور پیدا کردن تعداد مکانیزمها در بافتارهای متعادل کشبستی توسعه دادند. همچنین آنها یک زیرمجموعه از مکانیزمهای حالات خودتنش و نیروهای عملی و غیرعملی را در سیستمهای کشبستی شناسایی کردند و نیز یک روش شناسایی برای تشخیص مکانیزمهای بینهایت کوچک مرتبه اول از مکانیزمهای کوچک مرتبه بالاتر و مکانیزمهای محدود ارائه کردند.
کار مشابهی به طور همزمان توسط Kuznetsov [49-51] انجام شد. روش او بر اساس تجزیهی سیستم به چند زیرسیستم و استفادهی گسترده از جبر خطی استوار بود.
از طرفی دیگر، kenner [27] و Tarnai [52] یک راهکار تحلیلی برای مسئلهی پیشتنش ارائه کردند. بعدا Tarnai یک روش هندسی که تنها میتوانست برای بافتارها با تقارن بالا استفاده شود، ارائه کرد. Vassartو همکارانش [۵۳] مکانیزمهای مرتبه اول و بالاتر را مشخص کردند و روشی بر اساس ملاحضات هندسی ارائه دادند. در ادامه، Sultan و همکارانش[۵۴] راه حلهای عددی را برای برخی از سازههای خاص ارائه نموند. Guest [55] نیز مقایسهی بین فرمولبندیهای مختلف موجود در تحلیل پیشتنش این سیستمها را ارائه نمود. Sanchez [56]یک روش فرمولبندی شده برای تعیین تعداد حالات خودتنش در بافتارهای کشبستی مدولار متشکل از مدولهای هرمی شکل را ارائه داد. Averseng و Crosnier [57] یک روش برای تنظیم کردن کل مجموعه نیروهای محوری بر اساس تغییرات واحد طول در سازه کشبستی به منظور کاهش کابلهای فعال ارائه نمودند. Quirant [58] یک راه حل قابل قبول برای دستهبندی کردن حالات خودتنش و مکانیزمها به منظور شناسایی حالات خودتنش سازگار و مکانیزمهای یکطرفه در سازههای کشبستی پیشنهاد داد.
Tran و Lee [59] یک روش عددی برای طراحی خودتنش اولیه در بافتارهای کشبستی به منظور دست یابی به یک حالت خودتنش عملی ارائه کردند. در ادامه Shekastehband و همکارانش [۱۶] یک روش عددی با استفاده از کابلهای فعال برای پیادهسازی خودتنش در سازههای تحت کشبستی ارائه نموده و به منظور صحتسنجی، نتایج حاصل را با مدلهای آزمایشگاهی مقایسه کردند.
۳-۲-۲- مطالعات استاتیکی تحت اثر بار خارجی
در اکثر مطالعات استاتیکی انجام شده بر روی سیستمهای کشبستی، فرض میشود که تغییر شکل سازه تحت نیروهای خارجی اعمالشده ناچیز میباشد اما همچنین برخی مطالعات انجام شده توسط Kebiche نشان میدهد که تحلیلهای غیرخطی، وابسته به تغییر شکلهای بزرگ در سازه
میباشد[۳]. Correa و همکارانش با استفاده از روش کار مجازی توانستند موقعیت سازه را در هنگام اعمال نیروهای خارجی نشان دهند، این مطالعه بر روی کشبستیهای منشوری شکل شامل سه و چهار عضو فشاری انجام شده بود. Hanaor [60] نشان داد که در سیستمهای کشبستی متشکل از مدولهای منشوری جدا از هم، خرابی عضو میتواند منجر به خرابی موضعی شود و بر روی باربری نهایی سازه تأثیر بگذارد. Kebiche و همکارانش [۳] به بررسی رفتار یک تیر کشبستی تحت بارگذاری خارجی به ازای ترازهای مختلف خودتنش که اثرات غیرخطی هندسی در آن لحاظ شده بود پرداختند. Ben Kahla و Kebiche [61] یک روش برای تحلیل غیرخطی الاستو-پلاستیک

مطلب مرتبط :   منبع پایان نامه ارشد با موضوعطبقه بندی، اختلالات خواب، اختلالات روانی، فیزیولوژی
دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید