سازه‌های باز شونده و جمع شونده
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:54
فهرست مطالب :
1-1 مقدمه 1
1-2 تعریف سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده 2
1-3 موارد کاربرد 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 مکانیزم‌های مختلف در سازه‌های باز شونده و جمع شونده 4
1-4-1 مکانیزم‌های چتری 4
1-4-2 مکانیزم المان‌های تا شونده مفصلی (زانویی) 5
1-4-3 مکانیزم المان‌های قیچی سان 5
1-4-4 مکانیزم کشویی 5
1-4-5 سازه‌های باد شده با هوا 6
1-4-6 مکانیزم 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 شبکه‌های تخت 7
1-5-3 شبکه‌های بلوری 7
1-5-4 چلیک استوانه ای با نقش دو طرفه 8
1-5-5 چلیک استوانه ای با نقش سه طرفه 9
1-5-6 گنبدهای کروی با نقش دو طرفه 9
1-5-7 گنبدهای کروی با نقش سه طرفه 10
1-5-8 گنبدهای کروی با المان‌های قیچی سان 3 لولایی 10
1-5-9 گنبدهای کروی ژئودزیک 11
1-5-10 سایر انواع سازه‌های باز شونده و جمع شونده 11
1-6 طرح گره‌ها و اتصالات و روش‌های باز و بسته کردن سازه 11
1-7 تاریخچه سازه‌های فضا کار 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 کلی و روابط هندسی 16
2-1-2 طراحی هندسی در شبکه‌های فضایی تخت مشکل 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 کمیت‌های 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 کابل 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 کار 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 کارهای آتی و زمینه‌های تحقیق آینده 47
منابع 48
چکیده :
سازه‌های فضایی را می‌توان به عنوان برگی بر گرفته از طبیعت دانست، فرم‌های طبیعی از صلبیت فوق العاده ای برخوردارند واز حداقل مصالح برای حداکثر استفاده سازه ای بهره می‌گیرند ]1[ سبکی و نصب سریع، چند منظوره بودن، تنوع در شکل 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 که استفاده روز افزون این نوع سازه‌ها را در دنیای علم و فن آوری توجیه پذیر می‌سازند ]2[ توسعه قابل توجه سازه‌های فضا کار مرهون تلاش و فعالیت مهندسان نخبه دنیا در اواخر قرن نوزدهم می‌باشد. ]3[
گر چه در ابتدا هدف از بکار گیری سازه‌های فضا کار بعنوان سازه‌هایی موقت بود ولی در عمل از آنها به عنوان سازه‌هایی دائمی‌استفاده شد و به انواع مختلف و با مصالح متفاوت در کشورهای گوناگون طراحی و اجرا گردید.
احتیاج به سازه‌های متحرک که به طور ساده و سریع نصب گردد و قابل حمل و نصب مجدد در مکانهای مورد نیاز باشد باعث پیدایش سازه‌های فضا کار باز شونده و جمع شونده شد که با رشد روز افزون استفاده از این نوع سازه‌ها بخصوص در کشورهای صنعتی توجه پژوهشگران و صنعت گران به این سازه‌ها افزایش یافت. ]6[ در کشور ما هر سال زلزله‌های مخرب و سیل‌های وایرانگر عده ای از هموطنانمان را بی خانمان می‌کند، زلزله زدگان و سیل زدگان نیاز مبرم به سر پناه دارند در این میان استفاده از این سازه‌ها می‌تواند کمک موثری در حفظ جان و مال این عزیزان داشته باشد، به غیر از این کاربردهای فراوان این نوع از سازه‌های فضایی تلاش روز افزون پژوهشگران و صنعت گران این مرز و بوم را می‌طلبد و امید آنست که آن چه در این سمینار ارائه می‌گردد، ذره ای هر چند کوچک در راه رشد و اعتلای کشور عزیزمان باشد.
1-2 تعریف سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده
یک سازه باز و جمع شونده تشکیل شده است از قطعات پیش ساخته یا المان‌هایی که می‌توانند باز و بسته شوند و در حالت‌های از پیش تعیین شده قرار بگریند ضمن این که توانایی تحمل بار را نیز دارند. ]4[
1-3 موارد کاربرد سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده
برای این که کاربردهای مختلف این نوع سازه‌ها را بررسی کنیم ابتدا باید موارد نیاز و همچنین مزایای آنها در مقایسه با انواع سازه‌ها مورد مطالعه قرار بگیرد و سپس کاربردهای مختلف آنها ذکر شود.
1-3-1 موارد نیاز به سازه‌های باز شونده و جمع شونده
سازه‌های باز شونده و جمع شونده زیر مجموعه ای از آن دسته از سازه‌ها هستند که به سرعت و سهولت قابل نصب بوده و می‌توان آنها را به راحتی برای استفاده مجدد جمع آوری کرد نیاز به چنین سازه‌هایی از زمان‌های قدیم وجود داشته است ]10[. یعنی از هنگامی‌که قبایل چادر نشین برای یافتن مرتع و چراگاههای بهتر از جایی به جایی دیگر نقل مکان می‌کردند سازه‌های کوچک وسبک و متراکم شده ای مانند سیاه چادرها، خیمه سرخ پوستان و چادر کروی عشایر چنین نیازی را بر آورده می‌کردند، اکثر این سازه‌ها با وصل کردن میله‌های راست ساده در روی زمین به یکدیگر نصب شده و با پارچه‌ها ی سخت پوشیده می‌شوند. باز کردن و نصب آنها برای ابعاد متوسط هر چند .وقت زیادی نمی‌گرفت اما به هر حال وقت گیر بود، مخصوصا در شرایط نامساعد آب وهوایی مشکل آفرین می‌نمود]12[
1-3-2 مزایای سازه‌های فضایی باز شونده و جمع شونده.
می‌توان بر اساس نحوه ساخت و استفاه مزایای زیر را برای این نوع سازه‌ها ذکر کرد
1- پیش ساخته بودن
2- سبک وکم حجم بودن
3- سهولت حمل ونقل
4- نصب سریع و آسان
5- عدم نیاز به نیروی متخصص و تجهیزات کم برای نصب و برچیدن سازه
6- قابلیت جمع آوری و انتقال و نصب مجدد
7- نوع در شکل و طراحی
8- قابلیت استفاده در ابعاد وانداره‌های مختلف
9- چند منظوره بودن
1-3-3 موارد استفاده
برخی از کاربردهای مورد انتظار برای این نوع سازه‌ها عبارتند از:
1- سرپناههای اضطراری
2- پل‌های اضطراری
3- ساختمان‌ها در نقاط پرت و دور دست
4- گنبدها و یا چلیک‌های کروی و سهموی ثابت و متحرک
5- پوشش‌های محافظتی موقت
6- جرثقیل‌ها، پله‌ها، برج‌ها، و دکل‌های باز و جمع شونده
7- داربست‌ها، قالب بندیها، اسکلت بندی یا آمارتور بندی برای سازه‌های دائمی
8- سر پناه به عنوان سایبان یا محافظ در برابر بارندگی
9- آنتن‌های بشقابی
10- اردوگاههای سبک وزن و سازه‌های تفریحی
11- دیوارهای جدا کننده یا سازه ای
12- درب‌ها و دریچه‌های ورود و خروج
13- گلخانه‌ها و سایر کاربردهای کشاورزی
14- بازو‌ها و اندامهای سیار
15- وسایل اسباب بازی
16- ابزارها و وسایل مکانیکی و صنعتی
17- صنایع هوا فضا
1-4 مکانیزم‌های مختلف در سازه‌های باز شونده و جمع شونده
به طور کلی می‌توان سازه‌های باز شونده و جمع شونده را از لحاظ مکانیزم و طرح اولیه به چند دسته تقسیم کرد که در زیر به آنها اشاره می‌کنیم.
1-4-1 مکانیزم‌های چتری
ایده و طرح این دسته از سازه‌ها بر اساس عملکرد چتر ساده باران می‌باشد و شامل یک پایه ثابت و یا متحرک بوده که گرد آ گرد آن گروهی از میله‌ها وجود داشته و بوسیله لغزاندن یک گره در امتداد پایه به سمت بالای آن باز می‌شود البته سازه‌های چتری دیگری نیز وجود دارند که با استفاده از مکانیزم‌های دیگر مانند مکانیزم المان قیچی سان (SLE) ساخته می‌شوند که به آنها مکانیزم چتری نمی‌گویند
1-4-2 مکانیزم المان‌های تا شونده مفصلی (زانویی)
این مکانیزم شامل میله‌هایی است که وقتی مکانیزم باز می‌شود مفصل‌هایی که دو میله را به هم متصل کرده اند طوری قفل می‌شوند که دو میله مانند قطعه پیوسته منفرد عمل کند
1-4-3 مکانیزم المان‌های قیچی سان
اصول کار این مکانیزم بر اساس عملکرد پانتو گراف می‌باشد، برای استفاده سازه ای از این مکانیزم باید آن را محدود نمود تا قابلیت باربری پیدا کنند و پایدار شود.
1-4-4 مکانیزم کشویی
در این مکانیزم اجزای سازه در حالت جمع شده بوسیله کشوهایی در یکدیگر فرو می‌روند و هنگام باز کردن المان‌ها یکی پس از دیگری و یا باهم از داخل یکدیگر خارج می‌شوند.
1-4-5 سازه‌های باد شده با هوا
این نوع سازه‌ها به دو شکل می‌توانند ساخته شوند در نوع اول بوسیله یک دمنده هوا، با فشار داخلی خیلی کم که برای افراد داخل سازه قابل توجه نمی‌باشد سازه در محل خود نگهداشته می‌شود نوع دوم سازه‌های هوایی باد شده هستند که دارای دو یا چند جدار می‌باشند ]3[
1-4-6 مکانیزم سازه‌های تا شونده صفحه ای
در این مکانیزم صفحات صلب در لبه‌های انتهایی خود با مفصل‌هایی به یکدیگر متصل شده اند و ابعاد و زوایای آنها طوری انتخاب می‌شوند که قابل جمع شدن در یک بسته و باز شدن بصورت مورد نظر باشند. ]7[
1-5 بافتار مختلف در سازه‌هایی باز شونده و جمع شونده
یک المان قیچی سان از دو میله مستقیم الخط که در نقطه‌های میانی (این نقطه لزوما وسط میله‌ها نخواهده بود) به یکدیگر مفصل شده اند تشکیل شده است که این میله‌ها در نقاط انتهای می‌توانند در جهات مختلف به صورت مفصلی به المان‌های قیچی سان دیگر متصل شوند بدین ترتیب می‌توان واحدهای جمع شونده و باز شونده کوچکی را ساخت که هر یک این واحدها می‌توانند به تنهایی باز شده و یا جمع شوند.
و...