تحقیق سازه های مشبک فضایی

سازه های مشبک محیط ی از اوایل قرن بیستم میلادی وقت ی که اولین نمونه های این نوع سازه ها در سال ۱۹۰۳ توسط الکساندر گراهام بل درست شد به عنوان گروهی از سازه ها که از مزیت سبک و مقاوم بودن نیز سرعت سهولت اجرا برخوردارند ، هماره با فرمهای متنوع برای عملکرده ای گوناگون مورد استفاده قرار گرفته اند . رفتار سه بعدی این سازه ها پیش تهیه و تولید بودن و امکان تولید انبوه آن سبب شد شبکه های فضای ی به عنوان یکی از تاثیر گذار ترینروش ها برای پوشش سقف ها اجرای ساختمانهای با دهانه های زیاد ، مورد تذکر معماران و مهندسان قرار گیرد .
%name تحقیق سازه های مشبک فضایی
پایان نامه مدیریت

انجام پایان نامه کامپیوتر,انجام پایان نامه کامپیوتر,انجام پایان نامه کامپیوتر

پیشرفت های حاصل از مطالعات طرحهای باکمینستر فولر منگرین هاوسن کنراد واچسمان ، استفان دوشاتیو یوشی کاتسو تسوبای پروفسور ماکوفسکی ، پروفسور هشیار نوشین پروفسور مامورو کاواگوچی ماتیو لوی تلاش سازندگانی که با ارائه توصیه ات جدید درباره شیوه تهیه و تولید اعضاء ، گره ها مدول ها امکان اجرای فرم های متنوع هندسی را فراهم ساختند ، سبب ابداع سیـستم های گوناگون سازه های مشبک فضای ی شد .
این پیشرفت ها و دستاوردها دریچه های ی را به روی معماران مهندسان جهت طراحی طراحی فرم های بدیع و نیز محاسبه دقیق این گروه از سازه ها گشود اجرای ساختمان هایی با ابعاد گوناگون ( از دهانه های کمتر از ۱۰ کمتر تا دهانه های بیش از ۲۰۰ متر ) را با پایدارترین اقتصادی ترینروش ها میسر ساخت و سبب توجه روز افزون به این روشها در طرحهای معماری و پروژه های بزرگ ساختمانی شد .
امروزه با توجه به مصرف روز افزون از سازهاي فضاكار و با بپدیدار شدن نرم افزار ها در عرصه مهندسي عمران (سازه) ، نوآوري هايي در زمينه طراحي و تولید و ساخت سازه هاي فضاكار صورت گرفته به نحوي كه امروزه در دنيا شاهد محبوبيت روزافزون اين نوع سازه ها هستيم اين محبوبيت ناشي از قابليت منحصر بفرد اين سازه ها است كه جمله است از پوشش دهانه هاي بزرگ به جلوه هاي زيبا ، وزن كم سادگي توليد سرعت نصب و… است . از طرفي با پيشرفت علم و تكنولوژي نيازها و خواسته هاي جديد در زمينه مهندسي سازه رخ داده است . علت ارزش بيشتري يافته باعث روي آوردن به سازه هاي پيش ساخـته شده است همچنين با افزايش جمعيت جوامع بشري علاقه به داشتن فضاهاي بزرگ بدون حضـور ستون هاي مياني از عبارت مراكز خريد سوپرماركت ها ، مساجد ، پل ها و سازه هايي كه در مدار زمين قرار مي گيرند نظير بشقاب مخابراتي اشاره كرد . اين نوع سازه ها بدليل اشكال بسيار متنوع از عبارت گنبدي چليكي قوسي شبكه اي مسطح دو يا چند لايه و …. داراي جذابيت زیاد می باشند .
امروزه با پيشرفت علوم و تكنولوژي نيازها خواسته هاي جديدي در زمينه مهندسي سازه رخ کرده است . علت زمان در تهیه و تولید سازه ها ارزش دوچندان يافته و اين امر گرايش به سازه هاي پيش تهیه و تولید را افزايش داده است همچنين با افزايش جمعيت بشري علاقه به داشتن فضاهاي بزرگ بدون ستون هاي مياني خواهان بسياري پيدا كرده است . در اين راستا از اوايل قرن حاضر تعدادي از متخصصين مجذوب قابليت هاي منحصر بفرد سازه هاي فضاكار گشته جواب بسياري از نيازهاي جديد را در اين سازه ها جسته اند اما به نتايج بسيار مثبتي نيز دست يافته اند . با انتشار اين نتايج روز به روز اين عرصه با اقبال بيشتري مواجه گرديد به گونه اي كه با گذشت چندين دهه هنوز هم بررسي سازه هاي فضاكار در كانون متخصصين و دانشجويان قرار دارد. در اين مقاله منظور از جمله سازه فضاكار سيستم هاي اسكلت فلزي بوده كه از بافت تعدادي زيادي المان مدول با شكلهاي استاندارد به يكديگر تشكيل مي شوند و نهايتا يك سيستم سبك با صلبيت زياد را ايجاد مي كنند . سازه هاي فضاكار در اشكال بسيار متنوعي تولید و ساخته مي شوند كه مهمترين آنها عبارتند از : شبكه هاي مسطح دو يا چند لايه چليك ها گنبدها قوس ها . همچنین اين ، سازه هاي فضاكار داراي بافتار متنوعي نيز مي باشند . بدين ترتيب كه با تغيير در آرايش المان ها مي توان ساختار جديد ايجاد كرد و بديهي است كه كارايي هر ساختار بايد در مقايسه با ساختار های ديگر سنجيده شود . مثالهاي متعددي از سازهاي فضاکاری كه در دنيا ايران تولید و ساخته شده است وجود دارد ؛ استاديوم هاي ورزشي ، مراكز فرهنگي ، سالن هاي اجتماعات ، مراكز خريد ايستگاه هاي قطار آشيانه هاي هواپيما ها ، مراكز تفريحي ، برجهاي راديويي و …..
به سازه اي كه معمولا رفتار سه بعدي داشته باشد به طوريكه به هيچ ترتيبي نتوان رفتار كلي آن را با استفاده از يك يا چند مجموعه مستقل دوبعدي تقريب زد سازه فضاكار ناميده مي شود . با اين تعريف طيف وسيعي از سازه ها يعني حتي برخي از قوس ها و گنبدهاي آجري قدیم نيز جزو سازه هاي فضاكار محسوب مي شوند ، اما در اينجا منظور سازه هاي سه بعدي ویِژگزینشه هستند كه اکثرا داراي اعضاي مستقيم با اتصالات صلب مفصلي مي باشند.
هندسه شبکه های فضای ی :

معماران و احتمـا لا بیش از آنها مهندسان ، جهت پوشش دهانه های مختلف به سازه های مسطح از قبیل خرپاها تیرها قاب های مسطح فکر می کنند . دراکثر موارد در صورتیکه طراحی به صورت سه بعدی انجام شود و جهت دهانه های مبوسیله و دهانه های بلند از سازه های فضای ی استفاده شود ویژگی ها ی بیشتری بدست می آید . این کار به ویژه در شرایطی که ساختمان تخت تاثیر بارهای نقطه ای سنگین و بارهای متمرکز قرار داشته باشد صادق است .
در واقع تمام سازه ها سه بعدی و دارای طول ارتفاع و ضخامت اند . چنانچه چه تیرها و خرپاهای مسطح رفتار سازه ای دوبعدی دارند ، اما این عناصر سازه ای به طور کلی در صفحه در مساوی بارهای وارده پایداری می کنند . در چنین سازه های آسان ای عاقلانه نیست که پایداری آنها در سه بعد را فراموش کنیم . برای مثال در تیرها و خرپاهای تحت خمش با بیشتر شدن دهانه ارتفاع زیادتری ضروری است در نتیجه تمایل ناحیه فشاری برای کمانش در جهت عمود بر صفحه قایم افزایش می یابد . برای نقابله با چنین مسئله ای بایستی مهاربند های جانبی در ناحیه فشاری پیش بینی شود . شاید یک سیسـتم متشکل از تیرهای موازی با مهاربندهای عمود بر دهانه ، جهت بهره بردن از ویژگی ها ی رفتار سازه ای سه بعدی که در زیر توضیح داده می شود مناسب تر باشد . به طبیعت صفحه ای تیرها و خرپاهای منفرد ، این نوع سازه ها بایستی جهت تامین پایداری کافی در مساوی انواع بارهای نقطه ای و نیروهای وتحرکی که به آنها وارد می شود طراحی شوند . پایداری تیرها خرپاها با برخي تغییرات در مهاربندی جانبی و یا توزیع بار بین تیرهای مجاور تامین می شوند . چنین سیسـتم ی سازه سه بعدی را به وجود می آورد که در آن بارها سریع در سیـستم سه بعدی توزیع می شوند . همه اعضاء در پایداری در مساوی بارهای وارده شرکت می کنند ، مگر آنکه بار بر روی تکیه گاه یا در نقطه ای نزدیکی تکیه گاه وارد شود .
چرا سازه هایی با رفتار دوطرفه
برای معین کردن اینکه چرا از سازه هایی با رفتار دوطرفه مصرف می کنیم ، می توان بر روی یک مثال آشنا در منازل مسکونی تامل کرد . در روکش بافته شده مشبکی که اکثرا برای چهارپایه ها یا مراقبت پشتی صندلی ها بکار می رود ،چنانچه نوارهای شبکه تنها در یک جهت بکار رفته باشد ، بار وارده بر نوار سبب افت در آن خواهد شد و بار فقط به دو طرف قاب تکیه برخي وقتها انتقال پیدا خواهد کرد . ولی چنانچه نوارهای شبکه در دو جهت عمود بر هم بافته شده باشند ، نوار بارگذاری شده توسط بقیه نوارها نگه داشته می شود . این کار افت نوار بارگذاری شده را کاهش می دهد بار وارده را در تمام پارت های قاب تکیه بعضی وقتها توزیع می نماید . در حالت دوم هر نوار به تنهایی تحمل تمام بار وارد شده را ندارد احتمالا سازه سبک تری جهت نگهداری قاب بکار رود . مزیت دیگر آن این است که چنانچه یکی از نوارها پاره شود هنوز صندلی به عنوان یک کل می تواند بار را تحمل نماید .

زمانی که دهانه سازه بیش از ۱۰ متر شود استفاده از اعضای تیر در شبکه تک لایه ای اقتصادی نیست و خرپاهای با جان باز یا شبکه های ویرندیل احتمال دارد جایگزین تیرهای توپر شود . در این صورت سازه از دو شبکه موازی افقی که با یک الگوی عمودی یا مایل از اعضای جان واقع در بین دو صفحه شبکه به نیز متصل شده اند ، تشکیل می شود . این سازه سه بعدی به صورت کلی به عنوان شبکه های دو لایه یا شبکه های فضای ی معرفی می شود همچنین بسته به نوع مهاربندی بین دو لایه روش های اتصال اعضاء به عنوان قاب محیط ی یا خرپای محیط ی شناخته می شوند . شبکه های دو لایه توانایی تقسیم و حمل بار در تمام سازه است به عنوان یکی از کاراترین سبک ترین سیستم های سازه ای شناخته می شوند . (شکل ۱ و شکل ۲ )
جمله قاب فضای ی بیشتر بوسیله معماران مهندسان جهت شرح انواع گوناگونی از شبکه های دو لایه ای که حتی شاید بارها را توسط رفتارهای سازه ای کاملا مفرق ی حمل کنند بکار می رود . انواع شبکه های قاب محیط ی به شرح زیر است :
۱شبکه های دولایه با اعضای مایل جان مانند آنچه در شکل ۳ نشان داده شده است .
۲شبکه های دولایه بدون اعضای مایل جان ، مانند شبکه ای که تنها با اعضای عمودی و افقی جان در شکل ۴ نشان داده شده است .
همين طور سازه هاي فضا كار از نظر اسمي به سه گروه تقسيم مي شوند :
۱- سازه هاي فضا كار شبكه اي ‘lattice space structures’
كه حاوی المانهاي طولي معم ولی جدا از هم است
۲- سازه هاي فضا كار پيوسته ‘continuous space structures’
كه حاوی اجزايي مانند دالها پوسته ها جلد ها مي شود .
۳- سازه هاي فضا كار دو وجهي ‘biform space structures’
كه حاوی تركیبي از اجزاي جدا و پيوسته است .
نمونه هاي مختلف سازه هاي فضاكار سازه هايي می باشند كه در استاديوم هاي ورزشي، سالن هاي ورزشي و مجتمع هاي فرهنگي، مراكز بزرگ خريد ، آشيانه هواپيماها ايستگاه راه آهن ، برجهاي انتقال نيرو … تولید و ساخته شده اند .
سازه هاي فضاكار بلحاظ خصوصياتشان قدرت معین ات هندسي تيرهاي مشبك فضايي ، خصوصا خانوادگي با حلقه هاي به هم پيوسته گنبد ها در حال حاضر مورد توجه ویِژگزینشه قرار گرفته اند .
اما تقسیم بندی قابل درک تر این سازه ها به شرح ذیل است :
الف) شبكه هاي تخت : به تركيب يك سيستم يك چند وجهي با لايه هاي واحد شبكه گفته مي شود . شبكه مسطح تركيبي از يك دو وجهي كه با تيرهاي واحد متصل شده است مي باشد . شبكه هاي تخت مي توانند داراي يك دو سه حتي چند لايه باشند ، ولي بيشتر به صورت دو لايه مورد مصرف قرار مي گيرند. شبكه هاي دولايه از دو صفحه موازي كه بوسيله عناصري به متصل گرديده اند تشكيل مي شوند . يك نمونه استفاده از اين شبكه ها در آشيانه هواپيما است . زماني كه اعضا در شبكه دولايه طويل شوند جهت جلوگيري از خطركمانش كردن از شبكه هاي سه لايه استفاده مي شود و با توجه به اينكه نيمي از هزينه هاي سازه هاي فضاكار را پيوندها تشكيل مي دهند اين نوع سازه ها اکثرا غير اقتصادي است . نكته ديگري كه در طراحي شبكه هاي دولايه اكثر سازه هاي فضاكار بايد در نظرگرفت اين است كه جهت توزيع بهتر نيرو و كششي شدن آن ستون ها در داخـل شبكه قرار مي گيرند ستون به چند گره متصل شود و بهتر است جهت توزيع منظم نيرو در سازه ها در اطراف كنسول داشته باشيم .
ب) شبكه هاي چلیك : به شبكه اي كه در يك جهت داراي انحنا باشد ، چليك مي گويند . اين سازه بيشتر براي پوشش سطوح مستطيلي دالان مانند استفاده شده و بعضا فاقد ستون مي باشند روي لبه هاي چليك كه به تكيه گاه متصل است ، قرار مي گيرند . چليك ها داراي محور مي باشند . چنانچه چليك يك لايه باشد اتصالات به شكل صلب است . چليك ها اکثرا به شكل تركيبي استفاده مي شوند و تيركمري نقش تركيب كردن چليك ها به يكديگر را بازي مي كنند . نكته اي كه در طراحي اين نوع سازه ها بايد در نظرگرفت اين است كه انتهاي چليك بايد قوي باشد اين تقويت را مي شود بوسيله تير ، و تيروستون شكل خورشيدمانند انجام داد . انواع چليك ها عبارتند از : چليك اريبي چليك لاملا با مقاطع بيضي گونه ، سهمي گون ، هذل ولی گون ….. .
اگر شبكه اي در دو جهت داراي انحنا باشد گنبد ناميده مي شود . شايد رويه يك گنبد بخشي از يك كره يك مخروط با اتصال چندين رويه باشد . گنبدها سازه هايي با صلبيت بالا مي باشند جهت دهانه هاي زياد بزرگ تا حدود ۲۵۰ متر مورد مصرف قرار مي گيرند . ارتفاع گنبد بايد بزرگتر از ۱۵% قطر پايه گنبد باشد . گنبدها داراي مركز هستند . از انواع گنبدها مي توان گنبد از نوع دنده اي اشاره كرد كه در صورتيكه تعداد دنده ها زياد باشد بايد به مسئله شلوغي اعضا در راس گنبد توجه شود كه براي اجتناب از اين مسئله خوبتر است كه برخي از دنده هاي نزديك راس حذف شود . گنبد ديگري به نام اشفدلر ( مهندس آلماني ) وجود دارد كه تعداد زيادي از اين نوع گنبدها بعد از قرن ۱۹ بوسیله اشفدلر ديگـران تهیه و تولید شده است . از ايرادات اين گنبد مي توان به مسئله شلوغي اعضا در راس اشاره كرد ، كه براي حل اين مشكل همان راه حل بالا ارائه مي شود . نمونه ديگر از گنبدها ، گنبد لاملا است . اين گنبد را مي توان به نوعي تركيبي از يك چند حلقه كه با يكديگر متقاطع هستند ، دانست . از نمونه ديگر گنبدها مي توان به گنبدهاي ديامتيك گنبدهاي حبابي ژئودزيك اشاره كرد. اتصالات در گنبدهاي دنده اي و اشفدلر حتمـا صلب هستند . از لحاظ پخش مرتب نيرو گنبدهاي ژئودزيك ، ديامتيك حبابي زياد مناسب می باشند .

برچسب ها

ممکن است به این موارد نیز علاقه مند باشید:

0 دیدگاه در “تحقیق سازه های مشبک فضایی”

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوپروب close
بک لینک