آنالیز مصالح مختلف در بهبود عملکرد سازه ای پوسته های خم فعال با تحلیل یک نمونه انتخابی از پوسته های مشبک
الموضوعات : معمار شهر
سحر صادقي
1
()
morteza rahbar
2
(دانشکده معماری علم و صنعت ، تهران ، ایران)
کتایون تقی زاده آذری
3
(گروه تکنولوژی معماری، دانشکده معماری، دانشگاه تهران، تهران، ایران)
حسین ذبیحی
4
(مدیر گروه رشته شهرسازی دانشگاه علوم و تحقیقات تهران.)
الکلمات المفتاحية: مصالح, خم فعال, پوسته مشبک, هندسه, مدلسازی الگوریتمیک,
ملخص المقالة :
سازه های پوسته ای مشبک یکی از انواع سازه های خم فعال است که از شبکه ای از عناصر پیوسته با پوسته های منحنی دوگانه تشکیل شده است. لذا هدف از این مقاله تاثیر مصالح مختلف با انتخاب یک نمونه از پوسته های مشبک در بهبود عملکرد سازه ای آنها میباشد که بدین منظور ابتدا هندسه پوسته انتخابی به کمک برنامه گرسهاپر مدلسازی شده و سپس با استفاده از نرم افزار مدلسازی فیزیک کانگرو و کارامبا در یک مرحله تکرارشونده هم زمان، به تحلیل ملاحظات مکانیکی و هندسی پرداخته شده است. در نمونه منتخب با کمک روش کمی تحلیلی در نرم افزار کارامبا محاسبه تنش ها انجام می شود و سپس با درنظر گرفتن متغیر مصالح با ضخامت و ابعاد یکسان که دارای مقطع مستطیلی است ، به بررسی میزان جابه جایی در تحمل نیروها و تنش های داخلی که به دلیل تغییر وزن سازه به وجود آمده و به طبع آن میزان مدول یانگ به حداقل میانگین خود رسیده مراحل طی شده است. بدین ترتیب به این نتیجه می توان دست یافت که از بین شش خانواده مختلف مصالح نظیر: استیل، چوب، بتن، فولاد، کامپوزیت و پلیمرها بسته به نوع دسترسی و امکانات در هر کشور ، سازه های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه و سازه های چوبی بهترین عملکرد سازه ای را برای ساخت پوسته های مشبک دارا می باشند
[1]. Chilton, John. 2000. The Engineer’s Contribution to Contemporary, Architecture: Heinz Isler. London: Thomas Telford. Otto, Frei. 2005. Frei Otto: Complete Works: Lightweight Construction, Natural Design, edited by Winfried Nerdinger. Basel: Birkhäuser.
[2]. Pillwein S, Leimer K, Birsak M & Musialski P, "On elastic geodesic grids and their planar to spatial deployment".2020, preprint arXiv:2007.00201.
[3]. Hillersøy Dyvik S, Manum B & Rønnquist A, “Gridshells in Recent Research—A Systematic Mapping Study ".2021, Appl. Sci. 2021, 11(24)
[4]. Liddell I, "Frei Otto and the development of gridshells. Case Studies in Structural Engineering" ,2015, 4, 39-49.
[5]. JIANG, YANG, 2015. FREE Form finding of grid shell structure, Master of Science in Civil Engineering in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign.
[6]. Moore F, "Understanding the behavior of structures", (M. Golabchi, translator) Tehran: Tehran University Press, 2007, 213.
[7]. Du Peloux L, Baverel O, Caron J.-F & Tayeb F, "From shape to shell: a design tool to materialize freeform shapes using gridshell structures, 2013, 84.
[8]. Du Peloux L, Tayeb F, Baverel O, Caron J, 2016, Construction of a Large Composite Gridshell Structure: A Lightweight Structure Made with Pultruded Glass Fibre Reinforced Polymer Tubes, Structural Engineering International 26(2):160-167
[9]. Kookalani S, Aung HT,2023, GFRP Elastic Gridshell Structures: A Review ofMethods, Research, Applications, Opportunities, and Challenges, Journal of Civil Engineering and Materials Application, 7(2): 71-94
[10]. Golabchi M & Taghizadeh K, "Skins and folded sheet structures". Tehran: First edition, Tehran University Press, 2011, 78-80. (in Persian)
[11]. Douthe C, Baverel O, Caron J. "Form-finding of a grid shell in composite materials", Journal-International association for shell and Spatial Structures. 2006; 150:53
[12]. Gengnagel C, Lafuente E,"Active Bending in Hybrid Structures", Conference Paper Conference Proceedings IABSE - IASS Symposium Departement of Structural Design and Technology [KET] Faculty of Architecture, University of the Arts Berlin, Taller Longer, Lighter, London 2014.
[13]. Kinappers J & Shepherd P, "Structural form finding using zero-length springs with dynamic mass". 2011.
[14]. Lionhard J, Alpermann H, Gengnagel C, Knippers J, Active bending, a review on structures where bending is used as a self-formation process. International Journal of Space Structures. 2013;28(3-4):187-96.
[15]. Lienhard J, Alpermann H, Gengnagel C and Knippers J, "Active Bending, a Review on structures where bending is used as a self formation process", IASS-APCS Symposium 2012, From Spatial Structures to Space Structures, Seoul 2012.
[16] Schleicher, Simon. 2015. “Bio-Inspired Compliant Mechanisms for Architectural Design: Transferring Bending and Folding Principles of Plant Leaves to Flexible Kinetic Structures.” PhD Dissertation, University of Stuttgart.
[17]. Collins M, Cosgrove T, "A Review of the State of the Art of Timber Gridshell Design and Construction", Department of Civil Engineering and Materials Science, University of Limerick, 2016, 261.
[18]. Taghizadeh K, "Criticism and introduction of deconstruction architecture (with a review of the works of Zaha Hadid, Peter Eisenman and Frank Gehry)", Tehran University Press, Tehran, 2012, 98-100. (in Persian)
[19]. Adriaenssens S, Block P, Veenendaal D, Williams C, Shell Structures for Architecture: Form Finding and Optimization: Taylor & Francis; 2014,174-175.
[20]. Bendsoe M.P, Ben-Tal A & Zowe J, "Optimization methods for truss geometry and topology design". Structural optimization,1994, 7(3): 141-159.
[21]. Bendsoe M. P & Sigmund O,"Topology optimization: theory, methods, and applications", Springer Science & Business Media, 2013, 258.
[22]. Block Ph & Veenendaal D, "Shell Structures for Architecture", Sigrid Adriaenssens & Chris Williams, London 2014
[23]. Bulenda T & Knippers J, "Stability of grid shells. Computers & Structures", 2001,79(12): p. 1161-1174.
[24]. Celina P, "Past and Future of Grid Shell Structures", Massachusetts: Massachusetts institute of technology, 2007.
[25]. Chilton J, "Spatial Mesh Structures", translated by Mahmoud Golabchi, Tehran University Press, 2016, 165-168. (in Persian)
[26]. Eshghi K, Karimi Nasab M, "Analysis of Algorithms and Design of Metaheuristic Methods", Sharif University Publications; 2015, 24-26. (in Persian)
[27]. Fazel A, "structural design and optimization of grid shell structures based on evolutionary genetic algorithm", University of Tehran, 2012, 192-194. (in Persian)
