Modeling of bending-torsion couplings in active-bending structures

پایان نامهModeling of bending-torsion couplings in active-bending structures

مدل سازی اتصالات پیچشی و خمشی در سازه های خمشی فعال
چکیده:

پوسته مشبک الاستیک یک ساختار آزاد است که عموماً دارای انحنای مضاعف است، اما از طریق تغییر شکل برگشت پذیر یک شبکه ساختاری منظم، شکل گرفته است. ساختن اشکال منحنی که به نظر می‌رسد بهترین‌ها را در هر دو سو ارائه می‌دهند: سازه‌های پوسته‌ای از نظر مکانیکی یکی از کارآمدترین سازه‌ها هستند در حالی که ساخت سازه‌های مسطح و متعامد بسیار کارآمدتر و اقتصادی‌تر از منحنی‌ها هستند. این توانایی برای “تشکیل فرم” به طور موثر در شرایط فعلی که مورفولوژی جزء غالب معماری مدرن است و به نظر می رسد پوسته ها نقطه عصبی برای اجراهای ساختمان هستند، اهمیت ویژه ای دارد. این مفهوم توسط فری اتو، معمار و مهندس سازه آلمانی ابداع شد که سالها تحقیق خود را بر روی پوسته های شبکه ای اختصاص داده است. در سال 1975 او مولتی هاله مانهایم را طراحی کرد، یک پوسته چوبی به مساحت 7500 متر مربع که امکان سنجی این فناوری را نشان داد و آن را برای مخاطبان گسترده ای معرفی کرد. با این حال، پس از این موفقیت بزرگ با وجود پتانسیل آنها، پروژه های بسیار کمی از این نوع ساخته شد. و به دلایلی، منابع تعهد شده در آن زمان، تکرارپذیری این آزمایش را برای پروژه های استانداردتر، به ویژه در سطح اقتصادی، نمی توانند تضمین کنند. علاوه بر این، تکنیک ها و روش های توسعه یافته توسط تیم اتو در دهه 1960 عمدتاً از بین رفته اند یا بر اساس رشته هایی هستند که به طور قابل توجهی تکامل یافته اند. اخیراً مواد جدیدی مانند مواد کامپوزیتی پدید آمده اند. آنها فراتر از محدودیت های مواد معمولی مانند چوب هستند و در تمام سطوح عملکرد فنی بسیار بهتری را برای این نوع کاربرد ارائه می دهند. در نهایت، لازم به ذکر است که چارچوب نظارتی نیز عمیقاً تغییر کرده است و ضوابط خاصی برای نفوذ نوآوری ها در صنعت ساختمان ایجاد کرده است. بنابراین، طراحی پوسته‌های شبکه‌ای برای معماران و مهندسان کنونی مطلبی به‌عنوان جدید مطرح می‌شود و با ناکافی بودن ابزارها و روش‌های موجود مقابله می‌کند. در این پایان نامه، که نشان دهنده گام مهمی در یک ماجراجویی تحقیقاتی شخصی است که در سال 2010 آغاز شده است، ما سعی می کنیم موضوع طراحی پوسته های شبکه الاستیک را با تمام پیچیدگی هایش در نظر بگیریم و به جنبه های نظری، فنی و سازنده بپردازیم. در بخش اول، بررسی کاملی از این موضوع ارائه می‌کنیم و یکی از دستاوردهای اصلی خود را به تفصیل ارائه می‌کنیم، کلیسای جامع بی دوام کرتیل، که در سال 2013 ساخته شده و هنوز در خدمت است. در بخش دوم، ما یک عنصر تیر گسسته اصلی با حداقل درجه آزادی را توسعه می‌دهیم که با مدل‌سازی خمش و پیچش در داخل اعضای پوسته شبکه با مقطع ناهمسانگرد سازگار است. غنی‌شده با گره‌های ساختگی که امکان مدل‌سازی دقیق‌تر پدیده‌های فیزیکی را که در اتصالات یا تکیه‌گاه‌ها رخ می‌دهند، می‌دهد. پیاده سازی عددی توسط چندین مورد آزمایشی معرفی و تایید می شود. اگرچه این عنصر به طور خاص برای مطالعه پوسته های مشبک الاستیک ایجاد شده است، می توان آن را در هر نوع مشکلی که در آن محاسبات واکنشی با استفاده از میله های الاستیک با در نظر گرفتن اتصال های صلب و پیچشی مورد نیاز است، به طور مفید استفاده کرد.

رمز فایل فشرده: canvas-school