سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده

فهرست مطالب
فصل اول
1-1 مقدمه    1
1-2 تعريف سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده    2
1-3 موارد كاربرد سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده    2
1-3-1 موارد نياز به سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده    2
1-3-2  مزاياي سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده.    2
1-3-3 موارد استفاده    3
1-4 مكانيزم‌هاي مختلف در سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده    4
1-4-1 مكانيزم‌هاي چتري    4
1-4-2 مكانيزم المان‌هاي تا شونده مفصلي (زانويي)    5
1-4-3 مكانيزم المان‌هاي قيچي سان    5
1-4-4 مكانيزم كشويي    5
1-4-5 سازه‌هاي باد شده با هوا    6
1-4-6 مكانيزم سازه‌هاي تا شونده صفحه اي    6
1-5 بافتار مختلف در سازه‌هايي باز شونده و جمع شونده    6
1-5-1 سازه‌هاي خطي    7
1-5-2 شبكه‌هاي تخت    7
1-5-3 شبكه‌هاي بلوري    7
1-5-4 چليك استوانه اي با نقش دو طرفه    8
1-5-5 چليك استوانه اي با نقش سه طرفه    9
1-5-6 گنبدهاي كروي با نقش دو طرفه    9
1-5-7 گنبدهاي كروي با نقش سه طرفه    10
1-5-8  گنبدهاي كروي با المان‌هاي قيچي سان 3 لولايي    10
1-5-9 گنبدهاي كروي ژئودزيك    11
1-5-10 ساير انواع سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده    11
1-6 طرح گره‌ها و اتصالات و روش‌هاي باز و بسته كردن سازه    11
1-7 تاريخچه سازه‌هاي فضا كار باز و جمع شونده    12
1-8 نمونه‌هايي از سازه‌هاي جمع شونده و باز شونده از سراسر دنيا    12
2-1 طراحي هندسي سازه هاي فضايي بازشونده وجمع شونده    16
2-1-1  اصول كلي و روابط هندسي    16
2-1-2 طراحي هندسي در شبكه‌هاي فضايي تخت مشكل از واحدهاي چند ضلعي منتظم    17
2-2  رفتار سازه هاي باز شونده و جمع شونده در مرحله باز و بسته شدن    23
2-2-1  بررسي پارامترهاي هندسي موثر بر رفتار سازه در حين باز و بسته شدن    23
2-2-2 تغييرات كميت‌هاي سازه اي در حين جمع شدن سازه    26
2-2-3  پارامترهاي موثر بر رفتار غير خطي سازه در حين باز شدن    27
2-3 تحليل و طراحي    32
2-3-1 روند آناليز ماتريسي سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده    32
2-3-2 روند طراحي سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده    39
2-3-3 طرح المان‌هاي كابل و ميله    39
2-3-4 طرح المان‌هاي قيچي سان    40
2-4 بهينه يابي سازه هاي بازشونده و جمع شونده    41
2-4-1  فرآيند طراحي بهينه    41
2-4-2  رابطه سازي مسائل بهينه يابي    41
2-4-3  رابطه سازي سازه فضا كار باز شونده و جمع شونده    42
2-4-4 متغيرهاي از پيش تعيين شده    43
2-4-5 متغيرهاي طراحي    43
2-4-6  تابع هدف    43
2-4-7  قيدهاي طراحي    43
2-4-8  نمودار جريان بهينه ياي وزن سازه تاشو    45
2-4-9  روش‌هاي نو در بهينه سازي    45
2-4-9  روش‌هاي نو در بهينه سازي    46
2-5 كارهاي آتي و زمينه‌هاي تحقيق آينده    47
منابع    48





1-1 مقدمه
سازه‌هاي فضايي را مي‌توان به عنوان برگي بر گرفته از طبيعت دانست، فرم‌هاي طبيعي از صلبيت فوق العاده اي برخوردارند واز حداقل مصالح براي حداكثر استفاده سازه اي بهره مي‌گيرند ]1[ سبكي و نصب سريع، چند منظوره بودن، تنوع در شكل و طرح عدم نياز به نيروي زياد در مراحل نصب و برچيدن، سهولت حمل ونقل، قابليت استفاده در ابعاد ودهانه‌هاي مختلف و ... از جمله عواملي مي‌باشند كه استفاده روز افزون اين نوع سازه‌ها را در دنياي علم و فن آوري توجيه پذير مي‌سازند ]2[ توسعه قابل توجه سازه‌هاي فضا كار مرهون تلاش و  فعاليت مهندسان نخبه دنيا در اواخر قرن نوزدهم مي‌باشد. ]3[
گر چه در ابتدا هدف از بكار گيري سازه‌هاي فضا كار بعنوان سازه‌هايي موقت بود ولي در عمل از آنها به عنوان سازه‌هايي دائمي‌استفاده شد و به انواع مختلف و با مصالح متفاوت در كشورهاي گوناگون طراحي و اجرا گرديد.
احتياج به سازه‌هاي متحرك كه به طور ساده و سريع نصب گردد و قابل حمل و نصب مجدد در مكانهاي مورد نياز باشد باعث پيدايش سازه‌هاي فضا كار باز شونده و جمع شونده شد كه با رشد روز افزون استفاده از اين نوع سازه‌ها بخصوص در كشورهاي صنعتي توجه پژوهشگران و صنعت گران به اين سازه‌ها افزايش يافت. ]6[ در كشور ما هر سال زلزله‌هاي مخرب و سيل‌هاي وايرانگر عده اي از هموطنانمان را بي خانمان مي‌كند، زلزله زدگان و سيل زدگان نياز مبرم به سر پناه دارند در اين ميان استفاده از اين سازه‌ها مي‌تواند كمك موثري در حفظ جان و مال اين عزيزان داشته باشد، به غير از اين كاربردهاي فراوان اين نوع از سازه‌هاي فضايي تلاش روز افزون پژوهشگران و صنعت گران اين مرز و بوم را مي‌طلبد و اميد آنست كه آن چه در اين سمينار ارائه مي‌گردد، ذره اي هر چند كوچك در راه رشد و اعتلاي كشور عزيزمان باشد.
1-2 تعريف سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده
يك سازه باز و جمع شونده تشكيل شده است از قطعات پيش ساخته يا المان‌هايي كه مي‌توانند باز و بسته شوند و در حالت‌هاي از پيش تعيين شده قرار بگريند ضمن اين كه توانايي تحمل بار را نيز دارند. ]4[
1-3 موارد كاربرد سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده
براي اين كه كاربردهاي مختلف اين نوع سازه‌ها را بررسي ‌كنيم ابتدا بايد موارد نياز و همچنين مزاياي آنها در مقايسه با انواع سازه‌ها مورد مطالعه قرار بگيرد و سپس كاربردهاي مختلف آنها ذكر شود.
1-3-1 موارد نياز به سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده
سازه‌هاي باز شونده و جمع شونده زير مجموعه اي از آن دسته از سازه‌ها هستند كه به سرعت و سهولت قابل نصب بوده و مي‌توان آنها را به راحتي براي استفاده مجدد جمع آوري كرد نياز به چنين سازه‌هايي از زمان‌هاي قديم وجود داشته است ]10[. يعني از هنگامي‌كه قبايل چادر نشين براي يافتن مرتع و چراگاههاي بهتر از جايي به جايي ديگر نقل مكان مي‌كردند سازه‌هاي كوچك وسبك و متراكم شده اي مانند سياه چادرها، خيمه سرخ پوستان و چادر كروي عشاير چنين نيازي را بر آورده مي‌كردند، اكثر اين سازه‌ها با وصل كردن ميله‌هاي راست ساده در روي زمين به يكديگر نصب شده و با پارچه‌ها ي سخت پوشيده مي‌شوند. باز كردن و نصب آنها براي ابعاد متوسط هر چند .وقت زيادي نمي‌گرفت اما به هر حال وقت گير بود، مخصوصا در شرايط نامساعد آب وهوايي مشكل آفرين مي‌نمود]12[
1-3-2  مزاياي سازه‌هاي فضايي باز شونده و جمع شونده.
مي‌توان بر اساس نحوه ساخت و استفاه مزاياي زير را براي اين نوع سازه‌ها ذكر كرد
1- پيش ساخته بودن
2- سبك وكم حجم بودن
3- سهولت حمل ونقل
4- نصب سريع و آسان
5- عدم نياز به نيروي متخصص و تجهيزات كم براي نصب و برچيدن سازه
6- قابليت جمع آوري و انتقال و نصب مجدد
7- نوع در شكل و طراحي
8- قابليت استفاده در ابعاد وانداره‌هاي مختلف
9- چند منظوره بودن
1-3-3 موارد استفاده
برخي از كاربردهاي مورد  انتظار براي اين نوع سازه‌ها عبارتند از:
1-  سرپناههاي اضطراري
2-  پل‌هاي اضطراري
3-  ساختمان‌ها در نقاط پرت و دور دست
4- گنبدها و يا چليك‌هاي كروي و سهموي ثابت و متحرك
5- پوشش‌هاي محافظتي موقت
6-  جرثقيل‌ها، پله‌ها، برج‌ها، و دكل‌هاي باز و جمع شونده
7- داربست‌ها، قالب بنديها، اسكلت بندي يا آمارتور بندي براي سازه‌هاي دائمي‌
8- سر پناه به عنوان سايبان يا محافظ در برابر بارندگي
9- آنتن‌هاي بشقابي
 
شكل 1-2-1 نمونه اي از آنتن هاي بشقابي [5]
10- اردوگاههاي سبك وزن و سازه‌هاي تفريحي
11- ديوارهاي جدا كننده يا سازه اي
12- درب‌ها و دريچه‌هاي ورود و خروج
13- گلخانه‌ها و ساير كاربرد‌هاي كشاورزي
14- بازو‌ها و اندامهاي سيار
15- وسايل اسباب بازي
16- ابزارها و وسايل مكانيكي و صنعتي
17-  صنايع هوا فضا