بررسی پایداری سازه‌های فضاکار فرم آزاد سه گنبدی شبکه‌ای تک‌لایه با نوانش مثلثی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز

چکیده

     برای پوشش فضاهای بزرگ و عمومی، سازه ­های بسیاری با فرم ­های ابتکاری با عنوان "فرم آزاد" طراحی شده­ اند و از طریق تعامل بین ملاحظات فنی سازه ­ها و حس هنری طراحان ایجاد شده ­اند. فرم­ های آزاد افقی از خلاقیت و نوآوری را برای طراحان فراهم کرده ­اند، لذا امروزه کاربرد این نوع سازه ­ها افزایش یافته است. ناپایداری یک مسئله مهم و محدودکننده میزان بارگذاری و تغییرشکل سازه­ های با دهانه وسیع و تعداد اعضای زیاد است که نقش اساسی در طراحی سازه ­های فرم آزاد دارد. در این پژوهش رفتار پایداری سازه­ های فضاکار فرم آزاد سه گنبدی تک ­لایه با نوانش (Novational) مثلثی موردمطالعه قرار می­ گیرد. جهت صحت­ سنجی مدل­سازی عناصر محدود در نرم ­افزار ABAQUS، نتایج نمونه­ های آزمایشگاهی و عددی با نتایج مدل عناصر محدود مورد مقایسه قرار گرفته است. مدل ­های این مطالعه پس از تاشه پردازی و بارگذاری، طراحی و سپس جهت تحلیل پایداری با در نظر گرفتن غیرخطی ­های هندسی و مصالح به نرم ­افزار ABAQUS منتقل شده و تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفته ­اند. در مدل­ هایی که در تحلیل پایداری آن ­ها ناپایداری نقطه دوشاخگی مشاهده شد، جهت به­ دست آوردن مسیر صحیح تعادل از اعمال ناکاملی هندسی اولیه با روش مود ناکاملی انطباق ­پذیر تعمیم‌یافته به ­عنوان یک روش مناسب استفاده شده است. نتایج تحلیل پایداری مدل های موردبررسی در این پژوهش نشان می­ دهند که مودهای پایین کمانش تأثیر اندکی در کاهش بار حدی دارند، همچنین در تمامی مدل­ ها مکانیزم خرابی از نوع خرابی کلی و بارگذاری نامتوازن در جهت محور y بحرانی‌ترین الگوی بارگذاری می­ باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation into the Stability Behavior of Single-Layer Triple Domes Free-Form Reticulated Space Structure (Triangular Novation)

نویسندگان [English]

  • Mozhgan Valinezhad
  • Karim Abedi
Faculty of Civil Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Free form surfaces are referred to as a combination of double-curved surfaces, which are not necessarily a combination of common geometric shapes such as cubic, spherical and elliptic shapes or a combination of them (Tian, 2004). Two types of instability occur in space structures: limit point instability and bifurcation point instability. The structures that exhibit bifurcation point instability, have more sensitivity to geometric imperfection (in particular the type of node deviation) than limit point instability. Therefore, it is necessary to investigate the sensitivity to imperfection in these structures, particularly single layer dome structures. So far, no research has been conducted on triple domes free form space structures. Therefore, in the present paper, the numerical finite element method is used to analyze and study the instability behavior of triple domes free form single-layer space structure.  In this research, the approximate-perturbed method and the method of generalized conformable imperfection mode were used to implement imperfection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Free-form
  • Generalized conformable imperfection mode
  • Triple domes
  • Geometric imperfection
  • Space structure
آیین ­نامه سازه ­های فضاکار، نشریه 400، 1389".
اخلاصی ا، امیر م ح، "قابلیت سازه ­های فضایی در یکی نمودن سازه و معماری (با رویکرد به روند طراحی ساختمان ­های فرم آزاد)"، سومین کنفرانس ملّی سازه­ های فضاکار، 1390.
توری م، ندافیان ح، مسعودی ا، شهبازی ی، چناقلو م، "مقایسه و ارزیابی فرم، ساختار و مشکلات ساخت­ پذیری سازه­ های فضاکار فرم آزاد پیوسته و مشبک"، چهارمین کنفرانس ملّی سازه­ های فضاکار، 1390.
موسوی س م ع، "بررسی رفتار پایداری سازه­ های فضاکار مشبک فرم آزاد دو گنبدی"، پایان­نامه دکتری، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، ایران، 1394.
ANDRÉS OA, “About the freedom of free forms”, International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2009, Valencia.
Rene Motro and M.Bagnéris “Structural morphology and free form design”, International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2007.
Jun Y, Yaming L, Jiachun C, “Research on Design of structure for Heixiazi Island Greenhouse”, Proceedings of the IASS-SLTE 2014 Symposium “Shells, Membranes and Spatial Structures: Footprints”, 15 to 19 September 2014, Brasilia, Brazil, 2014.
Botzheim B, Gidófalvy K, Kikunaga PE, Szollár A, Reith A, “Performance-oriented Design Assisted by a Parametric Toolkit-Case study”, presented at the CAADence in ArchitectureAt: Budapest / Hungary, 2016.
Knippers J, HELBIG T, “The Frankfurt ZEIL grid shell”, In Symposium of the International Association for Shell and Spatial Structures (50th. 2009. Valencia). Evolution and Trends in Design, Analysis and Construction of Shell and Spatial Structures: Proceedings, 2010.
Nooshin H, Moghimi M, “Formex formulation of freeform structural surfaces”, Asian Journal of Civil Engineering,2007, 8, 459-469.
Abedi K, “Propagation of local instabilities in braced domes”, PHD Thesis, University of Surrey, 1997.