طراحی سازه تنسگریتی برای کاربری سقف مسطح

سازه¬های فضایی مناسب¬ترین سازه¬ها برای پوشش فضاها با دهانه¬های بزرگ می¬باشد. سازه¬های فضا¬کار گروهی از سازه¬ها هستند که دارای عملکرد سه¬بعدی می¬باشند. در عمل سازه¬های فضا¬کار به گروه خاصی از سازه¬ها گفته می¬شود که شامل شبکه¬ها، گنبدهای استوانه¬ای ، گنبد¬های کروی، دکل¬ها، شبکه¬ها¬ی کابلی، سیستم¬های غشایی ، سازه¬های تاشو و تنسگریتی¬ها هستند. سازه¬های تنسگریتی شامل مجموعه¬ ناپیوسته¬ای از عناصرفشاری در داخل مجموعه پیوسته¬ای از عناصر کششی می¬باشند که به وسیله حالت خودتنیدگی پایدار می¬شوند. در سازه¬های تنسگریتی لزوم اعمال پیش تنیدگی برای ایجاد سختی، عدم وجود سخت شدگی کرنشی برای اعضای کششی بعد از ناحیه پلاستیک و مکانیزم گسیختگی از جمله عوامل مهم و تأثیر گذار برای تحلیل سازه¬های تنسگریتی می¬باشد. در واقع این سازه¬ها دارای چندین مکانیزم بینهایت کوچک می¬باشند، و ایجاد سختی با اعمال پیش تنیدگی، موجب پایداری سازه می¬گردد. در این پایان¬نامه، پس از آشنایی با سازه¬های تنسگریتی، انواع مدول¬ها مورد بررسی قرار گرفت. سپس مسئله انتخاب مناسب¬ترین آرایش برای پوشش تخت مورد بحث قرار گرفت. برای ادامه کار، ساختار تنسگریتی با ترکیب مدول¬های هرمی با چهار عضو فشاری که در نهایت با آرایش پیوسته ، سطح مشبک تختی را ایجاد نموده¬اند، مورد بررسی قرار گرفته شده است. سپس رفتار خرابی این سازه تحت بارگذاری استاتیکی، با انجام تحلیل¬های غیر خطی هندسی و رفتار غیر خطی مصالح به روش اجزا محدود بررسی شده است. در مدل سازی غیر خطی برای اعضای کششی، رفتار تنش – کرنش مصالح به صورت چند خطی ایزوتروپیک در نظر گرفته می¬شود. بدین معنی که تا نقطه تسلیم، رابطه تنش – کرنش به صورت خطی و پس از آن به صورت غیر خطی غیر ارتجاعی می-باشد. در مدل سازی غیر خطی برای عناصر فشاری از پاسخ¬های تنش – کرنش محوری اعضای فشاری در حضور نقص اولیه استفاده شده است. مدل سازی رفتار اعضا شامل پاسخ غیر الاستیک پس کمانشی اعضای فشاری با مد نظر قرار دادن نقص اولیه و گسیختگی غیر خطی اعضای کششی می¬باشد. تأثیر پیش تنیدگی و نقص اولیه در مکانیزم¬های گسیختگی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. بر اساس تحلیل¬ها و بررسی¬های انجام شده، نتایجی در مورد رفتار خرابی سازه¬های تنسگریتی بدست آمده است و پیشنهادهای طراحی برای جلوگیری از وقوع مکانیزم خرابی کلی (مکانیزم خرابی خطرناک) ارائه گردیده است. از بین مکانیزم¬های خرابی، مکانیزم خرابی کلی نامطلوب است. چرا که این مکانیزم خرابی بدون هیچ¬گونه علائم هشدار دهنده¬ای، به صورت ترد و ناگهانی اتفاق می¬افتد. اما مکانیزم¬های خرابی موضعی بدلیل اینکه به صورت ناگهانی و ترد رخ نمی¬دهند، نسبت به مکانیزم خرابی کلی ارجحیت دارد. در بین مکانیزم¬های خرابی موضعی نیز، خرابی موضعی ناشی از کمانش عضوی بدلیل حالت شکل¬پذیری که نسبت به خرابی موضعی با فروجهش دارد، مطلوب¬تر است. بنابراین پیشنهادهایی جهت ممانعت از مکانیزم¬های گسیختگی خطرناک ارائه شده است.