پایان نامه رایگان درمورد ساختار منعطف

دانلود پایان نامه ارشد

خود، ظرفيت توزيع همگن نيروها را در کل مقطع دارند.
يک ساختار منحصر به فرد و ايدهآل از نظر دوام، پوسته تخممرغ است. ويژگي اين سازه تنها شامل شکل هندسي آن نميشود. حتي اگر ضخامت پوسته تخممرغ تنها 3/0 ميليمتر باشد، داراي هفت لايه است که هر يک از آنها عملکرد خاص خود را دارند و روکش کشساني که طرف داخل تخممرغ را ميپوشاند، اين پوسته را به ساختاري با نيروي کششي بازدارنده تغيير شکل ميدهد. (شکل 43)

شکل 43- تخممرغ، نمونه سازه پوستهاي طبيعي
اين نوع از سازهها شايد يکي از گستردهترين الگوها براي ساخت فضاهاي بزرگ با فاصله زياد بين تکيهگاههاي اصلي باشند (غرفههاي نمايشگاهي، سينما تئاترها، زمينهاي ورزشي و…) و نياز به مصالح ساختماني کمي دارند، آنها سبک هستند؛ عمق جدارهها تنها به چندين ميليمتر ميرسد.
يكي از نمونه پروژه‌هاي اجرا شده در اين گروه از سازه‌ها، رستوران مانانتيالز، كار فليكس‌كاندلا (1958) مي‌باشد. (شکل 44) که در طراحي پوسته آن از چهار هايپار استفاده شده است. سازه اين ساختمان، بدليل عملکرد قوسي و پوسته الهام گرفته از طبيعت در آن، نيروهاي فشاري را در محلهاي تقاطع (خطالقعرها) جمع و به تکيهگاهها منتقل ميکند. نيروي رانش بيروني در پايه با عملکرد قوسي که از طريق تيرهاي مهار فولادي ايجاد ميشوند در پيها خنثي ميگردند. در نتيجه پيها فقط بار عمودي را نگاه ميدارند. پوسته با ضخامت متفاوت از 6/10 اينچ تا 2/1 اينچ به طرز شگفتانگيزي نازک ميباشد و تمامي آن بوسيله شبکه فولادي تقويت گرديده است. (محمود گلابچي، 1385)

شکل 44- رستوران مانانتيالز اثر فيليکس کاندلا

4-3-3-4- سازه‌هاي ورق تاشو در طبيعت

اگر يک صفحه کاغذ صاف را برداشته و آن را خم کنيم، به وضوح ميتوان مشاهده کرد که اين صفحه کاغذ در برابر خمش هيچگونه مقاومتي ندارد. ولي اگر در همين صفحه تاخوردگيهاي متعدد ايجاد نماييم، متوجه خواهيم شد که کاغذ در برابر نيروهاي خمشي مقاومت قابل توجهي دارد. اين امر در طبيعت نيز بدون پاسخ نمانده و طبيعت باز هم ما را مغلوب خود نموده است. در صدفهاي دريايي چينخوردگيهايي وجود دارد که با حداقل مصالح، مقاومت خمشي مناسب را تأمين مينمايد، همچنين بسياري از گياهان مانند درخت نخل با استفاده از اين ويژگي مقاومت خمشي خود را افزايش ميدهند. (شکل 45) يکي از نمونه پروژههاي اجرا شده با سازه ورق تاشو، ساختمان کليساي کادت134 در آمريکا ميباشد. (کتايون تقيزاده، 1385) (شکل 46)

شکل 45- صدف دريايي، نمونه سازه ورق تاشو طبيعي
شکل 46- ساختمان کليساي کادت در آمريکا

4-3-3-5-سازه هاي تنسگريتي در طبيعت

ساختار ماهيچهها و استخوانبندي بسياري از جانوران را ميتوان با رفتارهاي سازه تنسگريتي و معماري آن توجيه كرد به عنوان مثال ماهيچهها و استخوانهاي گردن زرافه، شباهت بسيار زيادي به مجسمه هاي تنسگريتي دارد.
همچنين اصول تنسگريتي در هر مقياسي از بدن آدمي اعمال مي شوند. 206 استخواني كه اسكلت ما را تشكيل ميدهند در برابر نيروي گرانش زمين كشيده ميشود و با كشش عضلات قابل انقباض، تاندونها و … در يك شكل عمودي به پايداري ميرسند. به عبارت ديگر در ساختار تنسگريتي پيچيده درون هر كدام از ما، استخوانها اعضاء تحت فشار ميباشند و ماهيچهها و تاندونها، اعضاي متحمل كشش ميباشند.
ساختارهاي تنسگريتي ابداعي توسط انسان مانند ساختارهاي تنسگريتي موجود در طبيعت به لحاظ مكانيكي پايدار هستند. نه به دليل قدرت تك تك اعضا، بلكه به خاطر شكل توزيع كل ساختار آن. به طور كلي شامل 2 دسته است يك دسته شامل گنبدهاي ژئودزيك ابداعي باكمينستر فولر است كه اساساً از اعضايي ساخته شدهاند كه هر يك مي توانند كشش يا فشار را تحمل نمايند. (شکل 47) اعضايي كه قاب را شكل ميدهند به مثلثها، پنج ضلعيها يا شش ضلعيهايي متصل ميشوند كه هر عضو طوري قرار گرفته است كه هر اتصال به يك مكان ثابت محدود ميشود و از اين طريق پايداري كل سازه را تضمين مينمايند. دسته ديگر آنهايي هستند كه به صورت پيشتنيده پايدار ميشوند و نخستين بار توسط كنت اسنلسن ساخته شدند. (شکل 48)

شکل 47- گنبد ژئودزيک ابداعي باکمينستر فولر (تصوير سمت راست)
شکل 48- سازه تنسگريتي ابداعي کنت اسنلسن (تصوير شمت چپ)
ساختارهاي تنسگريتي هر دو دسته مانند ساختارهاي طبيعي در يك ويژگي اساسي سهيم هستند كه همان فشاري است كه پيوسته در راستاي همه اعضا ساختاري انتقال مييابد. به عبارت ديگر، افزايش در كشش در يكي از اعضا، منجر به كشش افزايش يافته در اعضا درون ساختار- حتي در سمت روبرو- ميشود.
افزايش سراسري فشار با افزايش تراكم به برخي اعضا كه درون سازه قرار گرفتهاند به تعادل ميرسد. به اين طريق سازه خود را درون مكانيزمي كه فولر آن را به عنوان كشش پيوسته و تراكم محلي تشريح نمود، پايدار ميسازد. بهترين انتخاب در سازههاي تنسگريتي، استفاده از تركيبات مثلثي در تمام سطوح آن است. زيرا در اين روش مقاومت مكانيكي بسيار بالا با استفاده از كمترين مقدار مصالح در سازه تامين ميشود و در عين حال قابليت انعطاف و امكان اجراي سازه به اشكال مختلف را فراهم ميسازد.
به عنوان نمونه، در سال 1959 فولر گنبدهايي با استفاده از قانون تنسگريتي با بكارگيري لولههاي آلومينيومي سبك و سيمهاي كنترل هواپيما ساخت كه ميتوانستند بيش از 3 كيلومتر قطر داشته باشند. فولر چنين قابليتي را با پوشاندن 50 بلوك شهري در جزيرهي مانهاتان نيويورك با استفاده از گنبد تنسگريتي اثبات كرد. فولر تعداد زيادي از سازههاي تنسگريتي را ساخت كه موفقيت آميزترين كار وي، غرفه آمريكا در نمايشگاه جهاني سال 1967 در شهر مونترال كانادا بود اين غرفه داراي 76 متر قطر و به شكل سه چهارم كره بود و از اجزاء پنج وجهي و شش وجهي كه از روي يك پايه يك متري از سطح زمين بلند ميشدند و به تدريج به سمت راس كره نازك ميگرديد تشكيل شده بود. اين اسكلت با يك پوسته از جنس اکريليك پوشانده شده بود اين غرفه ستارهي نمايشگاه اكسپو 67 بود. (شکل 49)

شکل 49- غرفه آمريکا در نمايشگاه جهاني سال 1967

مزيتهاي استفاده از گنبدهاي تنسگريتي:
1-بهرهگيري از تيرهاي با طول يكسان و اتصال ساده در ساخت
2-افزايش سختي
3-قابليت ارتجاء بسيار بالا
4-سبكي سازه
برج و المان رشتک135
جورج اسچليچ136 يکي از بزرگترين مهندسين عصر حاضر اعتقاد داشت که سازههاي تنسگريتي تنها جهت ساخت مجسمههاي فانتزي کاربرد دارد.اما پسرش مايک اسچليچ137 بلندترين برج تنسگريتي دنيا را به ارتفاع 62 متر طراحي کرد.اين برج که به عنوان يک لندمارک، نشانه و يک مرجع بصري براي نمايشگاه بينالمللي و باغ روشتوک طراحي و اجرا شده است يکي از نمونههاي اجرايي بر جهان تنسگريتي ميباشد.ايدهي اصلي اين طرح توسط ون گرکان، مرج و شرکا138 داده شده است.
اين برج شامل 6 مدل پيچ خورده است که به وسيلهي 3 لولهي فولادي و 6 کابل فولادي کششي قوي که سه تا از آنها افقي و سه تاي ديگر با ضخامت بيشتر و به صورت افقي قرار گرفتهاند تشکيل شده است. ولي تفاوت در اين است که آنها 30 درجه نسبت به هم چرخيدهاند، بنابراين ميلههاي يک سطح در اتصال با ميلههاي سطوح همتراز خود قرار ميگيرند.با اين سيستم سازهاي برج ايسايي خود را نسبت به وزنش حفظ کرده و در برابر نيروهاي جانبي نظير باد مقاوت خواهد کرد. (امين حبيبي، 1386) (شکل 50)

شکل 50- برج و المان رشتک
توجيه رفتار سلولها با بررسي ساختار کش- بستي
در اينجا يافتههاي پرفسور دونالد اينگبر نقل قول شده است. در نظريهي ايشان به توجيه شکل سلولها هنگامي که روي يک سطح شيشهاي يا پلاستيکي قرارداده ميشوند با استفاده از رفتار تنسگريتي اشاره شده است.اينگبر ميگويد: “من توانستم مشاهده کنم و کشف نمايم که ساختار تنسگريتي به راحتي ميتواند توضيحي بر چنين رفتاري باشد.من يک سلول را مشابه چنين ساختاري در نظر گرفتهام: سازهاي شامل 6 ميخ چوبي و مقداري نخکش. من ميخهاي چوبي را به صورت سه جفت چيدم که هر کدام باري را براي متراکم شدن تحمل ميکردند.هرجفت بر دو جفت ديگر عمود بود و هيچکدام از ستونهاي چوبي با ديگري تماسي نداشتند. يک نخکشي متحمل کشش به دو سر تمام ميخهاي چوبي وصل بود و آنها را به شکلي پايدار و سه بعدي ميکشيد. همچنين من يک مدل تنسگريتي مارپيچي کوچک را درون سازه قرار دادم تا به عنوان هسته عمل نمايد و بقيه سازه نماينده بقيه سلول بود. سپس براي بازسازي اتصالات سيتواسکلتي مابين هسته و باقي سلول من نخهاي کشي را از سطح سازهکش بستي بزرگ به سازه کش بستي کوچکتر کشاندم.
براي ادراک اينکه آزمايش من چگونه عمل مينمايد لازم است بدانيد که با کشيدن يک مدل تنسگريتي از آن نوعي که من ساختم گويي که با انبوهي از چوب کبريت و کش کار ميکنيد. به محض اينکه فشار برداشته ميشود، انرژي ذخيره شده در فيلامنتهاي کشيده شده سبب ميشود تا مدل مانند فنر به حالت اصلي خود باز گردد و شکلي تقريباً مارپيچي را حاصل آورد. براي شبيهسازي رفتار سلولها در هنگامي که بر روي يک سطح قرار ميگيرند يک محيط کشت جامد از جنس شيشه يا پلاستيک ساخته شد و تکهاي تور پارچهاي بر روي آن گسترانيده شد که آن پارچه به محکمي به تکهاي چوب که در زير آن قرار داشت سوزن (منگنه) شده بود. من مدل تنسگريتي را با پهن کردن آن بر يک زير ماده ملحق کردم و دو سر برخي از ميخهاي چوبي را به پارچه دوختم. اين ملحقات نظير مولکولهاي سطح بودند که همچون گيرههايي عمل مينمودند و به صورت فيزيکي يک سلول را به مادهاي که به آن لنگر شده باشد متصل ميکرد.
با ميخهاي چوبي که دو سر آنها به پارچه محکم شده بود، مدل به صورت مسطح باقي ميماند نظير آنکه يک سلول واقعي در روي يک زير ماده سخت قرار گرفته باشد. هنگامي که سوزنها را برميداشتم تا پارچه رااز چوب آزاد کنم باعث ميشد که سطح قابل انعطاف سلولي به صورت لنگر پديدار شود و مدل تنسگريتي به شکل مارپيچي خود متحول شود و پارچه زير خود را مچاله کند. به علاوه توجه کردم زماني که به وسيله اتصال دادن مدل بر سطح پارچهاي آن را پهن مينمودم سلول و هسته درون آن به حالتي هماهنگ شده امتداد مييافتند- مدل هسته نيز به سمت انتهاي سلول شبيهسازي شده حرکت ميکرد.
به زودي پس از آن نشان دادم که سلولهاي زنده و هستهها هنگامي که به يک زير ماده ميچسبند به همين شيوه پخش شده و قطبيت مييابند- بنابراين به وسيله سازه ساده خود نشان دادم که ساختارهاي تنسگريتي تقليدي از رفتار سلولهاي زنده هستند.” (امين حبيبي، 1386)

4-3-3-6- سازههاي بادي در طبيعت

در طبيعت بيشترين فرمها از فرمهاي کوچک کروي پوستهاي بوجود ميآيند (سازههاي پنوماتيک). فرمهاي کروي پوستهاي رفتاري مشابه رفتار حباب صابون را دارند که داراي انعطافپذيري مناسب و مقاومت کافي در لايه بيروني براي محافظت از محتويات درون خود هستند. حبابها با توجه به شکل فرمي خود به حداقل سطوح نيز دست مييابند چرا که به تبع آن حداقل مواد بکار رفته در آن نيز رعايت ميشود. سبکي و ساختار منعطف آن منجر به ساختار شکلپذير حبابها ميشود. (شکل 51)

شکل 51- حباب صابون، نمونه سازه بادي طبيعي
هر سلول حيواني يا گياهي يک ساختار پنوماتيکي دارد که از غشا و همچنين محتويات داخل آن يعني پروتوپلاسم (ماده اصلي جسم سلولي) تشکيل شده است. يکي از اصليترين عناصر تشکيل دهنده درون سلولي، سطح کشسان آن است که مقاومت آن باعث فرم دادن به شکل عمومي آنها ميشود.
نمونههايي از سازههاي پنوماتيکي را ميتوان در سيستم رسانشي جانداران و گياهان مشاهده کرد.از جمله در درون سيستم گوارشي و خوندهي بدن (جنين، روده، قلب، شکم و کليهها)، و همچنين در ميوههاي نرمي همچون انگور، گوجهفرنگي وهسته غلات، در زرده تخممرغ يا تخمهاي نرم حشرات و خزندگان.
گفتني است که نوعي وزغ عضوي در زير آرواره خود دارد که ميتواند آن را پر از باد کند، که هواي داخل آن رفتاري مشابه عضو فشار آورنده بر روي غشا را دارد. که اين فشار هوا باعث

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد تعیین مجازات، قانون مجازات، تکرار جرم Next Entries پایان نامه درمورد سیاست خارجی، امنیت ملی، صهیونیستی