پایان نامه رایگان درمورد طبيعت، طبيعي، سازههاي

دانلود پایان نامه ارشد

و ساختار طبيعي حاصل جريان پيوسته سازگاري با نيروهاي محيطي است. مثلاً ساختار استخوان بال کرکس، بايد حداکثر مقاومت و باربري را با حداقل وزن ساختار توأم سازد. راهحل طبيعت در اين مورد فوقالعاده جالب و بسيار زيبا است. ساختار استخوان، شکل شبکه فضايي و متخلخل مييابد و به اين ترتيب مقاومت و سبکي ساختار، هر دو تأمين ميشود.
اساساً همه ساختارهاي طبيعي بافت لايهاي دارند. يعني سطوح و احجام آنها از کنار و رويهم قرار گرفتن لايهها به وجود آمده است. ماهيت لايهاي موجب ميشود تا اين فرمها تحت تأثير بارهاي وارده تغيير شکلهاي محوري داده و در آنها تنها عکسالعملهاي کششي و يا فشاري به وجود آيد، اين موضوع در ساقه گندم و يا تنه درختان تنومندي که تحت تأثير بادهاي شديد به هر سو خم ميشوند، به خوبي ديده ميشود. در مقياس ميکروسکوپي در پوست تنه درختان سلولهاي چسبناک زيادي وجود دارند که توسط الياف کششي به يکديگر محکم شدهاند و شبکه سخت کاملي را بوجود ميآورند که مقاومت قابل اطميناني دارد. به اين ترتيب آن مقدار از بار که قابل حمل است، حمل شده و آنچه که قابل تحمل نيست به اصطلاح “پس” زده ميشود. از اين اصل در ساخت پوستههاي تنيده که به سيستم مونوکوک معروف است در بدنه هواپيماها و نيز سازه آسمانخراشها استفاده ميشود.
از طرفي تمام سازههاي طبيعي بايد در برابر نيروهاي فيزيکي کشش و فشار مقاومت کنند. براي تطابق و افزايش کارايي، اشکال طبيعي اعضاي کششي را ترجيح ميدهند زيرا اعضاي فشاري، تمايل طبيعي به کمانش دارند. استفاده از حداکثر تعداد اعضاي کششي، فشار را در نواحي محلي متمرکز ميسازد که در شکل شبکه تار عنکبوت ديده ميشود؛ شبکهاي از تارهاي کششي که عنکبوت و طعمه به عنوان ميلههاي فشاري محلي عمل ميکنند، بدليل اين که شبکه تار بايد همان نيروهاي فيزيکي سازههاي مهندسي ما را تحمل کند، شکل آن مدلي زيبا و ظريف است. که مهندسين به کمک آن ميتوانند کارايي را به حداکثر رسانند. يک نمونه آن، سازه کششي بسيار کارآمد فراي اتو، يعني استاديوم المپيک مونيخ در آلمان است که در آن شبکه هاي طنابهاي فولادي در کشش هستند و ديرکهاي فولادي بزرگ فشار را تحمل ميکنند.
البته فراي اتو در جواب مدعياني که سازههاي معلقش را به تقليد از تار عنکبوت ميپنداشتند ميگويد:”در زماني که ما اين سقفهاي سبک معلق را طراحي، محاسبه و آزمايش ميکرديم، هيچ يک از دست اندرکاران طرح از تار عنکبوت اطلاعي بيشتر از مردم عادي نداشتند. اما زماني که سقفهاي توري معلق تا حدي تکامل يافتند مردم با چشم ديگري يعني با چشمي آموزش ديده به تار عنکبوت نگاه کرده و آنگاه توانستند آن را در اين سازه بازشناسي کنند”. در واقع آنچه فراي اتو بدنبالش بود پيروي از قانوني بود که در سطر اول اين بند بدان اشاره شد. او شعار معروف ميس وندر رو، “کمتر، بيشتر است” را در دنياي سازه به صورت دستيابي به بيشترين کارايي با مصرف کمترين مصالح تعبير ميکرد و به مدد قريحه و تلاش مستمر خود و همکارانش به موفقيتهاي چشمگيري نيز دست يافت. وي را ميتوان برجستهترين چهره در توسعه سازههاي سبک وزن در جهان معرفي کرد. (محمدرضا مجاهدي، الهام سرکردهئي، 1386)

4-3-2 طبيعت و زيباگرايي سازه

شکل هاي طبيعي، ذاتاً کارآمدند و طرحهاي کارکردي در طبيعت از نظر زيباييشناسي نيز خوشايند و مطلوبند. با اين حال، در عالم مهندسي، طرح کارآمد لزوماً يک طرح موفق از نظر زيبايي شناسي نيست. سازه هاي بسياري وجود دارند که کارايي دارند اما فاقد ارزش زيبايي شناسي هستند. ارتباط دادن طرح به اشکال طبيعي مي تواند جلوي اين نقيصه را بگيرد. ادراک تصويري از فرم هاي طبيعي در توسعه درک بنيادين ما از سازه هاي ساخت بشر نقش اساسي داشته است. در نتيجه مشاهده مي نماييم افرادي که متخصص سازه نيستند. پيام هاي سازه اي را با توجه به تجارب گذشته شان استنتاج مي کنند. تجمع اين دريافت ها معمولاً منجر به واکنش هاي زيبايي گرايانه مي شود. به اين دليل است که فرد عامي تير طره اي که صحيح طراحي شده است را زيبا و پويا مي داند در حالي که تير ساده که بدرستي طراحي شده و در وسط دهانه ضخيم تر است امکان دارد به نظر چنين فردي ( که به ندرت و شايد هرگز اين نوع تير را در طبيعت نديده است )، زشت جلوه کند و درک آن برايش سخت باشد بر عکس، بيشتر تيرهاي طبيعي به صورت صلب به تکيه گاههايشان متصل هستند و شکل ظاهري قوس هاي با خيز کم را دارند.
در حالي که شکل منحني قوس ارزش زيبايي گرايي بالايي دارد، قاب نه زشت و نه زيبا به نظر مي رسد و خارج از دنياي زيبايي گرايي قرار دارد. در واقع براي مدت زيادي دستگاه ها در حالي که شکل هايشان از نظر عملکردي و سازه اي صحيح بود، زشت به نظر مي رسيدند و نمي توانستند به عنوان عناصري از دنياي زيبايي گرايي پذيرفته شوند.
در طبيعت عناصر و اشياء مقعر پديده اي تقريباً متعارف هستند. گوش ماهي نه تنها سمبل محافظت است بلکه در بعضي از جهات که طبيعت آن را تقويت کرده است ( دندانه دار و شياردار شده است ) از نظر زيبايي گرايي احساس رضايت زيادي در انسان بوجود مي آورد.
سازه هاي پنوماتيک علي رغم سبکي ، به نظر زيبا نمي آيند زيرا سنگيني را القا مي کنند و قابل مقايسه با پيام سنتي گنبد سنگي تحت فشار است که به ما امکان درک رفتار سازه ايش را نمي دهد و ما را از نظر سازه اي و زيبايي گرايي سردرگم مي کند. چنين سردرگمي هيچگاه در رابطه با چادرها روي نمي دهد زيرا موارد مشابه آن ها هر چند با مقياس کوچکتر در طبيعت وجود دارد.
با الهام از اشکال ارگانيک ما مي توانيم سازه هاي کارآمدي را طراحي کنيم که آن شکل ها را منعکس مي کنند؛ کارهاي هنري سازه اي که احساس هماهنگي ما را با محيط طبيعي بر مي انگيزند.(محمدرضا مجاهدي، الهام سرکردهئي، 1386)

4-3-3- انواع سازههاي بيونيك

در زير سعي شده تا سازه‌هاي موجود در طبيعت در ده دسته معرفي شوند كه اين تقسيم‌بندي و معرفي كمك شاياني به استفاده از اصول بكار گرفته شده در‌آن‌ها در سيستم‌هاي مهندسي مي‌كند. همچنين نمونههايي از ساختمانهاي اجرا شده با الگوگيري از اين سازههاي طبيعي براي اين ده دسته معرفي ميشود. اين ده دسته عبارتند از:
1-طبيعت ‌و سازه‌هاي بلند (سيستم‌هاي ساختماني ستوني)
2-سازه‌هاي درختي
3-سازه‌هاي پوسته‌اي در طبيعت
4-سازه هاي ورق تاشو در طبيعت
5-سازه هاي تنسگريتي در طبيعت
6-سازه هاي بادي در طبيعت
7-سازه هاي ژئودزيك در طبيعت
8-سازه هاي كابلي كشسان در طبيعت
9- سازههاي قوسي در طبيعت
10-اسكلت بدن جانداران
لازم به ذكر است كه بعضي از عناصر موجود در طبيعت ميتوانند در دو دسته بالا جاي ‌گيرند براي مثال اسكلت بدن آدمي هم جز‌و‌ سازه‌هاي بلند محسوب مي‌شود و هم جز‌و اسكلت بدن جانداران در زير به تشريح ده مورد بالا پرداخته ميشود.

4-3-3-1- طبيعت و سازههاي بلند (سيستمهاي ساختماني ستوني)

در اين بخش ابتدا تعريفي از “بلندي” ارائه شده و بعد از آن با پذيرش سازه انسان به عنوان سازه بلند، اين سازهبه عنوان الگوي طبيعي مناسب براي پايداري و ايستايي مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.
بلند مرتبهها از نظر بصري و به صورت مجرد شاخص هستند. از ابتداي تمدن بشر، ساخت ساختمانهاي بلند مورد توجه بوده است. اين بلندمرتبهها، منحصر به ساختههاي دست بشر نبوده و در طبيعت نيز، شمار زيادي از اين بلند مرتبهها يافت ميشود. در اينجا بلندي تحت دو عنوان بصري و عددي تعريف شده است.
بلندي بصري:
انسانها بلندي رانسبت به ارتفاع خودو المانهاي اطراف يک موضوع و زاويه ديدو پرسپکتيو ميسنجند. در حالت اول، اگر بلندي را صفت نسبي تصور کرده و آن را حاصل پنداشت آدمي بدانيم، مسلماً کوهها صفت “بلندترين” را در طبيعت خواهند داشت. کوهها که با ارتفاع چند هزار متر با قامت استوار و با فرمي هرم گونه، عمري ميليونها ساله به روي کره خاکي دارند، که همين فرم هرم گونه پايداري چند ميليون ساله آنها را تضمين کرده است، همين فرم در بسياري از موارد دستمايه کار طراحان و معماران براي ساخت بلند مرتبهها قرار گرفته که نمود آن را در طراحي بناهاي پرابهتي چون زيگوراتها و به طور مثال در معماري اهرام ثلاثه شاهد هستيد.
بلندي عددي:
در حالت دوم، بلندي را نسبت ارتفاع به سطح مقطع تصور ميکنيم، در اين حالت گونههاي خاصي از حيوانات نيز در رديف بلند مرتبهها قرار خواهند گرفت و مهمتر از همه ميتوان نتيجه گرفت که انسان به عنوان يک سيستم سازهاي بلندمطرح است.چهار کميت A، B، D، F، براي درک بهتر به صورت زير تعريف ميشوند:
– منظور از A نسبت ارتفاع به سطح مقطع کف در تراز +0.00 است، يعني مساحت بخش متصل به زمين، مثلاً سطح مقطع کوهها عدد بسيار بزرگي خواهد شد و در نتيجه کميت A نسبت کوچکي ميشود پس با اين که از لحاظ بصري کوهها بلند هستند ولي بنا به تعريف عددي بلندي، المانهاي بلندي در شمار نميآيند و بالعکس از آنجا که مجموع مساحت دو کف پاي انسان تقريباً 0.06m2 ميباشد و نيز سطح مقطع تنه درختان نسبت به ارتفاع آنها عددي بسيار کوچک است انسان و درخت، بلند به شمار ميروند.

ارتفاع
A=

سطح

B- کميتي بدون واحد است، که منظور از سطح مقطع دراين جا همان تعريفي است که در قسمت قبل توضيح داده شد. اين کميت زماني مطرح ميشود که ساختمانها در نماهاي مختلف سطح مقطعهاي متفاوتي دارند.
ارتفاع
B=
مجدوز سطح مقطع

F- همان نيرو است که حاصل تقسيم فشار يا بار وارده به سطح مقطع ميباشد.
ارتفاع
F=
سطح مقطع

– و منظور از Dپراکندگي در پلان است. براي مثال يک درخت را تصور کنيد. سطح مقطع باربر اين درخت H است، اما ميزان پراکندگي در سطح D ميباشد. در واقع هرچقدر نسبت D به H بزرگتر باشد، به اين معنا است که ميزان پيشآمدگيها و کنسولها بيشتر شده است. اين کميت در ساختمانهايي مطرح ميشود که سازه آنها از بخش متصل به زمين تجاوز کرده است و تنش فشار و عمودي در هسته اصلي، به تنش چرخشي و گشتاور تغيير کرده است.
کميت F مربوط به تحمل نيروي فشار است، اما کميت A و B با نيروهاي جانبي در ارتباط هستند و هرچقدر ميزان آنها بيشتر باشد نيروهاي جانبي بيشتر به روي آنها موثرند. و اين همان مسئلهاي است که در بلند مرتبهسازي با آن مواجه هستيم، غلبه بر نيروهاي جانبي رو و زير سطح زمين مانند باد و زلزله.
جدول 1: بلندي، فشار و پراکندگي نسبت به تار خنثي در سازههاي بلند
برج ميلاد
يک برج معمولي
درخت اقاقيا
انسان

7/0
3/0
125
m/28
A
5/17
7/6
55
7
B
N130000


N735
F
6/4

1000

D/H
توضيح: ارتفاع و وزن متوسط انسان 70/1 متر و 75 کيلوگرم، حداکثر ارتفاع و قطرتنه و پراکندگي درخت اقاقيا 25 و 5/0 و 15 متر، تعداد طبقات برج معمولي 150 و زيربنا 500 مترمربع فرض شده، وزن سازه برج ميلاد 80000 تن و حداکثر قطر در تراز 00/0+ و در کل 28 و 60 متر.

در جدول بالا چهار کميت A، B، F، D براي انسان، درخت، يک ساختمان بلند معمولي، و همچنين برج ميلاد به عنوان دو نمونه از ساختمانهاي بلند، ذکر شده است. (جدول 1)
اسکلت بدن آدمي، سازهاي پاسخگو با ساختاري متفاوت
با در نظر گرفتن کميتهاي Aو B، جهت سنجش بلندي ميتوانيم انسان و درخت را به عنوان الگوهايي مناسب جهت ساخت بلند مرتبهها، مورد مطالعه قرار دهيم. زيرا که در اين حالت از نظر ارتفاع و ايستايي در قرابت با برجهاي بلند جهان هستند.در اينجا، انسان به عنوان يک ساختار منطقي که توسط معمار آفرينش طراحي و خلق شده است، مورد صحبت قرار خواهد گرفت.
اسکلت کلي بدن آدمي
ايده اسکلت بدن آدمي، حتي در ابتداييترين کلبههاي ساخت بشر مشاهده ميشود که با استفاده از شاخههاي درختان ساخته و سپس با پوششي از پوست حيوانات و بوتههاي کوچک پوشانيده ميشوند.
سازه تشکيل دهنده بدن آدمي استخوانها هستند که به عنوان المانهاي باربر بدن به طور کلي سه دسته طبقهبندي ميشوند:
1- استخوان جمجمه محل اتصال: مهرههاي گردن
2-

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درمورد طبيعي، خاکريز، موريانه Next Entries دانلود تحقیق در مورد نفت و گاز، گروه شرکتها، حق الزحمه