بررسي پايداري سازه‌هاي فضاكار فرم آزاد سه گنبدي شبكه‌اي تك‌لايه با نوانش مثلثي

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

براي پوشش فضاهاي بزرگ و عمومي، سازه ­هاي بسياري با فرم ­هاي ابتكاري با عنوان "فرم آزاد" طراحي شده­ اند و از طريق تعامل بين ملاحظات فني سازه ­ها و حس هنري طراحان ايجاد شده ­اند. فرم­ هاي آزاد افقي از خلاقيت و نوآوري را براي طراحان فراهم كرده ­اند، لذا امروزه كاربرد اين نوع سازه ­ها افزايش يافته است. ناپايداري يك مسئله مهم و محدودكننده ميزان بارگذاري و تغييرشكل سازه­ هاي با دهانه وسيع و تعداد اعضاي زياد است كه نقش اساسي در طراحي سازه ­هاي فرم آزاد دارد. در اين پژوهش رفتار پايداري سازه­ هاي فضاكار فرم آزاد سه گنبدي تك ­لايه با نوانش (Novational) مثلثي موردمطالعه قرار مي­ گيرد. جهت صحت­ سنجي مدل­سازي عناصر محدود در نرم ­افزار ABAQUS، نتايج نمونه­ هاي آزمايشگاهي و عددي با نتايج مدل عناصر محدود مورد مقايسه قرار گرفته است. مدل ­هاي اين مطالعه پس از تاشه پردازي و بارگذاري، طراحي و سپس جهت تحليل پايداري با در نظر گرفتن غيرخطي ­هاي هندسي و مصالح به نرم ­افزار ABAQUS منتقل شده و تحت تحليل استاتيكي غيرخطي قرار گرفته ­اند. در مدل­ هايي كه در تحليل پايداري آن ­ها ناپايداري نقطه دوشاخگي مشاهده شد، جهت به­ دست آوردن مسير صحيح تعادل از اعمال ناكاملي هندسي اوليه با روش مود ناكاملي انطباق ­پذير تعميم‌يافته به ­عنوان يك روش مناسب استفاده شده است. نتايج تحليل پايداري مدل هاي موردبررسي در اين پژوهش نشان مي­ دهند كه مودهاي پايين كمانش تأثير اندكي در كاهش بار حدي دارند، همچنين در تمامي مدل­ ها مكانيزم خرابي از نوع خرابي كلي و بارگذاري نامتوازن در جهت محور y بحراني‌ترين الگوي بارگذاري مي­ باشد.

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.