27526

فرم‌يابي بهينه سازه‌هاي مدولار بر اساس ملاحظات سازه‌اي

كارشناسي ارشد

مهندسي معماري

1399-1401

1401/8/29

دكتر عباس تركاشوند - دكتر مرتضي رهبر

مهندسي معماري و شهرسازي

امروزه نياز به سازه‌هاي موقت به دلايل مختلف فرهنگي، اجتماعي و اقتصادي وجود دارد و ساختارهاي مدولار مي‌توانند پاسخ مناسبي براي ساخت اين‌گونه از سازه‌ها باشند. اين پژوهش به دنبال ارائه سازوكاري براي فرم‌يابي سازه‌هاي مدولار است كه قابليت به‌كارگيري در ساخت صفحات سين‌كلاستيك، آنتي‌كلاستيك و مونوكلاستيك را داشته باشد و همچنين با در نظر گرفتن ملاحظات سازه‌اي در روند طراحي بتواند چيدماني از مدول‌ها را ارائه دهد كه از نظر عملكرد سازه‌اي، بهينه نيز باشد. اين سازوكار در ساخت سازه‌هاي موقت مدولار مي‌تواند بسيار كاربردي باشد؛ چرا كه اين سازه‌ها در كاربري‌هاي متعدد مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند و تغيير شرايط بارگذاري در كاربري‌هاي مختلف مي‌تواند، در رسيدن به چيدمان بهينه از نظر سازه‌اي به ما كمك كننده باشد و در نتيجه فرم نهايي پايدارتر بوده و تنش‌هاي وارده بر آن كاهش و چرخه عمر مدول‌ها افزايش مي¬يابد. در اين پژوهش ابتدا هندسه و نحوه گسترش اجسام چندوجهي را مورد بررسي قرار داده‌ايم و سپس با توجه به روش‌هاي ساخت مدول و مصالح، نمونه‌هايي براي ساخت مدول ارائه داده‌ايم؛ هم‌زمان با اين روند نيز روش‌هاي مختلف وكسل‌سازي صفحات مختلف با هندسه و مقياس موردنظر و انجام تحليل سازه‌اي بر روي ساختار مدولار نهايي نيز بررسي شده است. در انتها نيز الگوريتمي ارائه شده است كه با در نظر گرفتن صفحه اوليه مورد نظر، هندسه مدول پايه، نحوه اتصال مدول‌ها و عملكرد سازه‌اي سازه، چيدماني از ساختار‌هاي مدولار را به ما ارائه مي‌دهد. در نهايت نيز ، مدولي طراحي شده‌است كه قابليت اجرا با روش پيشنهادي را دارا باشد و روش‌هاي ساخت ‌مدول و مصالح انتخابي نيز در طراحي جزئيات آن نيز اعمال شده باشد. اين سازوكار سبب شده است كه بتوانيم صفحات مختلفي را با مدول‌هاي تعريف شده با دقت لازم بسازيم و همچنين با ايجاد تغييراتي در فرم اوليه در مراحل ابتدايي طراحي، به سازه‌ مدولار پايدارتري از نظر سازه‌اي دست يابيم.

1401/09/26

Optimal Form-Finding of Modular Structures Based on Structural Considerations

11/20/2023 12:00:00 AM

Today, there is a need for temporary structures for various cultural, social, and economic reasons, and modular structures can be a suitable answer for the construction of such structures. This research seeks to provide a workflow for the form-finding of modular structures that can be used in the construction of synclastic, anticlastic, and monoclastic surfaces. Also, considering structural considerations in the design process can provide an optimal arrangement of modules in terms of structural performance. This workflow can be beneficial in the construction of temporary modular structures. As these structures are used in different functions, changing the loading conditions in different functions can help us reach the optimal arrangement in terms of structural performance. As a result, the final structure will be more stable. At the same time, the structural stress reduces, leading to an increase in the life cycle of the modules themselves. In this research, we have first examined the geometry and the aggregation of polyhedrons. Then, according to the modules' fabrication techniques and materials, we presented examples of the modules. Simultaneously, different methods of voxelization of different surfaces with considered geometry and scale, and structural analysis on the final modular structure have also been investigated. In the end, an algorithm has been presented, which provides us with an arrangement of modular structures, taking into account the desired initial surface, the module geometry, the connection of the modules, and the structural performance of the structure itself. Finally, a module has been designed to be implemented with the proposed method. In addition, the fabrication technique and selected material have also been applied in the detail design process. This workflow allows us to make different surfaces with defined modules with the intended resolution. Also, it can help us achieve a more structurally stable modular structure by making changes in the initial form in the early stages of design.

سازه مدولار , طراحي بر اساس وكسل , فرم‌يابي بهينه

Modular Structure , Voxel-based Design , Optimal Form-Finding

Seyedeh Negar Mehrdad

Dr. Abbas Tarkashvand - Dr. Morteza Rahbar