سازه‌های کش‌بستی، سازه‌های گسسته با اعضای دونیرویی هستند که علاوه بر کاربردهای معماری، به عنوان یک سازه باربر نیز مورد توجه قرار گرفته‌اند. از آن‌جا که در این سازه‌ها کابل‌ها فقط کشش و میله‌ها فقط فشار را تحمل می‌کنند، با داشتن اعضای کمتر در مقایسه با خرپاها و پیش‌تنیدگی در هنگام برپا شدن، ساختار خود متعادلی را ایجاد می‌نمایند که هم می‌توانند بارگذاری خارجی را تحمل کنند و هم بالقوه جرم کمتری در مقایسه با خرپا‌ها دارا باشند. تعیین چیدمان پایدار سازه‌های کش‌بستی (توپولوژی)، موقعیت گره‌های آنها (شکل) و ابعاد مقطع این سازه‌ها (تعیین اندازه) به منظور بهینه‌سازی جرم سازه، با چالش زیادی همراه است چرا که تحلیل این سازه‌ها به صورت ماتریسی ممکن نیست و معادلات حاکم غیر‌خطی هستند. در این مقاله، با در نظر گرفتن سازه‌ی کش‌بستی از کلاس یک با تعداد مشخصی کابل و میله، با تکیه‌گاه مشخص برای تحمل بار معلوم در گره‌های معین، جرم سازه بهینه می‌شود. متغیرهای طراحی شامل نحوه‌ی اتصال اعضا، و چگالی نیرویی و سطح مقطع آن‌ها، و قیود مسئله شامل استحکام اعضا، کمانش میله‌ها و حداکثر جابجایی گرهی، و مختصات گره‌های شناور برای ایجاد تقارن است. قیود مسئله با فرایند غیر‌خطی شکل‌یابی ساختار خود متعادل پیش‌تنیده، و تحلیل خطی سازه بارگذاری شده با فرض جابجایی‌های کوچک ارزیابی می‌شوند. در یک گام ابتکاری، بهینه‌سازی به طور همزمان در مناطق مختلفی از فضای جواب، که بالقوه ارزشمند هستند صورت می‌گیرد و پاسخ‌های متنوعی پدید می‌آیند. تنوع سازه‌های بهینه در نتایج ارائه شده مشاهده می‌شود.

واژه‌های کلیدی: سازه‌های کش‌بستی، روش چگالی نیرویی، شکل‌یابی، بهینه‌سازی

متن کامل [PDF 1442 kb]   (5899 دریافت)