سازه های پارچه ای :ساخت پارچه های روکش دار (بخش دوم)

سقف پاركينگ

۳-ضوابط الگو یابی در سازه های پارچه ای Tensile Architecture

ایجاد الگو برش سه بعدی در سازه های پارچه ای و تعیین اندازه و نحوه چیدمان هر یک از نوارها بر روی سطح پوسته ،الگویابی یا patterning نامیده می شود و اصولاً به شکل هندسی که باید تولید شود بستگی دارد.الگویابی هایی که از طریق ارزیابی های تجربی و از روی مدل بدست می آید تنها در مرحله طراحی مقدماتی قابل استفاده است ولی در مرحله اصلی، محاسبه الگوها باید به روش آنالیزی و از روی تجزیه و تحلیل صورت گیرد.مقادیر اصلاح ابعادی محاسبه شده در نمونه ها با انجام تستهای دو محوری تحت بارگذاری های دراز مدت و با شبیه سازی کشش واقعی و با توجه به میزان  کاهش  اندازه هر یک از نوارهای مورد بررسی قرار گرفته و مقادیر محاسبه شده با مقادیر واقعی  بدست آمده از آزمایش مقایسه می شودکه در شرکت ماهوت این مراحل (طراحی و انجام تست ها) به صورت کاملا حرفه ای انجام میگیرد.

عوامل تعیین ترتیب نوارها

یکی از عوامل مهم برای تعیین ترتیب نوارها (علاوه بر قابلیت عبور نور ازسطح پوسته)،قابلیت استفاده از حداکثر استحکام مواد با توجه به ماکزیمم تغییر شکل ممکن و قابلیت ساخت آنها  می باشد .محاسبه الگو های برش  تاثیر مستقیمی بر هزینه داشته و بخشی جدائی ناپذیر از فرایند شکل یابی form finding می باشد.هدف از محاسبات الگو یابی ،تولید شکلهای متعادل و حساب شده وبه دقیق ترین شکل ممکن و با توجه به تمام جنبه های اشاره شده در بالا می باشد.

۳-۱-ضوابط سازه ای و توپولوژیکی

توزیع سختی _نحوه قرار گیری نوارها

به خاطر رفتار آنیزوتروپیک پارچه ها ،توزیع سختی در پوسته با توجه به نحوه قرار گیری و آرایش نوارها در پوسته تعیین می شود.جهت برش نقش تعیین کننده ای در جهت انتقال بار در سطح پوسته داشته  و بر سیستم سازه ای تاثیر گذار می باشد و بر تغییر شکل های ایجاد شده در سازه اصلی نیز تاثیر می گذارد.

محاسبات الگو یابی

اصولاً نحوه محاسبات الگو یابی به شکل سطحی که قرار است ایجاد شود، بستگی دارد.قبل از اینکه پارچه را بتوان به اندازه های مورد نظر و به صورت نوارهای جداگانه برش دهید، باید جهت اصلی آنیزوتروپیک پارچه را با توجه به جهت اصلی انحنا مورد نظر و از طریق محاسبه تعیین نمود.تنشهای موجود در سطح و لبه های پوسته و کرنشهای ناشی  از آنها در پارچه ،تعیین کننده نحوه قرار گیری نوارها خواهند بود .تنها در صورتیکه سطح پوسته مورد نظر دارای تنش های برابر در تمام جهت ها در صورتیکه پارچه مصرفی دارای خواص کرنشی برابر در هر دو گروه نخهای خود (تاروپود)بوده باشد،می توان طرز چیدمان و قرارگیری نوارها را به صورت دلخواه در نظر گرفت .در این صورت می توان از مواد به صورت بهینه استفاده کرده و از اعمال سر بارهای موضعی بر آنها اجتناب نمود.

اما حقیقت امر آن است که در عمل چنین حالتی خیلی به ندرت رخ می دهد زیرا سطوح پوسته به طور معمول از موادی تشکیل شده اند که تنشهای اصلی آنها در جهات مختلف با یگدیگر متفاوت است.

در چنین شکل هایی نوارها اکثراً در جهت بارگذاری اصلی خوابانده می شوند تا بدین طریق بتوانند میزان تنشهای سطحی را که در نتیجه اصلاح ابعادی در جهت آنیزوتروپی اصلی ایجاد می شود را بهینه نمایند.انحنای اصلی در پوسته باید به گونه ای انتخاب شود که پارچه مصرفی  بتواند تنش هایی را که بوسیله بارهای خارجی در پوسته ایجاد می شوند را تحمل نماید.

جهت باربری

جهت باربری اصلی یک سازه پارچه ای جهتی است که کرنش بیشتری در آن به وقوع خواهد پیوست .از آنجائیکه نخهای تار در پارچه بافته شده دارای مدول (E) بیشتری  از نخهای پود می باشند و با توجه به اینکه پارچه ها دارای  مقاومت کششی بیشتری در جهت طول نسبت به جهت پود هستند،در تعیین نحوه قرار گیری نوارها باید دقت نمود که جهت تار در جهت باربری اصلی قرار گیرد ،زیرا بدین طریق در اثر بارگذاری ،انحنا ی کمتری در سطح پوسته به وجود خواهد آمد. مزیت دیگر این نوع چیدمان آن است که درزهای ضعیف تر ،دیگر نیازی به تحمل بیشترین تنش ممکن که بصورت عمود بر محل درزها وارد می شود را نخواهد داشت چون نوارها در جهت تنش اعمالی و مماس با آن قرار خواهند گرفت و دیگر بحث برش در محل درز مطرح نخواهد بود.

طرز چیدمان نوارها

طرز چیدمان نوارها در جهت باربری اصلی به موازی ،شعاعی و یا ترکیبی از این دو نوع الگوی برش باشد.استفاده از سیستم نوارهای مواز ی به طور معمول امکان دستیابی به یک توزیع تنش مناسب را فراهم خواهد کرد .مقدار مواد مصرفی در الگوی شعاعی بیشتر از الگوی موازی است زیرا پرت ناشی از برش در این روش زیادتر بوده و اندازه گیری و تعیین ابعاد و اصلاح ابعادی در این روش سخت تر می باشد.

انتخاب نوع مواد مصرفی

از آنجائیکه هر چه مواد مصرفی در سازه های پارچه ای اعم از پارکینگ پارچه ای ،سقف باز و بسته شونده ،پوشش سبز کابلی سایبان چادری ، آلاچیق چادری ، سقف متحرک و … سخت تر و محکمتر باشند میزان تغییر شکل در آنها نیز کمتر خواهد بود ،می توان نتیجه گرفت که انتخاب نوع مواد مصرفی یکی از عوامل تعیین کننده در نحوه چیدمان نوارها می باشد.پوسته ای که قابلیت کشش و انبساط کمتری داشته باشد بالطبع مقاومت و سختی بیشتری خواهد داشت .هدف ما،تعیین  طرز قرارگیری نوارها به نحوه ی است که در حین برش با کمترین مشکل ممکن برخورد کنیم و عملیات برش الگو از روی پارچه تا حد امکان آسانتر انجام پذیرد.

تعیین جهت آنیزوتروپی در سازه های highpoint

تعیین جهت آنیزوتروپی اصلی در سازه های highpoint تحت تاثیر شرایط ویژه ای صورت می پذیرد.کاهش دائمی به سوی نقطه بالایی (در این سازه ها)باعث تمرکز تنش و ایجاد نیروهای شعاعی بیشتر در این منطقه شده و همین امر سبب می شود تا در نزدیکی نقطه بالائی به الزامات مقاومتی بیشتری نیاز پیدا کنیم . این بدان معنی است که چون نوارهای مورد نظر در سازه های highpoint بگونه ای بریده می شوند که به تدریج باریک می شوند ،توزیع تنش در نقطه بالایی نسبت به سطح بیشتر می شود.پس لازم خواهد بود تا در انتخاب نوع ماده مصرفی و در حین طراحی ،دقت لازم را برای استحکام کافی سازه مبذول داریم.

highpoint

در سازه های highpoint این امکان وجود دارد که نوارها را هم به صورت شعاعی و هم به صورت موازی به نقطه بالایی متصل کنیم.اگر جهت تار(که محکمتر است)همان جهت اصلی باربری انتخاب شده باشد،در این صورت انتظار می رود که سازه خمش کمتری داشته باشد.اما هرچه مواد محکمتر باشند،به منظور دستیابی  به یک  توزیع تنش همگن و یکنواخت ،با اصلاح ابعادی بسیار بیشتر و دقیق تری در جهت پود صورت گیرد.ولی اگر جهت نخهای تار به صورت موازی به لبه ها در نظر گرفته شده باشند.در این روش نیرو کاملاً از طریق جهت سخت (تار)به حلقه بالایی انتقال داده می شود و مشکلی از لحاظ انتقال نیرو وجود ندارد.ولی بالا بودن ضایعات برش در این روش باعث شده تا این شیوه به راه حلی غیر اقتصادی تبدیل شود.