بررسی بهبود نظم هندسی سازه فضاکارآتی‌سنتر مشهد

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه ریاضی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 دانشیار دانشکده ریاضی و علوم کامپیوتر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی‌تکنیک)، تهران، ایران

3 مدرس دانشگاه ، دانشکده ریاضی و علوم کامپیوتر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر( پلی‌تکنیک)تهران، ایران

4 استادیار،گروه ریاضی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

تعریف نظم با توجه به اهداف مختلف متفاوت می‌باشد. اکثریت مهندسین بر این توافق هستند که سازه‌ای منظم است که درصد بالایی از اضلاع سازه یکسان و یا تقریباً یکسان باشد. شیوه‌هایی برای بهبود نظم فرمهای سازه‌ای وجود دارد که در این راستا پروفسور نوشین و همکاران روش‌هایی نظیر فرآیند تراپویش، تصویرسازی گام به گام، تکنیک‌های بازگشتی و ... را برای ایجاد رده‌ای خاص از سازه‌های فضاکار (گنبدها و تخت) و پوسته‌های شبکه‌ای که به صورت چندوجهی طراحی شده بودند، ارائه دادند. آنها شاخص‌های نظم سازه را به صورت کمی تعریف کرده که به درجه‌های نظم یا پارامترهای هندسی یا مترهای اندازه‌گیری نظم سازه موسوم هستند. نظم مورد بررسی در این پژوهش به افزایش المان‌ها (اضلاع) با طول‌های یکسان یا تقریباً یکسان، کاهش تعداد المان‌ها با طول‌های متفاوت، کاهش تعداد تیپ‌های طولی المان‌ها (بازه های طولی) با حفظ هندسه‌ی فرم بر می‌گردد. سازه‌ی فضاکار فرم آزاد آتی‌سنتر مشهد توسط مهندسین شرکت سازه‌های فضاکار افق نور به وسیله‌ی یک شبکه‌ی تک لایه در نرم‌افزار راینو طراحی و در سال 1399در خیابان پاسداران مشهد ساخته شد. اهداف این پژوهش مطالعه‌ی پیشین شاخص‌های نظم، بررسی و تحلیل بهبود نظم این سازه با تکنیک‌های مثلث‌بندی و الگوریتم پیشنهادی : بهینه‌یابی مثلث‌بندی دلانی حاصل از 176 نقطه‌ی تصادفی با کمک الگوریتم پیمایش دایره‌ای و بهینه‌سازی اختاپوس جهت رسیدن به یک الگوی مناسب می‌باشد. جهت بررسی بهبود نظم الگوریتم‌هایی برای محاسبه‌ی شاخص‌های طولی، زاویه‌ای و مساحتی نظم ارائه داده، نتایج عددی این شاخص‌ها را محاسبه، تعریف کلی شاخص نظم را پیشنهاد نموده‌ایم و نشان می‌دهیم این شاخص‌ها به تنهایی ملاکی برای سنجش و مقایسه‌ی نظم دو سازه نمی‌باشند و یک تعریف واحد و یکتا نیاز است. نتیجه‌ی حاصل از این پژوهش در حل مسائل مرتبط با انتخاب فرم، بهبود نظم و طرح بهینه موثر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating improving of the geometric regularity of the Ati Center Mashhad Space Structure

نویسندگان [English]

  • Parisa Hemmatian Dehkordi 1
  • Ali Mohades Khorasani 2
  • marjan Goodarzi 3
  • Mohammad Chaichi Raghimi 4
1 Department of Mathematics, Payame Noor University,, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Mathematics and Computer Science, Amirkabir University, (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran
3 Laboratory of Algorithms and Computational Geometry, Department of Mathematics and Computer Science, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran;
4 Assistant Professor, Department of Mathematics, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The definition of regularity is different as it has different goals. Most engineers agree that a space structure is regular if a high percentage of its elements (sides) are equal or almost equal. There are several ways for improving regularity of the space structures, In this regard, Professor Nooshin et al used methods such as Traviation Process, Stepping Projection, Recursive techniques and etc to create a special category of structures (domes and flats) and they presented grid shells that were designed in a multimodal way. They defined regularity indicators quantitatively which are known as degrees of regularity or geometric parameters or regularity measuring meters. The regularity in this research is related to the increase of elements with equal or almost equal length, reduction the number of elements with different lengths, and the reduction of the number of length intervals while maintaining the geometry of the form. The freeform space structure of Ati Center were designed by the engineers of the Ofogh Noor Space Structures Company by using a single layer grid in Rhino software. This study aims to investigate the previous regularity indicators and improving regularity of this structure with triangulation techniques and proposed algorithm which is the optimization of Delaunay triangulation obtained from 176 random points with the help of circle packing algorithm and octopus optimization to reach a suitable pattern. Also we have presented algorithms to calculate the regularity indices and we have calculated them for each structure, investigated the improving regularity and we have suggested the general definition of regularity index and we have shown that the definitions of regularity indices alone are not the basis for evaluating the regularity of two structures. So a unique definition is needed. The result of this research is effective in solving problems related to form selection, improving regularity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Space Structure
  • Free Form
  • Regularity Improving
  • Circle Packing Algorithm
  • Octopus Optimization
  • Parametric Form
  • Delaunay Triangulation
[1] Tsuboi, Y. (1984) Analysis, design and realization of space frames. Bulletin of the International Association of Shell and Spatial Structures, Vol 15, PP: 84-85. 
[2] Office of Deputy for Strategic Supervision, Bureau of Technical Execution System, (2010), Code of Practice for Skeletal Steel Space Structures, Islamic Republic of Iran Vice presidency for Strategic Planning and Supervision, No 400. In Persian. 
[3] Behnejad, S.A. (2018), Geometrical Data for Lattice Spatial Structures: Regularity, Historical Background and Education, A Thesis Submitted for the Degree of Doctor of Philosophy, Spatial Structures Research Centre, Department of Civil and Environmental Engineering.University of Surrey, PP 1-217.
[4] Haghnazar R., Nooshin H. and Golabchi M., (2014), Improving the Regularity of Geodesic Domes Using the Concept of Stepping Projection ", International Journal of Space Structures,Vol 29 No.2, PP 81-95.
[5] Nooshin, H., Ishikawa, I., Disney, P. L. and Butterworth, J. W.,(1997), The Traviation Process, Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures, Vol 38(125), PP 165–176.
[6] Kouroiwa, Y. (2000), Regulariazation of Structural forms using Genetic Algorithms, A Thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy, Space Structures Research Centre Department Of Civil Engineering University Of Surrey, Published by ProQuest LLC (2019),PP:1-350.
 [7] Nooshin, H., Kuriowa, Y., and Disney P.L., (1999), “A genetic method for regularization of structural configurations”, IASS Congress 20-24 September; Madrid, Spain.PP 1-10.
[8] Piórkowski, A., Mazurek P. and Gronkowska-Serafin J., (2015). Comparison of Assessment Regularity Methods Dedicated to Isotropic Cells Structures Analysis. Advances in Intelligent Systems and Computing. PP 1-11.
[9] Massah  S.A., Ahmadi H. (2017), Regularizing structural configurations by using meta-heuristic algorithms,Geomechanics and Engineering, Vol. 12, No. 2. PP 197-210.
 [10] Mohades A., Goodarzi M. and Forghani-elahabad M.,(2020), Particle Swarm Optimization Method in Optimization of Grid Shell Structures, Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics, v.7, n.1, PP 1-6.
[11] Goodarzi M., Mohades A. and Forghani-elahabad M., (2021), Improving the Gridshells' Regularity by Using Evolutionary Techniques, Mathematics, Vol 9(440), PP 1-18.
[14] R.Vier(n.d.),2017,Octopus,Retrieved,July28,from http://www.grasshopper3d.com/group/octopus