نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

• امیر رضائیان ¹
• محمد رضا حافظی ¹
• محمد تحصیلدوست ²

¹ دانشکده معماری و شهرسازی دانشگاه شهید بهشتی

² دانشکدة معمارى و شهرسازى دانشگاه شهید بهشتى

چکیده

این مقاله در پی ارائه و بررسی یک روش جهت منطبق سازی جریان نیروها با فرم اولیه در فرم‌های آزاد به کمک تغییر الگوی بارگذاری در آنهاست زیرا همواره یکی از معضلات طراحان در طراحی فرم‌های آزاد که به صورت پوسته تعریف می‌شوند باربری آنهاست. فرم‌های آزاد زمانی به عنوان پوسته مطرح می‌شوند که بتوانند به صورت محوری باربری کنند تا امکان ساخت آنها با ضخامت کم بوجود آید. از این رو هر فرمی را به عنوان پوسته نمی توان تعریف کرد و فرم یابی سازه‌‌‌ای در طراحی فرم‌های آزاد جایگاه ویژه خود را پیدا می‌کند. اما استفاده صرف از روش‌های فرم یابی با توجه به این که این روش‌ها صرفا در پی یافتن فرم خالص باربر هستند، محدودیت‌های زیادی دارند و از این رو پژوهش‌های جدید در این حوزه در پی ارائه روش‌هایی هستند که علاوه بر ایجاد امکان تنوع فرمی بیشتر به بررسی ابعاد دیگر فرم‌های آزاد مانند بررسی روش‌های ساخت و مصالح آن‌ها نیز می‌پردازند. این پژوهش نیز در راستای ارائه روشی است که با منطبق سازی سازه بر روی فرم اولیه دلخواه، ضمن اعمال حداقل تغییر در فرم اولیه، امکان ایجاد تنوع خارج از محدوده فرم‌های فونیکولار خالص را ایجاد نماید. در روش ارائه شده در این پژوهش ابتدا به کمک روش ذره و فنر فرم‌های فونیکولار ایجاد می‌شوند و سپس به کمک الگوریتم‌های بهینه سازی با تغییر الگو بارگذاری فرم فونیکولار را به فرم‌های دلخواه تعریف شده نزدیک کرده و میزان مشابهت آن‌ها سنجیده می‌شود تا بتوان الگوی بارگذاری نزدیک‌‌ترین فرم باربر را بدست آورد . سپس راهکارهای بهبود روند برای رسیدن به جواب‌های نزدیک‌‌تر، و کوتاه شدن روند بهینه سازی بررسی می‌شود. این بررسی‌ها در دو بعد صورت می‌پذیرد تا نتایج بدست آمده در این مقاله برای ایجاد بستر مناسب بررسی فرم‌ها در سه بعد ایجاد گردد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد انتخاب‌های اولیه برای مواردی همچون مکان نقاط، طول اولیه فنرها و وزن اولیه آن‌ها روی سرعت همگرایی الگوریتم تاثیر بسزایی دارد و این موضوع در بسط در مدل‌های سه بعدی بسیار کمک کننده است.

کلیدواژه‌ها

• فرگشتی
• فرم‌های آزاد
• طراحی
• زنجیر‌های آویخته (فونیکولار)
• روش ذره و فنر

موضوعات

• معماری

عنوان مقاله [English]

force flow and initial form matching in free forms by changing the loading pattern of funicular forms

نویسندگان [English]

• Amir Rezaian ¹
• mohammad reza Hafezi ¹
• mohammad Tahsildooost ²

¹ Faculty of Architecture and Urban Planning Shahid Beheshti University

² Faculty of Architecture and Urban Planning Shahid Beheshti University

چکیده [English]

One of the problems that shell designers face in their design procedure is flow of force in free form shell. In this article a method is suggested by which via changing the loading pattern and the optimization process a closest match to original free form with well-defined flow interior force is obtained. Free forms are considered as shells when they can be loaded axially so that they can be fabricated in small thicknesses. Therefore, not every form can be defined as a shell, and structural form-finding is important in free form design. However, the mere use of form-finding methods has many limitations since these methods only seek to find the pure form of the bearer, therefore new research provides methods that, in addition to creating the possibility of more form diversity, also examine the dimensions of other free forms, such as investigation of construction methods and their materials.
This research presents a method that, by adapting the structure to the desired initial form, while applying minimal changes to the original form, allows the creation of diversity outside the range of pure funicular forms. These funicular forms are initially created using particle and spring method, and then, by changing the loading pattern, the funicular form is optimized to finally reach the desired defined forms. The difference of this funicular form and the designed form is measured in order to obtain the loading pattern of the closest bearing form. Finally, strategies of improving the process to get closer answers, and shortening the optimization process are reviewed. The results show that the initial choices of the location of points, the initial length of the springs and their initial weight have a significant effect on the convergence speed of the algorithm and this issue is very helpful in the expansion of 3D models.
Two dimensional forms are presented in this work to give a clear understanding of the proposed method which is extendable to three dimensional funicular forms.

کلیدواژه‌ها [English]

• Evolutionary
• free forms
• design
• hanging chains
• funicular
• particle and spring method