Ocena możliwości wykorzystania konstrukcji tensegrity w budownictwie mostowym
Loading...
Andrzej_Kasprzak_Ocena_mozliwosci_wykorzystania_konstrukcji_tensegrity_w_budownictwie_mostowym.pdf (36.96 MB)
Authors
Date
2014-03
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Using this material is possible in accordance with the relevant provisions of fair use or other exceptions provided by law. Other use requires the consent of the holder.
Abstract
Idea tensegrity po raz pierwszy została opisana około 50 lat temu. Dotyczy specyficznych struktur, w których elementy ściskane oraz rozpierane przez nie elementy rozciągane wzajemnie stabilizują się, mimo że w strukturach występują mechanizmy. W rozprawie postawiono pytanie o to, czy i w jakim stopniu możliwe jest wykorzystanie idei tensegrity w konstrukcjach budowlanych, a w szczególności w obiektach mostowych. Aby na nie odpowiedzieć, podjęto rozważania zarówno na temat podstaw teoretycznych, jak i aspektów praktycznych projektowania tego typu konstrukcji. Bazując na mechanice konstrukcji sformułowano autorskie definicje „czystych tensegrity” i „konstrukcji o cechach tensegrity”. Określono najważniejsze cechy tensegrity, takie jak występowanie mechanizmów infinitezymalnych oraz stanów samonaprężenia, co pozwoliło na opracowanie opisu matematycznego tego typu konstrukcji oraz podanie własnej propozycji sposobu poszukiwania formy tensegrity. Wybrano metody obliczeniowe adekwatne do wspomnianych cech konstrukcji. Posługując się nimi, przeanalizowano właściwości statyczne i dynamiczne podstawowych modułów tensegrity. Podjęto rozważania na temat możliwości łączenia modułów pod kątem ich wykorzystania w konstrukcjach mostowych, a także wpływu sposobu łączenia na właściwości otrzymywanych w ten sposób struktur. Omówiono najważniejsze zagadnienia technologiczne związane z wykorzystaniem tensegrity w mostownictwie. Zbadano odpowiedź wybranych konstrukcji na obciążenia statyczne i dynamiczne w kontekście ich zastosowania jako ustroje nośne kładek dla pieszych. Dokonano oceny i klasyfikacji istniejących projektów oraz realizacji obiektów mostowych pretendujących do miana tensegrity. Przedstawiona analiza pozwoliła na sformułowanie wniosku mówiącego o możliwości zastosowania tensegrity w mostownictwie, głównie w zakresie ograniczonym do konstrukcji o cechach tensegrity. Zastosowanie „czystych tensegrity” może być uzasadnione w przypadku konstrukcji o specjalnym przeznaczeniu, takich jak mosty sterowane i rozwijane.The concept of tensegrity was first described about 50 years ago. It refers to a particular type of structure, in which the compression and tensile components stabilize each other, despite the existence of mechanisms in the structure. A question, whether and to what extent it is possible to use the idea of tensegrity in building constructions, especially in bridges, was raised in the dissertation. To answer it, the author elaborated on both theoretical basis and practical aspects of the design of this type of structures. Two own definitions, based on mechanics of structures are presented. These are “pure tensegrities” and “structures having tensegrity features” definitions. The main features of tensegrity, such as the existence of infinitesimal mechanisms and self-stress states were defined. This made it possible to develop a mathematical description of this type of structures and to propose a new form-finding method. Computational methods appropriate for aforementioned properties were chosen. Static and dynamic properties of the basic tensegrity modules were analyzed using the selected methods. The possibility of combining modules for the use in bridge structures was discussed, as well as the impact of connection type on the properties of thus obtained structures. The most important technological issues associated with the use of tensegrity in bridges were discussed. The response of selected structures on the static and dynamic loads was examined in the context of their use in construction of footbridges. Existing projects and realizations of bridges called tensegrity were classified and evaluated. The analysis allowed to conclude, that there is a possibility of using tensegrity in bridge structures, limited mainly to the structures having tensegrity features. The use of “pure tensegrities” may be justified in the case of special-purpose structures, such as adaptive and deployable bridges.