Κατασκευές Eλκυστήρων-Θλιπτήρων   

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Καραγεωργοπούλου Νίκη                                                  
Επιβλέπων Καθηγητής: Γαντές Χ., Επ. Καθηγητής       
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2003 

Η διπλωματική εργασία ‘Κατασκευές ελκυστήρων-θλιπτήρων’ (Tensegrity Structures-Cable Dome) πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Δ.Π.Μ.Σ. ‘Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση Κατασκευών’, ΕΜΠ. Σκοπός της είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς των συστημάτων tensegrity. Τα συστήματα αυτά είναι χωρικά δικτυώματα που αποτελούνται από εφελκυόμενα μέλη καλωδίου και θλιβόμενα μέλη δοκού και ισορροπούν λόγω της εντατικής τους κατάστασης. Ανήκουν στην κατηγορία των ελεύθερων σωμάτων και δεν απαιτούν δεσμεύσεις στο οριζόντιο επίπεδο για να ισορροπήσουν. Οι εφελκυστικές και οι θλιπτικές εντάσεις που αναπτύσσονται στα μέλη θέτουν το χωρικό δικτύωμα tensegrity σε ισορροπία. Στα κεφάλαια που ακολουθούν γίνεται μια προσπάθεια προσέγγισης της συμπεριφοράς τους. Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται κατασκευές βασισμένες σε αυτή την τεχνολογία. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται μέθοδοι για την κατασκευή τέτοιων προσομοιωμάτων, καθώς και η διαδικασία κατασκευής ενός tensegrity 3-δοκών που πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Μεταλλικό Κατασκευών του ΕΜΠ. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται μια εισαγωγή στη μαθηματική ανάλυσή τους, παρουσιάζονται οι κατηγορίες των tensegrity και με τη βοήθεια εξισώσεων στους κόμβους, προκύπτουν εκφράσεις για τις εσωτερικές εντάσεις και τα μήκη των μελών τους. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύεται η συμπεριφορά ενός τροποποιημένου tensegrity 3 – δοκών. Η ανάλυση που περιγράφεται οδηγεί στον υπολογισμό της δυναμικής ενέργειας του συστήματος, των επιμηκύνσεων των μελών και των μηκών τους. Στο Κεφάλαιο 5 αναλύεται η συμπεριφορά ενός συστήματος tensegrity κάτω από τη επιβολή ενός διανυσματικού τόξου στην πάνω βάση του. Διατυπώνονται επίσης εκφράσεις που δίνουν τις εσωτερικές δυνάμεις, οι οποίες εντείνουν το σύστημα. Στο Κεφάλαιο 6 αντικαθίστανται τα πλευρικά καλώδια με δοκούς και μελετάται η απόκριση της κατασκευής. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται μέθοδοι εύρεσης σχήματος. Στο Κεφάλαιο 8 αναλύεται η συμπεριφορά της στοιχειώδους στέγης tensegrity και τα αποτελέσματα συγκρίνονται με αυτά που προκύπτουν από το λογισμικό Sofistik. Στο Κεφάλαιο 9 διεξάγονται παραμετρικές αναλύσεις στα χαρακτηριστικά μέλη της στέγης που μελετήθηκε αναλυτικά και πειραματικά στο Κεφάλαιο 8. Στα Κεφάλαια 10 και 11 περιγράφονται στέγες tensegrity που έχουν κατασκευαστεί στη Σεούλ για τους Ολυμπιακούς Αγώνες της Κορέας και για το Στάδιο Giorgia Dome στην Ατλάντα. Η ανάλυση που πραγματοποιείται σε όλη την πορεία της εργασίας μάς οδηγεί στην κατανόηση της ιδιαιτερότητας των tensegrity και οδηγούμαστε σε πολύτιμα συμπεράσματα τα οποία παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 12. Στο Παράρτημα Α παρουσιάζονται οι αναλύσεις που επιχειρήσαμε, προκειμένου να κατανοήσουμε την συμπεριφορά των συστημάτων tensegrity 3-δοκών και σε στέγες, οι οποίες όμως τελικά δεν μας οδηγούν σε αποτελέσματα για τους λόγους που περιγράφονται. Τέλος, στο σημείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω κυρίως τον καθηγητή Χ. Γαντέ για την επισταμένη παρακολούθηση της διπλωματικής, τον Θοδωρή Φραγκόπουλο για την σημαντική συμβολή του με το θέμα εξαμήνου ‘Κατασκευές ελκυστήρων – θλιπτήρων (Tensegrity)’ που εκπόνησε κατά τη διάρκεια του μαθήματαος του ΔΠΜΣ: Σχεδιασμός Καλωδιωτών Κατασκευών και Μεμβρανών, στο ΕΜΠ- 2002, τον κ. Ξενοφώντα Λιγνό για την αξιόλογη βοήθεια του στην κατασκευή του φυσικού προσομοίωματος και την κ. Ισαβέλλα Βασιλοπούλου για τις υποδείξεις της όσον αφορά στο πρόγραμμα Sofistik και για τις σημαντικές παρατηρήσεις της.