Yeni Çift Düzlem-Simetrili Çift-Küresel 6R Katlanabilir-Plaka Ağlarının Geliştirilmesi

Abstract

Katlanmış-plak strüktürler, daha az malzeme ihtiyacı ve ek kaplama/giydirme gerektirmemesi nedeniyle daha hafif, daha hızlı ve daha ucuz bir inşa sunar. Katlanabilir-plak sistemleri, katlanmış-plakların bu avantajlarına ek olarak hareket kabiliyeti de sağlayarak tasarıma sürdürülebilirlik ve uyarlanabilirlik kazandırır. Ancak, pek çok parçadan oluşmaları veya hareketlerinin hesaplanmasını ve kontrolünü önemli ölçüde zorlaştıran birden fazla serbestlik-derecesine(SD) sahip olmaları nedeniyle mimaride yaygın değildirler. Bu tezin amacı, tek SDye sahip yeni katlanabilir-plak ağları oluşturmaktır. Bennett tarafından tanımlanan çift küresel 6R ünitesi, tek-SD ve düz-katlanırlık olmak üzere çeşitli özellikleri nedeniyle modül olarak seçilmiştir. Analiz, modülün geometrik ve kinetik özelliklerinin tanımlanmasıyla başlar. Değişkenler ve yapısal parametreler belirlenir. Hem değişkenlere hem de yapısal parametrelere çeşitli değerler verilerek sonuçlar incelenir. Bağlantılar arasındaki açılar ve mesafeler geometrik olarak analiz edilir ve parametrik bir model oluşturulur. Sonraki aşamada, modül simetri işlemleri kullanılarak çoğaltılırken, oluşturulan ağlarda modüllerin elemanları birleştirilerek tek-SD korunur. Tüm olası ağların geometrik ve kinematik özellikleri incelenir ve kısıtlar belirlenir. Malzeme seçimi ve yük taşıma kapasitesinin hesaplanması gibi uygulamaya yönelik koşullar, her uygulama için büyük ölçüde farklılık gösterdiğinden, çalışmanın kapsamına alınmamıştır. Ortaya çıkan ağlar, yatay ve düşey yönlerde hem düz hem de eğrisel açılım, çift eğrilik ve dönüşler dahil olmak üzere geniş bir hareket kapasitesi sunar. Ağlar ayrıca geniş bir form yelpazesi de sunar. Son kısımda, vaka çalışmaları olarak, gelecekteki mimari kullanımlar için bazı ön tasarımlar sunulmaktadır.

Folded-plate structures offer a lighter, faster and cheaper construction due to less material need and no additional covering/encasing installation. Deployable foldable-plate structures add motion on top of these advantages, adding to the sustainability and adaptability to the design. However, they are not common in architecture, due to being made up of many parts or having more than one degree-of-freedom(DoF), which makes it significantly harder to calculate and control their motion. The objective of this thesis is to develop new single-degree-of-freedom foldable-plate networks that could inspire deployable plate structures in future architectural applications. The double-spherical 6R unit defined by Bennett is selected as the module due to its various properties, among being single-DoF and flat-foldable. The analysis starts with defining the geometric and kinetic properties of the module. The variables and constructional parameters are identified. Both variables and constructional parameters are given various values and the results are examined. The angles between the links and the distances are geometrically analyzed and a parametric model is composed. In the later stage, the module is multiplied using symmetry operations to form networks, preserving single-DoF all the while with joined links. Geometric and kinematic properties of all possible constructions are observed and limitations are identified. Application oriented conditions, such as the material choice and the calculation of the load-bearing capacity of the assemblies are not in the scope of the study, since they widely differ for each application. The resulting networks present a wide range of motion including both straight and curved deployment in horizontal and vertical directions, double curvatures and rotations. The networks also provide a wide range of forms. Lastly, as case studies, some pre-designs for future architectural uses are offered.