سازه های کش­ بستی ، مزایا و معایب

Pugh این سازه­ ها را چنین تعریف می­کند که سازه­­ ی کش ­بستی از اندرکنش یک مجموعه­ ی ناپیوسته عناصر فشاری و یک مجموعه­ ی پیوسته عناصر کششی ایجاد می­شود که یک حجم پایدار را در فضا توصیف می­کند . از طرفی دیگر Motro تعریف زیر را برای این سازه ­ها ارائه کرده است:

سیستم­های کش­ بستی، سیستم­ های مشبک فضاکاری هستند که سختی سازه ­ای آن­ها به وسیله­ ی حالت خودتنیدگی ایجاد می­شود. در این سیستم­ها، عناصر فشاری یک مجموعه­ ی ناپیوسته و عناصر کششی یک مجموعه پیوسته را تشکیل می­دهند و به هر گره، حداقل یک عضو فشاری و سه عضو کششی متصل می­باشد. عناصر کششی و فشاری به ترتیب دارای صلبیت منحصراً کششی و فشاری می­باشند .

اخیراً Skelton تعریف جامعی از این سیستم­ها را بیان داشته است. بر طبق تعریف Skelton، یک سیستم کش ­بستی متشکل است از هر مجموعه­ ی دلخواهی از اعضای کششی که به یک بافتار کش­ بستی اعضای فشاری متصل شده باشد. منظور از بافتار کش ­بستی، بافتاری است که بتوان آن را توسط برخی مجموعه­ ی اعضای کششی داخلی پایدار نمود. اگر برای پایدارسازی این بافتار، هیچ عضو کششی مورد نیاز نباشد، در آن­ صورت این بافتار، یک بافتار کش­ بستی نخواهد بود . Skelton قسمت­های فشاری یک سیستم کش­بستی را به ­عنوان جسم صلب و قسمت­های کششی یک سیستم کش ­بستی را به­ عنوان رشته توصیف می­کند.

Skelton و همکارانش، اصطلاح کلاس k را به ­منظور تشخیص انواع مختلف سازه ­هایی که در این تعریف گسترده شامل می­شود، معرفی کردند. بر طبق این دسته ­بندی، یک بافتار کش ­بستی که هیچ اتصالی بین اعضای صلب آن وجود ندارد، به­عنوان کلاس ۱ نام­گذاری می­شود و یک سیستم کش ­بستی با k تا عضو صلب متصل، به ­عنوان کلاس k نام­گذاری می­شود. در شکل ۳، نمونه­ های از کلاس ­های مختلف یک سیستم کش­ بستی نشان داده شده است

مزایای سازه­ های کش­ بستی
کارایی: نشان داده شده است که مصالح سازه­ای تنها در مسیرهای بارگذاری، مورد نیاز است. پس سازه­ های کش­ بستی با قرار دادن دقیق اعضای فشاری قادر هستند نسبت مقاومت به وزن سازه را افزایش دهند. همچنین سازه­ های کش ­بستی از نظر انرژی، کارآمد هستند، چرا که اعضایشان انرژی را به شکل نیروی کششی یا فشاری ذخیره می­کنند.
قابلیت گسترش ­پذیری: سازه ­های سخت قابلیت تغییر شکل ­پذیری کمتری دارند اما آرایش اعضا در سازه ­های کش­بستی باعث می­شود که یک سازه­ی گسترش ­پذیر در حجم کوچکی ذخیره شود. این ویژگی مهم در کاربردهای فضایی از قبیل تیرک­ها و آنتن­های گسترش­ پذیر، کاربرد دارد.
سادگی تنظیم کردن: وجود پیش ­تنش در اعضای سازه­ ی کش­بستی به طراح اجازه می­دهد تا سختی را اصلاح کند. از اینرو، سازه به نحوی که نیروهای خارجی اعمال می­شوند، رفتار می­کند. همچنین فرکانس ارتعاش طبیعی سازه را به راحتی می­توان اصلاح نمود.
سادگی مدل کردن: نیروهای اعمال­ شده به سازه تنها از طریق نیروهای محوری در اعضا (تنها
به ­صورت کششی یا فشاری) انتقال می­یابند و مدل استفاده شده برای مشخص کردن رفتار سازه، قابل اعتماد می­باشد، چرا که پدیده­ی خمش در نظر گرفته نمی­شود.
قابلیت نسخه­ برداری: به منظور جلوگیری از خرابی سیستم، سازه­ های کش ­بستی گروه خاصی از سازه­ ها هستند که اعضای آن می­توانند به­ طور همزمان به عنوان سنسورها، عملگرها و اعضایی که بار را منتقل می­کنند، عمل کنند. بنابراین ممکن است چند عضو با یک وظیفه­ ی مشخص سروکار داشته باشند و در این حالت که یکی از آنها از کار بیفتد، دیگر اعضا نقش آن را بازی می­کنند تا سازه به کار خود ادامه دهد.
قابلیت مقیاس ­پذیری: از نظر ریاضی و فیزیکی هیچ محدودیتی برای اجرای سازه­های کش­بستی در مقیاس کوچک و بزرگ وجود ندارد.
 معایب سازه­ های کش­ بستی
اکثر سیستم­ های کش­ بستی به طور معمول صلب نیستند و معمولاً دارای مکانیزم­ های بینهایت کوچکهستند که به منظور مقابله با تغییر شکل­های ناشی از مکانیزم، بایستی تحت پیش­تنش قرار بگیرند.
سیستم­های کش­ بستی به دلیل مکانیزم ­های بی­نهایت کوچک مستعد ارتعاش هستند و نسبت به آشفتگی­های خارجی حساس می­باشند.
در این سیستم­ها مختصات گره­ها نمی­تواند به طور دلخواه تعیین شود. از اینرو برخی از بافتارها نمی­تواند یرای یک سیستم کش ­بستی انتخاب شود.