بررسی رفتار خرابی گنبدهای کابلی تحت اثربارهای ثقلی و بار باد

بررسی رفتار خرابی گنبدهای کابلی تحت اثربارهای ثقلی و بار باد

کلید واژه ها : گنبد کابلی، ناپایداری،بار ثقلی، بار باد، تحلیل غیرخطی

چکیده :

سازه های کش-بستی نسل جدید سازه های فضاکار راتشکیل میدهندکه در آنها اعضای فشاری بصورت غوطه وردرمیان اعضای کششی قرارمیگیرند.
از مزایای این سازه ها وزن کم، سختی بالا، راحتی حمل و نقل، راحتی نصب وزیبایی جنبه معماری آنها میباشد.
با توجه به سبکی این سازه ها و سطح وسیع بارگیر آنها، تاثیر بار باد بر خرابی این سازه ها معمولا تعیین کننده است، لذا بررسی رفتار ناپایداری این سازه ها تحت اثر بار باد از اهمیت زیادی برخوردار است. موفق ترین کاربرد سازه های کش بستی، گنبدهای کابلی می باشند.

در این مقاله، مطالعه پارامتریک بر روی رفتار خرابی گنبدهای کابلی با شبکه کابلی مثلثی با مقادیر متداول ناکاملیهای اولیه ولاغری اعضای فشاری،برای مقادیر مختلف پیش تنیدگی کابلها و نسبتهای عمق به دهانه انجام شده است. در این بررسی مکانیزمهای خرابی از نوع کمانش اعضای فشاری و گسیختگی اعضای کششی و خرابی موضعی ناشی از شل شدگی کابلها مطالعه شده است.
دربررسی رفتارسازه اثرات غیرخطی هندسی ومصالح درنظرگرفته شده است ودرنهایت رفتارکلی سازه تحت بارهای ثقلی وبارباد تامرحله خرابی کلی تعیین شده است.

مقدمه :

یکی ازانواع جدید سازه های فضاکار،سازه های کش بستی میباشندکه بخاطرسبکی ودرعین حال سختی بالایشان،میتوانندبرای پوشش سطوح بزرگ استفاده شوند.
سازه های کش بستی متشکل ازعناصر کششی وفشاری می باشند که سختی آنها وابسته بحالت خودتنیده یاپیش تنیدگی است.

تعریفRichard Buckminster Fuller از سازه های کش بستی چنین است: سیستم سازه ای که در آن حفظ شکل سازه وابسته به رفتار کششی مستقل و محدود شده اعضای کششی می باشند و نه به واسطه رفتار اعضای فشاری گسسته و منحصرا موضعی.

اختلاف نظرهایی در دسته بندی سازه های کش بستی وجود دارد. در این رابطه دو تعریف وجود دارد.
تعریف اول که یک تعریف محدود کننده است،شامل شبکه های کابل خودمتعادل با تعدادی اعضای فشاری مجزا می شود.
تعریف دیگرکه جامعترمیباشد،علاوه برسازه هایی که درتعریف بالامی گنجد،سازههایی راکه نیروهای پیش تنیدگی رابه تکیه گاهها منتقل میکنندوخود متعادل نیستندرانیزدربرمیگیرد.

گنبدهای کابلی به خاطر دهانه و ارتفاع قابل توجه از یک سو، و سبکی و نحوه برپاسازی آنها از سوی دیگر، سازه های برجسته ای محسوب می شوند. David Geiger اولین گنبد کش بستی را در عمل ساخت که هم از نظر اقتصادی مانند سازه های بادی مقرون به صرفه می باشد و هم نسبت به آن دارای سختی بیشتر،مناسبتر از نظر ایرودینامیکی،دارای اعضای کم و تا حدودی وزن بیشتر می باشد.

سازه های Olympic Gymnastics Arena و همچنین سازه Olympic Fencing Arena،در سئول کره، که برای بازیهای آسیایی سال 1986 ساخته شدند، ازنوع گنبدهای کابلی می باشند.هر دو سازه سقف دارای پلان دایره ای می باشند که به حلقه فشاری با قطرهای 119/8m و 89/9m متصل شده اند و دارای سه و دو حلقه کششی مرکزی می باشند. پس از ساخت این گنبدها، سازه های دیگری از این نوع ساخته شدند،تا اینکه در سال 1992 با طراحی و ساخت گنبد Georgia، بزرگترین گنبد کش بستی دنیا،در آتلانتای آمریکا، توسط Levy،تحول مهمی در ساخت گنبدهای کابلی رخ داد. این گنبد از دو قسمت با پلان دایره و یک چلیک به عرض 56m تشکیل می شود، که در نهایت دارای دهانه های 193m،240m می باشد. گنبد Georgia اولین گنبدی بود که در آن از شبکه کابلی مثلثی، که اولین بار توسط Fuller مطرح شده بود، استفاده شد.

هدف از انجام این مطالعه تعیین رفتار خرابی گنبدهای کابلی با شبکه کابلی مثلثی، تحت اثر بار باد بوده است.
اینگونه سازه ها معمولا دارای وزن کم و سطح وسیع می باشند،و به همین خاطر دارای زمان تناوب بالا می باشند که آنها را در برابر پدیده رزنانس حساستر می کند. معمولا آیین نامه های بارگذاری سازه های با فرکانس طبیعی کوچکتر از 1، انجام تحلیل دینامیکی را در طراحی سازه و تعیین رفتار آن الزام می کنند.زمان تناوب ارتعاشی مدل های سازه ای طراحی شده در این مطالعه، کوچکتر از 1( فرکانس طبیعی بزرگتر از 1) می باشد و از روش استاتیکی معادل برای تعیین رفتار آنها تحت اثر بار باد استفاده شده است.

در این مطالعه ابتدا تحلیل استاتیکی بارافزون Push-Over با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی و مصالح بر روی سازه نمونه طراحی شده انجام شده و انواع خرابیهای سازه در طی افزایش بار تعیین و بررسی شده است.سازه مورد نظر در نرم افزار المان محدود ABAQUS مدلسازی شده است.درادامه کار دومدل سازه ای با نسبتهای عمق به دهانه متفاوت طراحی شده اندو رفتار خرابی آنها تحت اثر بارباد بررسی وتعیین شده است.همچنین رفتاراین سه مدل سازه ای تحت اثر بارهای ثقلی تامرحله کامل تعیین شده است ودرنهایت این سه مدل سازه ای ازجهات گوناگاون باهم مقایسه شده اند.

مدلسازی المان محدود:

  • مدلسازی عناصر فشاری و کششی :

المان انتخاب شده برای مدلسازی اعضای فشاری از نوع خرپای دو نقطه ای موجود در نرم افزار ABAQUS، با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی و مصالح، می باشد.برای اعمال رفتار پس کمانشی عناصر فشاری،این اعضا به صورت مجزا با ناکاملی اولیه 0.001L به صورت تیری دو سرمفصلی، مدلسازی و پس از استخراج رفتار آنها تحت بار محوری فشاری،نمودار ایده آلی خطی سازه تنش- کرنش محوری ( شکل 1- الف) آنها،به عنوان خواص پلاستیک مصالح المان خرپا به نرم افزار معرفی شده است.

برای مدلسازی عناصرکششی نیز از المان خرپای دو نقطه ای،با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی هندسی ومصالح استفاده شده است.
برای اعمال شل شدگی کابلها،سختی فشاری صفربگونه ای درنظرگرفته که کابل با بازگشت بطول اولیه خود،دوباره میتواندتنشهای کششی راتحمل کند.
رفتار غیرخطی کابلها مطابق نمودار شکل 1-ب براساس نتایج آزمایشگاهی اعمالی شده است.

  • مدلسازی و طراحی سه مدل گنبد کابلی:

در این مطالعه سه گنبد با نسبت های عمق به دهانه (b) مختلف، برای پوشش دهانه 100mمدلسازی و طراحی شده اند. همه مدلها دارای شبکه کابلی مثلثی بوده و دارای دو حلقه کششی،بر هر حلقه 24 عضو فشاری بوده و در مرکز گنبد یک عضو فشاری قرار دارد. همه اعضای فشاری دارای طول برابر می باشند( شکل 2و 3). از آنجا که آئین نامه ای ویژه طراحی سازه های فضاکار کش بستی تا کنون تدوین نشده است، برای بارگذاری مدلهای مورد بررسی از ترکیبات بارگذاری آئین نامه های اروپایی که در مرجع [6] به آنها اشاره شده،استفاده شده است.
ترکیبات باری که در این مطالعه برای طرح مدلهای مورد بررسی بکار برده شده است عبارتند از :

D+T

D+S+T

D+S+W

که D معرف بار مرده، S معرف بار برف،Tمعرف پیش تنیدگی و W معرف بارباد می باشد.

بار پوشش گنبدها 30 کیلوگرم بر متر مربع و وزن تاسیسات 40 در نظر گرفته شده است.

مقدار باربرف در طراحی گنبد مورد مطالعه بدون اعمال اثر شیب سقف150 کیلوگرم بر مترمربع در نظر گرفته شده است.
این مقداربعلاوه ی بار مرده ی محاسبه شده درقسمت قبلی بعنوان بار وارده  بربالای سازه به گره های بالایی گنبد وارد میشود.ضریب اطمینان طراحی8/1درنظرگرفته شده است.

برای سخت شدن سازه نیاز است مقداری پیش تنیدگی به اعضای کششی اعمال شود وبابرقراری تعادل،قابلیت تحمل بارهای خارجی رابیابد.
حداقل مقدار پیش تنیدگی باید در حدی باشد که سازه حداقل سختی لازم را برای تحمل بارهای خدمت، با اعمال ضریب اطمینان طراحی، داشته باشد.دراین مقاله کمترین مقدار پیش تنیدگی طوری انتخاب شده است که پس از اعمال بارهای مرده و زنده و وزن سازه،هیچگونه شل شدگی درکابلها اتفاق نیافتد.
مقادیر پیش تنیدگی براساس نسبت پیش تنیدگی اولیه به تنش گسیختگی کابل بصورت زیر درنظر گرفته شده است :

که در آن α نسبت پیش تنیدگی،s0 پیش تنیدگی اولیه کابلها و su تنش گسیختگی کابل می باشد.

نسبت پیش تنیدگی طراحی سه مدل گنبد کابلی 48/0 می باشد. از آنجا که در نسبت های پیش تنیدگی بزرگتر از 50/. نرخ رهاسازی نیروی پیش تنیدگی در کابل افزایش می یابد، توصیه می شود نسبت پیش تنیدگی 45/0 برای سازه های کابلی و کش بستی در نظر گرفته شود.
لازم بذکراست که گنبد موردمطالعه بگونه ای طراحی شده است که درمحدوده اعمال بارهای خدمت مقدارحداکثر نسبت تنش درکابلهاحدود45/0تا50/0 باشد.

گنبدهای کابلی

برای محاسبه فشار بار باد بر سازه، از آیین نامه eurocode-1991[8] ضرایب مربوطه محاسبه شده اند. از آنجا که مقادیر ضریب شکل برای سازه های سقف به شکل مخروط در این آیین نامه لحاظ نشده است. از پروفیل ارائه شده در مرجع [9]، استفاده شده است( شکل 4). اولین فرکانس ارتعاشات طبیعی مدلهای اول تا سوم،به ترتیب برابر با 23/2، 04/2و62/1 می باشد. معمولا سازه های با فرکانس طبیعی کوچکتر از 5،سازه های حساس به بارهای دینامیکی می باشند. برای سازه های  با فرکانس طبیعی نوسانی کوچکتر از 1 انجام تحلیل دینامیکی الزامی می باشد و برای سازه های با فرکانس طبیعی بزرگتر از 1 می توان از بار استاتیکی معادل برای تعیین رفتار آنها استفاده کرد.
در نهایت رابطه زیر برای فشار وارد برپوشش سازه، براساس سرعت مبنای باد برای شهرتهران (100km/h)بدست آمده است:

که در آن Cpe، ضریب شکل و  We فشار خارجی وارد بر پوشش سازه سقف می باشد.

مشخصات اعضای فشاری و کششی سه مدل گنبد در جدولهای 1و 2 آمده است.تنش تسلیم فولاد مورد استفاده برای اعضای فشاری 234 MPa، تنش گسیختگی آن 480 MPa در نظر گرفته شده است. همچنین کابلها دارای مدول الاستیسته برابر 165/474 GPa و تنش گسیختگی 1/414 GPa بوده اند.

بررسی پایداری مدلها تحت بارهای ثقلی

مرحله اول تحلیل،بصورت استاتیکی برای یافتن حالت تعادل یافته سازه پس ازاعمال پیش تنیدگی اولیه به کابلها اختصاص می یابد.
پس از اعمال بار مرده،نحوه خرابی گنبدکابلی،تحت اثر بار زنده افزایش یابنده،با انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی هندسی ومصالح،تعیین شده است.
درتشکیل ماتریس سختی سازه از روشUpdated Lagrange،وهمچنین برای انجام تحلیل های غیرخطی،از روش نیوتن رافسون وطول کمان استفاده شده است.

نمودارضریب بار-تغییر مکان قائم گره مرکزی بالایی سازه برای سه مدل بانسبت عمق به دهانه مختلف درشکل5رسم شده است.
شروع خرابی در سه مدل با شل شدگی کابلهای مورب مرکزی بالایی در ضریب با 8/1 می باشد.
باتوجه به نمودار شکل5،با افزایش نسبت عمق به دهانه،سختی وشکل پذیری سازه افزایش وظرفیت باربری نهایی کاهش یافته است.

خرابی کل سازه با مکانیزم کمانش اعضای فشاری خارجی می باشد. با خرابی اولین اعضای فشاری، سازه دچار خرابی کلی شده است، بعبارتی مشخصه ی فروریزی بار عضو خراب شده به گونه ای سریع بوده که در فرآیند باز توزیع،سایر اعضا توانایی جذب نیروهای اعضای خراب شده را نداشته و لذا خرابی کلی در سازه روی داده است.
در نمودارهای شکل 5 تحلیلها تا گسیختگی اعضای کمانه کرده ادامه یافته است.

بررسی پایداری مدلها تحت اثر بار باد

برای اعمال بار باد،فشار عمود بر سطح خارجی سازه( با فرض پوشیده بودن سازه) محاسبه شده است و با توجه به چشمه باربر هر گره نیروی متناظر با آن محاسبه شده است.نیروها به دو مولفه قائم و شعاعی تجزیه شده و به گره ها اعمال شده اند.
سپس یک مطالعه پارامتریک برای تعیین اثرمقدارپیش تنیدگی اولیه ونسبت عمق به دهانه بررفتاراین نوع سازه تحت اثرباربادانجام شده است.
همچنین مکانیزم گسیختگی کابل ها و نیز مکانیزم کمانش عضو فشاری در این نوع گنبدها موردمطالعه قرار گرفته است.

  • بررسی اثر نسبت پیش تنیدگی

سازه های کش – بستی با انعطاف پذیری هندسی شامل مکانیزم های بی نهایت کوچک می باشند. برای حذف این مکانیزم ها و برای اینکه سازه بتواند سختی لازم برای تحمل بارهای خارجی را بیابد، بایستی مقداری پیش تنیدگی به عناصر کششی کابل اعمال شود. بنابراین سختی و رفتار سازه کاملا وابسته به پیش تنیدگی اولیه کابلها می باشد.
لذا درمطالعه ی حاضر،اثرمقادیرمختلف کرنش اولیه اعمال شده به اعضای کششی(پیش تنیدگی)روی رفتارناپایداری ونوع مکانیزم خرابی سازه بررسی شده است.

بمنظورمطالعه رفتارخرابی این نوع سازه هادرحالت مکانیزم کمانش عضوفشاری،مدل اول پس ازطراحی به ازای مقادیرمختلف پیش تنیدگی موردتحلیل قرارگرفته است.
مقادیر نسبت های پیش تنیدگی در نظر گرفته شده در این مطالعه 0.25,0.33,0.48,0.57,0.70 می باشند.
نموداربار- تغییرمکان قائم برای چندگره انتخابی لایه بالایی گنبد،برای نسب پیش تنیدگی0.48ودرحالت مکانیزم کمانش عضو فشاری،درشکل6رسم شده است.

از آنجا که جابجایی غالب درگره ها،تغییر مکان در راستای قائم می باشد،برای ترسیم نمودارها ازاین جابجایی استفاده شده است.
بابررسی نمودارشکل6،میتوان دریافت که درحین بارگذاری،ابتداسازه دچارخرابی موضعی میشود،این خرابی باکاهش سختی همراه است ولی سازه کماکان قادربه تحمل باربیشترمیباشد.
کاهش سختی سازه دراین مرحله،بعلت آغاز شل شدگی یک سری از کابلهای پایینی متصل به تکیه گاهها میباشد(شکل 7).
با ادامه بارگذاری و رسیدن به ظرفیت نهایی باربری،پس از کمانش عضوفشاری مرکزی، سازه دچار خرابی کلی می شود.

روند خرابی سازه در حالت مکانیزم گسیختگی کابل ها مشابه سازه با مکانیزم کمانش عضو فشاری می باشد.
خرابی کلی در این حالت به خاطر گسیختگی کابل مورب مرکزی بالایی و نزدیکتر به جهت وزش باد می باشد.
درحالت مکانیزم گسیختگی اعضای کششی،با گسیختگی اولین کابل،به دلیل وقوع ناپایداری شدید در سازه، خرابی کلی رخ می دهد.

برای تحقیق این موضوع و با توجه به اینکه ادامه تحلیل عددی پاسخ سازه ممکن نبوده، سازه ناقص با حذف کابل گسیخته شده مدلسازی شده و رفتار آن تحت اثر بارهای خارجی برای نسبت پیش تنیدگی 0.48 تعیین شده است.

درشکل8 نمودارضریب بار-جابجایی قائم گره8بعنوان نمونه برای دوسازه کامل و ناقص تحت اثربار بادرسم شده است.
ضریب بار خرابی برای سازه ناقص برابر 6.152 و برای سازه کامل برابر با 7.16 می باشد که نمایانگر این موضوع است که با گسیخته شدن اولین کابل در سازه کامل، سازه در حالت ناپایداری قرار می گیرد که منجر به خرابی کلی سازه می شود.
در شکل9،نمودار ضریب بار- جابجایی قائم گره99سازه برای دوحالت مکانیزم موردمطالعه،به ازای نسبتهای پیش تنیدگی اولیه مختلف رسم شده است.
باتوجه نمودارهای شکل9،مشاهده گردیده که باافزایش نسبت پیش تنیدگی اولیه،ظرفیت باربری سازه وشکل پذیری آن کاهش،وسختی سازه افزایش یافته است.
همچنین نسبت کاهش ظرفیت باربری درسازه با مکانیزم کمانش عضو فشاری بیشتر از حالت مکانیزم گسیختگی کابلها می باشد.

  • بررسی اثر نسبت عمق به دهانه

با بررسی اثر اعمال مقادیر مختلف پیش تنیدگی به اعضای کششی در مدل سازه ای اول، مشاهده گردیده است که اعمال مقادیر مختلف پیش تنیدگی تاثیری بر روند و شکل خرابی سازه ندارد و تنها بر سختی سازه و به مقدار ناچیزی بر تراز بار خرابی اثر گذار می باشد. در ادامه برای بررسی جامعتر رفتار این سازه ها تحت اثر بار باد، دو مدل دیگر با نسبت عمق به دهانه متفاوت طراحی شده اند و سپس تحت اثر بارهای خارجی، روند پیشرفت خرابی و نوع مکانیزم های خرابی در آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. در شکل های 10،11،12 نمودار ضریب بار-جابجایی قائم گره 99 مدلهای سازه ای برای دو مکانیزم کمانش عضو فشاری و گسیختگی اعضای کششی،به ازای نسبت های پیش تنیدگی مختلف نشان داده شده است.
در تمامی نمودارها جابجایی اولیه،جابجایی ناشی از اعمال بارهای مرده و وزن سازه می باشد.

باتوجه به نمودارهای شکلهای10تا12برای هردومکانیزم موردبررسی دراین مطالعه،باافزایش نسبت عمق به دهانه،ظرفیت باربری سازه کاهش وشکل پذیری افزایش یافته است.
این درحالی است که شکل پذیری وظرفیت باربری سازه تحت اثربارهای ثقلی باافزایش نسبت عمق به دهانه افزایش یافته است.
مدل دوم(b=0.17)نسبت به سایرمدلهادارای سختی بیشتری میباشد.سختی مدل سوم(b=0.23)ازسختی مدل اول بیشتر وازسختی مدل دوم کمتر میباشد(شکل 13).
رفتار بار-تغییرمکان سازه درهرسه حالت ابتدا درترازبارکوچکتراز1بصورت سخت شونده میباشدوسپس سازه یک رفتارنرم شونده تامرحله خرابی کلی ازخود نشان میدهد.
همچنین کاهش سختی پس ازشل شدگی اولیه کابلها(خرابی اولیه)تا مرحله خرابی کلی سازه،در مدل سوم بیشتر از دو مدل دیگرمیباشد.

از نتایج به دست آمده در این قسمت و قسمت های پیشین می توان دریافت که اثر پارامتر نسبت عمق به دهانه بر رفتار اینگونه سازه ها تحت اثر بارهای ثقلی و بار باد با هم متفاوت می باشد. با توجه به نمودارهای شکل های 13 و 14 مشاهده گردیده است که سختی اولیه سازه برای تحمل بارهای ثقلی برای مدلهای اول و دوم کمتر از سختی آنها در تحمل بار باد است.
این وضع برای مدل سوم برعکس می باشد وسختی اولیه درتحمل بارهای ثقلی ازسختی اولیه آن درتحمل بار باد بیشترمیباشد.

باتوجه به بررسیهای انجام شده،مدل دوم نسبت به دومدل دیگر دارای وزن کمتر وسختی بیشتر در تحمل بارباد میباشد.
همچنین ظرفیت باربری آن برای بارهای ثقلی و بارباد بین مقادیر مربوطه برای مدلهای اول و سوم قرار می گیرد.

نتیجه گیری :

دراین مطالعه روندگسترش خرابی سه مدل گنبدکابلی باشبکه کابلی مثلثی بانسبتهای عمق به دهانه متفاوت،تحت اثربارمرده وبارافزاینده باد،تعیین شده است.
پیش تنیدگی اولیه کابلها،فاکتور مهم تاثیر گذار بر سختی و در نتیجه رفتار سازه می باشد.
باافزایش نسبت پیش تنیدگی اولیه،سختی سازه زیاد میشودکه نتیجه آن کاهش تغییرشکلهای خدمت و نهایی،وکاهش ظرفیت نهایی باربری سازه هم برای بارهای ثقلی وهم برای بارباد میباشد.
براساس نتایج بدست آمده،رفتارسازه بانسبتهای پیش تنیدگی اولیه کوچکتراز048تغییرات کوچکی داردکه این موضوع مناسب بودن سیستم باربری این نوع گنبدهارانشان میدهد.

در تعیین رفتار خرابی سازه تحت اثر بارباد، مکانیزمهای کمانش عضو فشاری وگسیختگی کابلها مورد مطالعه قرار گرفته اند.
تحت اثر بارهای ثقلی و بار باد،خرابی اولیه سازه با شل شدگی تعدادی از کابلهای سازه اتفاق می افتد.
وقوع این خرابی با کاهش سختی سازه همراه است ولی نمودار بار-تغییرمکان سازه افت نمیکندوسازه کماکان تحمل بارهای بیشتر رادارد.
در سازه با مکانیزم کمانش عضو فشاری، با ادامه بارگذاری سازه تحت اثر بار باد، عضو فشاری مرکزی کمانه کرده و سازه دچار خرابی کلی شده است، بعبارتی مشخصه ی فروریزی بار عضو خراب شده به گونه ای سریع بوده که در فرایند باز توزیع نیروها، سایر اعضا توانایی جذب نیروهای عضو خراب شده را نداشته و لذا خرابی کلی در سازه روی داده است.

درسازه بامکانیزم گسیختگی کابلها،تخت بارگذاری باد،باگسیخته شدن اولین ازکابلهای مورب مرکزی بالایی نزدیکتربه جهت وزش باد،سازه دچار ناپایداری شدید شده وخرابی کلی اتفاق افتاده است.

با افزایش نسبت پیش تنیدگی اولیه،برای بارهای ثقلی وبار باد،ظرفیت باربری سازه وشکل پذیری آن کاهش،وسختی سازه افزایش یافته است.
همچنین نسبت کاهش ظرفیت باربری در سازه با مکانیزم کمانش عضو فشاری بیشتر از حالت مکانیزم گسیختگی کابلها می باشد.
با افزایش نسبت پیش تنیدگی، خرابی اولیه در ضریب بار بزرگتری اتفاق می افتد.

سختی اولیه سازه برای تحمل بارهای ثقلی برای مدلهای اول ودوم کمتر از سختی آنها درتحمل بار باد است.
این وضع برای مدل سوم برعکس میباشد وسختی اولیه درتحمل بارثقلی ازسختی اولیه آن درتحمل بارباد بیشتر میباشد.

باتوجه به بررسیهای انجام شده،مدل دوم نسبت به دو مدل دیگر دارای وزن کمترو سختی بیشتر درتحمل بارباد میباشد.
وزن گسترده مدل دوم16 کیلوگرم برمترمربع به دست آمده که در مورد دو مدل دیگراین مقدار18 کیلوگرم بر مترمربع میباشد.
همچنین ظرفیت باربری آن برای بارهای ثقلی و بارباد بین مقادیر مربوطه برای مدلهای اول وسوم قرار می گیرد.
بنابراین میتوان گفت نسبت عمق به دهانه حدود 0.17 برای گنبدهای کابلی باشبکه مثلثی یک نسبت مطلوب میتواند باشد.

با افزایش سطح مقطع عضو فشاری مرکزی یک گنبد کابلی می توان مکانیزم خرابی آن را تحت اثر بار باد به سمت مکانیزم گسیختگی کابل هدایت کرد و با افزایش سطح مقطع عناصر کششی می توان مکانیزم خرابی را از گسیختگی کابلها به کمانش عضو فشاری هدایت کرد.
بنابراین درطراحی این گنبدهابرای افزایش ظرفیت باربری آنها تحت اثربارباد،هم بایدکابلهای مورب مرکزی بالایی وهم عضو فشاری مرکزی راتقویت کرد.

تهیه کنندگان :کاوه احمدی صوفیوند،محمدرضا شیدایی،کریم عابدی

Copyright 2016