سازه های کابلی با فرم منحنی طنابی

سازه های کابلی با فرم منحنی طنابی

سازه های کابلی با فرم منحنی طنابی

در این مقاله ، به موضوعات سیستم های کششی ،  سازه های کابلی و رانش در سازه های کششی  خواهیم پرداخت .

سازه های با فرم منحنی طنابی

سازه های با فرم منحنی طنابی (شناخته شده با عنوان فرم های فعال ) سازه هایی هستند که در برابر بارهای وارده از شکل و ترکیبی استفاده میکنند که تنش های داخلی حاصله فقط به صورت فشار و کشش مستقیم باشد .

کابلی را در نظر بگیرید که بین ۲ تکیه گاه کشیده شده و باری را تحمل میکند . کابل تحت باری که از پایین وارد میشود شکل V به خود میگیرد و فقط تحت کشش واقع میشود .

اگر بار دیگری به آن اضافه شود ، شکل براگذاری تغییر کرده و به صورت سه بخش که هر یک قسمتی از بار را تحمل میکنند ، تقسیم میشود .

بارهای اضافی دیگر تعداد تقسیمات را افزایش داده تا به فرم منحنی کامل که عمل توزیع را بر عهده دارد تبدیل شود .

در هر حالت کابل فقط تحت کشش است .( شکل ۱ )

شکل ۱ – سازه های معلق با فرم منحنی طنابی

 

سازه های کابلی با فرم منحنی طنابی :

زنجیرواره، فرمی از منحنی طنابی برای یک کابل بدون بارگذاری است که تحت تاثیر وزن کابل (وفقط وزن کابل) ایجاد می شود (باری که به طور یکنواخت در طول کابل وارد می شود).

سهمی فرمی از منحنی طنابی یک کابل معلق با بارگذاری یکنواخت در طول افقی دهانه صرف نظر از وزن کابل میباشد.

در جایی که نسبت دهانه به خیز بیشتر از ۵ است، هر دو گرم به طور نزدیکی یکسان و شبیه هستند و با محاسبات ساده ریاضی می توان به تعیین فرم و تحلیل آنها پرداخت ( شکل ۲ )

در عمل (ودر این مقاله، عبارت زنجیرواره (Catenary) برای هر عضو معلق منحنی شکل که در طول آن بارگذاری شده صرف نظر از نحوه توزیع بارها به کار می رود.

برای مثال، کابل های اصلی یک پل معلق از نوع کابل های زنجیرواره هستند، گرچه شکل منحنی آنها نزدیک به یک سهمی است .

شکل ۲- فرم منحنی های طنابی برای بارهای گسرتده بر روی کابل های معلق

(الف) زنجیرواره برای بارهایی که در طول منحنی کابل یکنواخت هستند و

(ب) سهمی برای بارهایی که به صورت یکنواخت در یک دهانه افقی وارد می شوند در جایی که نسبت دهانه به خیز در آنها از ۵ بیشتر است، شکل آن با حالت قبل یکسان میباشد.

رانش در سازه های کششی

برای یک بارگذاری معین، میزان خیز در یک سازه کششی از نوع زنجیرواره، مقدار رانش افقی ایجاد شده به سمت داخل را تعیین می کند، هرچه انحنا کمتر باشد رانش درونی بیشتر خواهد شد ( شکل ۳ )

سازه های کابلی های زنجیرواره قابلیت پوشاندن دهانه های متنوعی را دارند.

در دهانه ها و شرایط بارگذاری معمولی، نسبت خیز به دهانه یکی از مسائل مهم در طراحی اولیه سازه است.

نیروهای وارد بر کابل، طول و قطر آن کاملا به این نسبت بستگی دارند.

این نسبت ارتفاع ستونهای اصلی، نیروهای فشاری و میانگین مقاومت داخلی فشاری که در کابل به وجود می آید را نیز تعیین می کند.

معمولا نیروهای کابلی نسبت عکس با خیز دارند، به عبارت دیگر، با کاهش طول کابل ، قطر آن باید افزایش یابد.

این مسأله در به حداقل رساندن مجموع فولاد به کار رفته در کابل مورد استفاده قرار می گیرد.

یک کابل کوتاه با حداقل خیز، به علت وجود نیروهایی بسیار بزرگ به قطر زیادی نیاز دارد.

برعکس این حالت، یک کابل با خیز بسیار زیاد میتواند قطر کوچکی برای تحمل نیروهای کششی کم داشته باشد که کاملا طولی عمل می کند.

برای بار متمرکز که در وسط دهانه وارد می شود، خیز مناسب در حدود ۵۰ درصد طول دهانه است ، برای بار یکنواخت روی یک کابل سهمی شکل، خیز مناسب تقریبا ۳۳ در صد طول دهانه میباشد.

گرچه در عمل، دیگر عوامل فنی (ارتفاع مفید خیز و محل تکیه گاه عمودی) این نسبت را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.

در بیشتر کابل هایی که در سازه سقف ساختمان ها به کار می روند، نسبت ارتفاع به دهانه ۱:۸ تا ۱:۱۰ است.

سازه های معلق با فرم منحنی طنابی به سه بخش تقسیم می شوند:

منحنی دارای یک انحنا،

کابل های مضاعف و

منحنیهای مضاعف

انواع سازه های معلق

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.