تاثیر ناکاملی ها در رفتار سازه

بررسی تاثیر وجود ناکاملی ها در رفتار سازه های فضاکار

 

محمدرضا شیدانی 1،عطا اله ماهوتی 2،مهرداد شایافر 3

1-استادیار گروه مهندسی عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه ارومیه

2- کارشناس ارشد سازه دانشگاه ارومیه

3-دانشجوی  کارشناسی ارشد دانشگاه ارومیه

 

چکیده

 

با توجه به تعداد زیاد اعضا و گره ها در سازه های فضاکار یا سازه های فضایی وجود انواع ناکاملی ها در این سازه ها (سازه فضاکار یا سازه فضایی) امری بدیهی و غیرقابل اجتناب است. مطالعات انجام گرفته در روی این سازه ها حساسیت این نوع از سازه ها (سازه فضاکار یا سازه فضایی) را به وجود انواع ناکاملی ها در سازه (سازه فضاکار یا سازه فضایی) نشان داده است. وجود این ناکاملی ها در سازه (سازه فضاکار یا سازه فضایی) باعث تغییر رفتار سازه در مقایسه با سازه ایده آل در نظر گرفته شده خواهد شد. در این مقاله انواع ناکاملی های ممکن در سازه های فضاکار سازه های فضایی و تاثیر وجود هر یک از آنها در رفتار عضو دارای ناکاملی و همچنین رفتار کل سازه(سازه فضاکار یا سازه فضایی) مورد بررسی قرار گرفته است.

 

 

 

 کلمات کلیدی: ناکاملی، ظرفیت نهایی، شبکه های تک لایه، شبکه های دو لایه، سازه های فضاکار، سازه های فضایی، سازه فضاکار، سازه فضایی، شرکتهای سازه فضایی، تولیدکنندگان سازه فضایی

1.مقدمه

معماران ومهندسان همواره در پی یافتن راه حل های جدید برای حل مسئله فضاهای محصور بوده اند. با صنعتی شدن و توسعه

دنیای مدرن تقاضا برای استفاده از سازه های با دهانه های بزرگ افزایش یافت.سازه های فضاکار یکی ازپر استفاده ترین سازه ها

برای پوشش دهانه های بزرگ هستند.این سازه های مشبک فضایی بدلیل تنوع بسیار و انعطاف پذیری معماری ،ابزار با ارزشی برای

دستیابی به فرم های جدید توسطمعماران و مهندسان است.فاکتورهای مؤثر در رفتار این نوع سازه ها بسیار متنوع است و به رفتار

تک تک اعضا و همچنین سیستم اتصال دهنده آنها بستگی دارد. با اینکه اعضای سازه های فضاکار به صورت صتعتی ساخته می

شوند ولی با این حال به خاطر متفاوت بودن پارامترهای مکانیکی و هندسی ،این اعضا دارای رفتارهای نامنظم خواهند بود(1).

با توجه به اینکه این سازه ها از اعضا و گره های بسیاری ساخته می شوند عملاً ساخت این سازه ها بدون وجود ناکاملی های اولیه

در سازه غیر ممکن خواهد بود.مطالعات انجام گرفته در روی رفتار خرابی شبکه های دو لایه نشان داده است که سازه های فضاکار در

حالت الاستیک دارای رفتار متقارن هستند اما در حالت  غیر الاستیک رفتار غیر متقارن از خود نشان میدهند. همچنین آزمایشات

انجام گرفته بر روی این سازه ها با مقیاس های مختلف نشانگر کاهش قابل توجه ظرفیت باربری  آنها درمقایسه با نتایج پیش بینی

شده توسط آنالیزهای انجام گرفته بر روی سازه است که این مسائل به خاطر وجود انواع ناکاملی ها در سازه است.(2).

 

براساس تحقیقات انجام شده بر روی شبکه های دولایه تخت نیز مشخص شده است قبل از شروع بارگذاری سازه ، اعضای آن دارای

نیروهای اولیه بین 5 تا 10 درصد ظرفیت باربری خود بودند که این تفاوت در اعضای بحرانی بین 10 تا 25 درصد بوده

است.ناکاملی هایی مانند انحنای اولیه در اعضا فنابجائی گرهی،خروج از مرکزیت در گره ها و وجود ناکاملی  در طول اعضا تاثیر

بسزائی در رفتار سازه های فضاکار دارند. حساسیت این نوع سازه ها به وجود انواع  ناکاملی ها توسط آزمایشات وتحقیقات بسیاری

تایید شده است(3).

در این مقاله به بررسی تاثیر وجود انواع ناکاملی ها  در سازه های فضاکار و روش های در نظر گرفتن این نوع ناکاملی ها پرداخته

شده است.

  2.تقسیم بندی انواع ناکاملی ها

 

با توجه به ماهیت ناکاملی ها ،انواع ناکاملی های موجود را می توان به دو گروه ناکاملی های هندسی و مکانیکی تقسیم کرد. این

دونوع ناکاملی دارای ماهیت کاملاً متفاوتی هستند. ناکاملی های هندسی معمولا تغییر شکل های اولیه را در سازه شامل می

شوند،ناکاملی هایی از نوع انحنا اولیه اعضا ، انحراف گره ها از محل ایده ال خود ،وجود انحراف در طول اعضا در این گروه قرار

میگیرند.اما ناکاملی های مکانیکی که مهمترین آنها عبارت است از تنش پسماند ایجاد شده در عضو در اثر جوشکاری و نورد اعضا

باعث کاهش سختی خمشی عضو می شود.تاثیر هر دو نوع ناکاملی بر روی عضو یکسان است و باعث کاهش مقاومت در عضو می

گردد.البته این مسئله همواره درسازه های نامعین استاتیکی درست نیست.(4)

 

از نقطه نظر دیگر انواع ناکاملی ها را می توان در دو دسته ناکاملی های عضوی وناکاملی های سازه های تقسیم بندی کرد.ناکاملی

در عضو یک تاثیر مستقیم دارد که باعث کاهش ظرفیت باربری در عضو شده و یک تاثیر غیر مستقیم دارد که باعث کاهش سختی

محوری عضو سازه و افزایش رفتار غیر خطی عضو می شود که این مسئله باعث بوجود آمدن پدیده های دیگر ناپایداری مانند

ناپایداری گرهی، خطی  یا ناپایداری کلی در سازه می شود(5).با افزایش رفتار غیر خطی سازه تفاوت بین نتایج حاصل از تحلیل 

خطی سازه با رفتار واقعی سازه ساخته شده بیشتر خواهد شد که این تفاوت در شکل 1 نشان داده شده است.

  

 

 

 

 

 

 

 

ناکامل 1

 

 

3 .ناکاملی در اندازه سطح مقطع عضو

 

ناکاملی در اندازه سطح مقطع اعضای مورد استفاده در سازه باعث کاهش یا افزایش دزرمقاومت عضو در برابر نیروها خواهد

شد.همچنین این نوع ناکاملی باعث تغییردر نیروی داخلی اعضا و به تبع آن تغییر درجابجائی های سازه می شود برای اینکه بتوان

یک رواداری مجاز در سازه برای ناکاملی در سطح مقطع اعضا بدست آورد می توانت از روابط زیر استفاده کرد.

به عنوان مثال اگر یک خرپای فضایی با i گره و j عضو را در نظر بگیریم به صورتی که سطح مقطع اعضا در سازه بهینه به صورت

A={A1,A2,…Aj,…Aj0}T باشد و طول اعضا بصورت    I={I1,I2,…,Ij,…Ij0}T و ناکاملی موجود در مشخصات مصالح مورد استفاده

وجود نداشته باشدیعنی مقدار E ثابت در نظر گرفته شود.اگر مقدار ناکاملی موجود در عضو را t فرض کنیم با توجه به ماهیت

تصادفی ناکاملی  ها در سازه مقدار آن را در روی هر عضو می تواند به صورت t={t1,t2,…,tj,…tj0}T نشان داد.در این حالت مقدار

واقعی سطح مقطع در المان j ام  بصورت {Aj+tj ,Aj-tj} خواهد بود. اگر تغییر مکان در جهت i را در سازه ایده ال برابر ui در نظر

بگیریم مقدار آن در اثر وجود ناکاملی در سازه یه مقدار زیر تغییر خواهد کرد.

.u=ui+sijtj

(1)

در رابطه فوق s ij=d ui/d Aj    مقدار حساسیت جابجایی در جهت i  نسبت به متغیر A j  است.

 

در حالت کلی مقدار ناکاملی ها در هر عضو نامشخص است و نیز مقدار حساسیت می تواند مثبت یا منفی باشد. برای اینکه سازه در

اثر وجود ناکاملی دران ایمن باقی بماند رابطه زیر باید در آۀن برقرار باشد . دراین رابطه u0  مقدار جابجایی مجاز در سازه است.

(2)     ناکامل 9                                                                                                                                                    

 

روابطی مشابه روابط فوق را باید برای کنترل تنش درسازه نیز باید در نظر گرفت .با استفاده از روابط فوق می توان یک محدوده برای

مقدار انحراف سطح مقطع اعضا از مقدار اسمی آنها تعیین کرد به طوری که باعث تاثیر عمده ای در رفتار سازه نشود. ولی بررسی

چنین روابطی تنها برای سازه های کوچک باتعداد محدود اعضا قابل بررسی است و در سازه های فضاکار عملی بررسی چنین روابطی

بر روی صدها عضو  وگره موجود در سازه امکان پذیر نخواهد بود . با توجه به پیچیدگی بررسی روابط فوق تاثیر وجود ناکاملی از این

نوع را می توان با اعمال یک ضریب اطمینان به سازه مانند آنچه در آیین نامه EC3 آمده است پوشش داد(6).

 

4.وجود انحنا اولیه در عضو

 

یکی از متداول ترین نوع ناکاملی ها در اعضا میله ای وجود انحنا اولیه در آن است . وجود این نوع ناکاملی تاثیر بسزایی در رفتار

اعضای فشاری خواهد داشت که در شکل 2 رفتار بار-تغییر مکان محوری یک عضو فشاری بازای مقادیر مختلف انحنا اولیه نشان

داده شده است(7).وجود این نوع ناکاملی در عضو باعث کاهش  بار بحرانی عضو می شود به همین خاطر باید مقدار آن در اعضا

محدود شود. براساس استاندارد  CEN  بیشترین مقدار مجاز برای انحنا اولیه در اعضا به  L/1000 یا 3mm هر کدام که بزرگتر باشد

محدود شده است (8). این در حالی است که ،بیشترین مقدار ناکاملی که درمنحنی کمانش آیین نامه اروپا در نظر گرفته شده است

دقیقاً L/1000 است.محدوده ذکر شده در بالا برای اعضای با طول  بزرگتر از 3000 میلیمتر درست خواهد بود ولی برای اعضایی که

طول کمتر از این مقداردارند منحنی کمانش مقدار کمتری را در نظر گرفته است .مبحث 11 مقررات ملی ساختمان ایران نیز در بخش

رواداری ها مقدار مجاز این نوع ناکاملی را در اعضای سازه ها L/1000  در نظر گرفته است. برای در نظر گرفتن اثر این نوع ناکاملی

می توان  از ضریب کاهش بار کمانش عضو(x) را می توان با استفاده از ضریب اصلاح ناکاملی ارائه شده توسط Maquoi  ,Rondal

   محاسبه کرد (4).احتساب کردن انحنا اولیه در اعضا ،برای سازه ها با تعداد اعضای کم بسیار مشکل خواهد بود و برای سازه هایی

که دارای هزاران عضو است تقریبا غیر ممکن بنظر می رسد به همین دلیل در طراحی سازه باید بیشترین مقدار ممکن برای انحنا اولیه

در عضو را در نظر بگیریم . بهترین روش برای محدود کردن وجود این نوع ناکاملی در سازه کنترل  اعضای آن درزمان تولید است

چون اندازه گیری این ناکاملی در محل کارگاه امری غیر ممکن خواهد بود(4).

ناکامل 2

5.خروج از مرکزیت در اعضای متصل به گره

 

وجود خروج از مرکزیت در گره ها را میتوان در زمره تغییر شکل های اولیه در نظر گرفت . وجود این نوع ناکاملی باعث کاهش

ظرفیت باربری کل سازه می شود .البته تحقیقات انجام گرفته نشان می دهد که اعضای فشاری دارای خروج از مرکزیت ،با اینکه در بار

بحرانی پیش بینی شده دچار خرابی می شوند ولی به خاطر وجود لنگر ، خرابی شکل پذیرتری دارند.از اثرات این نوع ناکاملی می

توان با درنظر گرفتن یک ضریب اطمینان صرف نظر کرد . البته امروزه با وجود سیستم های مدرن اتصال این مسئله تاثیر بسیار

ناچیزی در روی رفتار سازه خواهد داشت.(2).

 

ناکامل 3

6.وجود ناکاملی در طول اعضا

 

یکی از مهمترین ناکاملی های موجود در سازه ها خرپایی وجود ناکاملی در طول اعضای این نوع سازه هاست. وجود انحراف در طول

عضو در خرپاهای صفحه های به علت معین استاتیکی بودن این نوع سازه ها تاثیر چندانی در رفتار سازه ندارد و تنها باعث میشود

که نقاط گره ها از محل تئوری خود منحرف شوند .ولی در سازه های سه بعدی باعث ایجاد نیروهای اولیه بزرگی در سازه می

شود(9).

وجود این نوع ناکاملی در سازه های نامعین استاتیکی به واسطه ایجاد تنشهای اولیه در اعضای سازه تاثیر بسزایی در رفتار آن

خواهد گذاشت.تاثیر این نوع ناکاملی در سازه بسته به نوع اتصال  مورد استفاده در آن و همچنین شرایط سازه متفاوت خواهد بود .

در صورتی که بخواهیم یک رواداری مجاز برای مقدار این نوع ناکاملی در یک خرپای فضایی تعیین کنیم باید علاوه بر محدودیت

های آورده شده در بخش 3 به خاطر اینکه وجود ناکاملی در اندازه طول اعضا باعث ایجاد تنش های اولیه و تغییر شکل های ایجاد

شده در سازه در اثر  این نوع ناکاملی است نیز به محدودیت های فوق اضافه شود(10).استفاده از این روابط برای بررسی حساسیت

یک سازه ،نسبت به وجود ناکاملی در طول اعضای آن بسیار پیچیده و در سازه های با تعداد اعضای زیاد غیر ممکن خواهد بود.

 

1-6 بررسی تاثیر نوع اتصال در میزان ناکاملی در طول اعضا

 

میزان ناکاملی در طول اعضای مورد استفاده در سازه ها به نوع اتصال مورد استفاده در آن بستگی دارد. در حالات کلی اتصالات مورد

استفاده در سازه های فضاکار به دو دسته اتصالات رایج و اتصالات خاص تقسیم مسی شوند . دلیل استفاده از اتصالات خاص می

تواند بازدهی اتصال در سازه و یا بوجوجود آوردن ظاهری زیبا در سازه باشد(9).اتصالات چه جز ء اتصالات رایج باشد یا اتصالات

خاص  می توان آنها را در دو گروه اتصالات غیر قابل تنظیم و اتصالات قابل تنظیم تقسیم بندی کرد.

 

سیستم های اتصال غیر قابل تنظیم به سیستم هایی گفته می شود که امکان تنظیم فاصله بین دو انتهای اتصال بسیار محدود

است.بعنوان مثال اتصالات پیچی متداول جزو اتصالات غیر قابل تنظیم هستند چون در این نوع اتصال  فاصله بین سوراخ پیچ ها

در دو انتهای عضو ثابت است.دراین حالت در صورتی که طول عضوی کمی بلند یا کوتاه تر از فاصله بین سوراخ ها باشد نصب عضو

در محل به سادگی  امکان پذیر نخواهد بود و باعث ایجاد اغتشاش در عضو خواهد شد.چون طول عضو عملا نمیتواند کاملا دقیق

باشد بنابراین همواره باعث ایجاد تنش های اولیه در اعضا خواهد شد.یک مثال از حالت سیستم اتصال غیر قابل تنظیم در شکل 4

نشان داده شده است که می توان  نتایج آن را به سایر سیستم های غیر قابل تنظیم ارجاع داد. در صورتی که طول عضو که در

محدود    L ±ΔC  بوده و    ΔC   کمتر  ازD-d باشد می توان بدون اعمال نیروی محوری به عضو آن را در محل خود قرار داد.

دراین حالت دیگر تنش های اولیه در سازه ایجاد نخواهد شد.Dوd به ترتیب قطر سوراخ و قطر پیچ است.ولی در صورتی که مقدار

طول عضو درمحدوده بالا نباشد برای قرار گرفتن عضو در محل خود باید یک نیروی کششی و یا فشاری اضافی به عضو وارد کرد. که

این نیروباعث ایجاد تنش های اولیه در عضو دارای ناکاملی و همچنین اعضای  مجاور آن خواهد شد که می تواند تاثیر بسزایی در

رفتارکل سازه داشته باشد که این تاثیر بسته به نوع سازه متفاوت خواهد بود.

ناکامل 4

 

دراتصالات قابل تنظیم در صورت وجود انحراف در طول عضو می توان فاصله را با استفاده از وسیله اتصال تنظیم کرد. دراین نوع

اتصالات تعیین حدی برای مقدار انحراف در طول عضو چندان کار مطلوبی نیست . به عنوان مثال اتصال جوشی از نوع اتصالات قابل

تنظیم است. در این نوع اتصال تنش ناشی از وجود انحراف در طول عضو در عضو ایجاد نمی شود . ولی در صورت استفاده  از این

نوع اتصال در صورتی که طول اعضا از مقدار ایده ال تفاوت داشته باشد این امر می تواند باعث تغییر در هندسه اولیه سازه شود.

 

2-6 تلاثیر ناکاملی در طول اعضا در سازه های تک لایه فضاکار

با توجه به سختی کم سازه های شبکه ای تک لایه به خاطر کم بودن تراکم اعضا در این نوع سازه ها نسبت به شبکه های دولایه

،مهمترین ناکاملی سازه ای در این نوع از سازه ها انحراف گره ها از محل ایده ال خودشان است این مسئله می تواند ناشی از

خطاهای ساخت یا بی دقتی در اجرا باشد. شبکه های تک لایه دارای اتصالات مفصلی معمولا سازه های معینی هستند به همین

خاطر حساسیت زیادی نسبت به وجود ناکاملی در طول اعضا ندارند. اما سایر انواع ناکاملی ها مانند وجود انحنا اولیه در عضو

،تغییرات مکانیکی در مشخصات اعضا،باعث تغییر سختی خمشی عضو می شود که هر دو عامل در روی سختی سازه و پایداری آن

نقش بسزایی دارد.گنبدهای تک لایه بخصوص گنبدهای با عمق کم نسبت به وجود ناکاملی حساسیت بیشتری دارندوجود ناکاملی

در طول اعضا باعث کج شدگی درهندسه اولیه عضو شده و در نتیجه باعث کاهش بار کمانش می شود.در طراحی ها باید مسئله

تغییرات هندسه اولیه عضو در اثر وجود ناکاملی های اولیه در عضو در نظر گرفته شود(5).در صورت استفاده از سیستم اتصال قابل

تنظیم در شبکه های یک لایه باید کنترل شدیدی درروی هندسه سازه انجام شودتا از تغییرات زیاد در ارتفاع سازه جلوگیری شود چون

باعث پدیده ناپایداری میشود.ولی در صورت استفاده از سیستم های اتصال غیر قابل تنظیم فاصله بین مرکز سوراخ ها می تواند بین Lm-  , وLm+تغییر کند که mبیشترین مقدارانحراف از طول تئوری عضو است.در حالت شبکه های یک لایه ماکزیمم و مینیمم مقدار طول ممکن برای عضو بعد ازنصب L±∆L خواهد بود که L بصورت زیر است(4).

L=∆m-∆c                                                                                                                                                                                                    (3)

 

در صورتی که عضو دارای کوتاه شدگی به میزان  L∆ باشد ارتفاع تئوری f به میزان  fi کاهش می یابد که مقدار این کاهش از رابطه

زیر قابل محاسبه است.

(4)                                                                                     (L-∆L)2+(f-fi)2=L2-f2

ناکامل 5

  

 در صورتی که فرض کنیم L=3000 mm, و∆L=3mm وf=150  mm باشد مقدار کاهش ارتفاع    fi=82.9  خواهد

بود که 55.3% مقدار تئوری است.اگر L=f2/2L باشد مقدار fi=f  خواهد شد و در صورتی که   ∆L از مقدار فوق بیشتر هم شود

سر هم کردن اعضا بصورت تئوری حتی برای یک سلول نیز به سادگی امکان پذیر نخواهد بود و در حالت عملی نیز باعث بوجود

آمدن خطاهای هندسی بسیار بزرگ خواهد شد. درحالت طبیعی مقدار ∆c=2mm است و مقدار مجاز ∆m برابر5mm ،که نشان

میدهد مقدار  ∆L می تواند تا 7mm نیز باشد . این مقدار برای شبکه های تک لایه قابل قبول نیست چون منجر به ناکاملی های

هندسی بسیار بزرگی می شود بنابراین یک کنترل سخت گیرانه برای انحراف طول اعضای چنین سازه هایی بسیار حیاتی است. حتی

در چنین حالتی نیز تاثیر آن قابل اغماض نیست.اگر در مثال قبلی مقدار  ∆L=1mm  فرض شود fi=21.5mm یعنی 14.3% مقدار

 f تئوری خواهد شد.

 

3-6 تاثیر ناکاملی در طول اعضا در سازه های دو لایه فضاکار

 

در سازه های معین استاتیکی نیروهای اعضا توسط معادلات تعادل بدست می آیند و وجود ناکاملی در هندسه اعضا در رفتار آنها

تفاوتی ایجاد نمی کند.ولی شبکه های دولایه فضاکار به خاطر وجود تعداد اعضای زیاد ،دارای درجه نامعینی زیادی می باشد. توسط

 Affan[3] نشان داده شده است که تعداد اعضای اضافی که می توان آنها را حذف کرد بدون اینکه تاثیری در پایداری سازه های

فضاکار دو لایه بگذارد بین 15% تا25% کل تعداد اعضای خرپای فضایی است این مسئله ممکن است باعث شود طراحان فکر کنند

که بخاطر وجود این تعداد عضو اضافی در سازه ،این نوع خرپاها بسیار قابل اعتماد هستند ولی آزمایشاتی که روی شبکه های دو

لایه انجام شده است نشان می دهد که کمانش حتی یک عضو فشاری بر اثر اعمال بار ممکن است باعث اعمال  مقدار باری به

اعضای مجاور شود که باعث به وجود آمدن خرابی پیش رونده در سازه گردد.(7).

 

آزمایشات انجام گرفته روی شبکه های دولایه فضاکار نشان میدهد که درجه نامعینی زیادی در خرپاهای فضایی نه تنها باعث

جلوگیری از خرابی پیش رونده در این سازه ها نمیشود بلکه بخاطر وجود ناکاملی در طول اعضا نیروی اولیه ای در این اعضا بوجود

خواهد آمد که ممکن است باعث خرابی زود رس تعدادی از اعضا شده و منجر به خرابی کل سازه گردد به همین خاطر نباید انتظار

داشت که ماهیت نامعینی زیاد شبکه های دولایه باعث افزایش ضریب اطمینان شود.پس وجود نامعینی تاثیر کم یا ناچیزی در

افزایش ضریب اطمینان سازه خواهد داشت. به عبارت بهتر سازه های فضایی دولایه دارای نامعینی استاتیکی قابل توجهی هستند که

نباید آن را با نامعینی سازه های که توانایی سازه برای تحمل بارهای طراحی با ازبین رفتن یک یا چند عضو است اشتباه گرفت.

بخاطر ماهیت نامعینی سازه های فضاکار، وجود این نوع ناکاملی می تواند باعث ایجاد نیروهای اولیه در اعضای مختلف شود در

نتیجه نیروهای ایجاد شده در اعضا با آنچه در آنالیزهای کامپیوتری در روی سازه های ایده ال انجام گرفته متفاوت خواهد بود که

بخاطر این مسئله ممکن است اعضا،باری بیش از مقدار بدست آمده از آنالیزها تحمل کنند که می تواند باعث خرابی زود رس در کل

سازه شود مطالعات آزمایشگاهی توسط محققان در روی شبکه های دولایه تخت نشان داده است که وجود ناکاملی های مختلف

بخصوص ناکاملی ها در طول اعضا باعث کاهش قابل توجهی در ظرفیت باربری سازه در مقایسه با نتایج حاصل از تحلیل بر اساس

تئوری های الاستیک می شود که این کاهش بین 25%تا 40% است(2).

 

بعلت سختی زیاد در شبکه های دولایه مهمترین اثر ناکاملی در اعضای شبکه های دولایه تاثیر آن بر روی رفتار اعضای دارای ناکاملی

بواسطه ی ایجاد تنش های اولیه است.در صورتی که در شبکه های دولایه فضاکار از سیستم اتصال غیر قابل تنظیم استفاده شوددر

صورت وجود انحراف در طول عضودر اثر اعمال نیرو برای قراردادن عضو در محل خود یک پیش تنیدگی نامطلوب در سازه ایجاد

میگردد که مقدار این پیش تنیدگی بستگی به انحراف مقدار طول عضو دارد.به همین خاطر استفاده از اتصالات قابل تنظیم برای

شبکه های دولایه بسیار مناسب خواهد بودچون باعث کاهش چشمگیری در نیروی اولیه ی اعضادر اثر وجود انحراف در طول عضو

خواهد شد.همچنین وجود ناکاملی در طول اعضای سازه علاوه بر ایجاد یک سری تنش های اولیه در عضو در صورت سختی کم گره

ها می تواند باعث یک چرخش جزئی در گره ها شود. در طی بارگذاری سازه چرخش گرهی در سازه افزایش می یابد .الگوی تصادفی

چرخش گرهی باعث میشود انحراف نیروی اعضا از مقدار ایده ال بیشتر شود.عضو بحرانی که بیشترین تنش را دارد کمانه کرده در

حالی که سایر اعضا دارای تنش کمتری هستند.به خاطر رفتار ترد عضو در اثر کمانش ،این عضو ظرفیت باربری خود را از دست داده و

نیروی تحمل شده توسط این عضو  به سایر اعضای بحرانی منتقل میشود. واین رفتار بصورت رنجیره ای ادامه می یابد که این مسئله

خود نیز باعث افزایش ناپایداری گرهی می شود(2)(شکل 6)

ناکامل 6

7 .تاثیر ناکاملی در سازه های فضاکار کش بستی

 

یک سازه کش بستی از مجموعه اعضاری فشاری گسسته که در درون اجزای کششی کابلی پیوسته قراردارد تشکیل شده است و

آرایش این اجزا طوری است که با هم تشکیل یک سازه مشبک فضایی را میدهند.سازه بدست آمده توسط اعمال پیش تنیدگی اولیه

صلب و پایدار می شود.علاوه بر ناکاملی های اعضای فشاری موجود در این سازه که مانند شبکه های تک لایه و دولایه است یکی از

مهمترین ناکاملی ها که تاثیر عمده ای دررفتار این نوع سازه ها دارد خطاهای ساخت در کابل های مورد استفاده در سازه است.بر

اساس بررسی های انجام گرفته خطا در طول کابل های مورد استفاده نقش کلیدی در مقدار پیش تنیدگی و رفتار سازه خواهد داشت

معمولا در سازه های کش بستی از دو نوع کابل با طول ثابت و نیروی ثابت استفاده می شود. برای رسیدن کابل ها به یک نیروی

ثابت نیاز به کشیدگی کابل است.وجود ناکاملی در این کابل ها تاثیر چندانی در روی سازه نخواهد داشت.ولی وجود ناکاملی در طول

کابل های با طول ثابت که در طول عمر سازه با همان طول باقی میمانندنقش کلیدی در رفتار سازه خواهد داشت.

 

یکی از انواع دیگر ناکاملی ها که می تواند در رفتار سازه موثر باشدوجود ناکاملی در سطح مقطع کابل  و مدل الستیسیته آن

است.وجود این خطا در سازه می تواند باعث تغییر در مقدار پیش تنیدگی و عملکرد سازه شود.یکی دیگر از مسائلی که در مقدار

پیش تنیدگی کابل ها تاثیر گذار است گالوانیزه کردن کابل های فولادی برای جلوگیری از زنگ زدگی آنها است.گالوانیزه کردن کابل ها

باعث افزایش قطر و وزن و همچنین کاهش مقاومت کابل می شود. معمولا این کاهش مقاومت بین 3 تا 8 درصد است.از نتایج

بدست آمده از تحلیل های کامپیوتری مشخص می شود که حساسیت سازه نسبت به وجود ناکاملی در طول کابل ها بیش از

ناکاملی در میزان EA  است.همچنین تحقیقات نشان میدهد دراین نوع سازه ها وجود خطا در محل گره ها نیز می تواند باعث

کاهش چشمگیری در ظرفیت نهایی سازه گردد. البته قابل ذکر است که تاکنون بررسی های بسیار اندکی در مورد تاثیر انواع ناکاملی

ها در روی رفتار سازه های کش بستی انجام شده است وانجام تحقیقات بیشتر ضروری بنظر می رسد.

 

8.خلاصه و نتیجه گیری

 

هدف از این مقاله نشان دادن حساسیت سازه های خرپایی به وجود انواع ناکاملی ها می باشد در این مقاله به بررسی کلی تاثیر

وجود ناکاملیهای متداول در سازه های خرپایی پرداخته شد.مطالعات انجام گرفته تاثیر عمده وجود انواع ناکاملی ها را در رفتار سازه

و کاهش ظرفیت آن بوضوح نشان داده است به همین خاطر در نظر گرفتن تاثیر این ناکاملی ها در سازه امری ضروری خواهد بود.

 

اهم نتایج حاصل ازاین تحقیق را می توان به صورت زیر بیان کرد:

 

هر چه مقدار ناکاملی در سازه بیشتر باشدسازه رفتار غیر خطی بیشتری خواهد داشت.با توجه به اینکه برای طراحی سازه ها از

آنالیزهای خطی استفاده می شودهر چه مقدار ناکاملی موجود در سازه افزایش یابدظرفیت باربری نهایی سازه از مقدار پیش بینی

شده توسط آنالیزها کمتر خواهد بود.

 

با توجه به ماهیت تصادفی وجود انواع ناکاملی ها در سازه ها نمی تو.ان بررسی دقیق کمّی روی این مساله انجام داد. ولی بخاطر

تاثیر قابل توجه وجود این ناکاملی ها در ظرفیت باربری نهایی و رفتار سازه برای انجام یک طراحی درست باید تاثیرات این ناکاملی

ها در سازه در نظر گرفته شود.همچنین تاحد امکان از وجود این ناکاملی ها در سازه جلوگیری گردد.

 

در سازه های فضاکار دولایه حساسیت به وجود ناکاملی در طول اعضا بیشتراز وجودناکاملی در هندسه اولیه سازه است که این

مساله در سازه های تک لایه بر عکس است.

 

استفاده از اتصالات قابل تنظیم برای شبکه های دو لایه بسیار مناسب خواهد بود چون باعث کاهش چشمگیری در نیروی اولیه ی

اعضا که در اثر وجود انحراف در طول عضو ایجاد شده است خواهد شد.

 

در صورت استفاده از اتصالات قابل تنظیم در خر پاهای تک لایه باید کنترل شدیدی بر روی هندسه سازه انجام داد تا وجود ناکاملی

در طول اعضا باعث تغییر شدید در هندسه اولیه سازه نشود.

 

وجود ناکاملی در اعضای فشاری نسبت به اعضای کششی تاثیر بیشتری در رفتار کلی سازه دارد که این مساله بخاطر رفتار پس

کمانشی  این اعضاست.

 

قبل از نصب اعضای مختلف یک سازه خرپایی باید تمامی این اعضا کنترل شود تا مقدار ناکاملی در انها از حد مجاز فراتر نباشد.در

صورت وجود مقداری ناکاملی در عضو بهتر است در محل های غیر بحرانی سازه که اعضا دارای بار کمتری هستند استفاده گردد.

 ناکامل 7

ناکامل 8

 

 

 

 

 

 

اطلاعات تماس 

دفتر مرکزی : تهران-اتوبان همت غرب-بلوار جنت آباد شمالی-مجتمع طوبی-قسمت اداری-طبقه دوم-واحد 203. تلفکس: 4-44747363-021

شبکه های اجتماعی