بررسی رفتار خرابی گنبد کابلی با فرم ترکیبی و بهبود رفتار با ابزارهای محدودگر نیرو

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

2 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز

3 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز

4 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی محیط زیست، دانشگاه صنعتی ارومیه

doi
10.22034/jcee.2022.49027.2095
چکیده

گنبدهای کابلی یکی از انواع بسیار کارا و مؤثر سازه‌های کش‌بستی می‌باشند. پایداری گنبدهای کابلی مرسوم از طریق یک رینگ فشاری صلب بتنی در پیرامون تأمین می‌شود که با اصل خود ایستایی سازه‌های کش‌بستی در تعارض است. در این پژوهش، ترکیب یک رینگ کش‌بستی به ­جای رینگ بتنی با گنبد کابلی از نوع Levy به ­عنوان یک سیستم کابل- دستکی (Cable-strut) ترکیبی جدید موردمطالعه قرار می‌گیرد. پس از معرفی هندسه‌ سازه ترکیبی، فرم‌یابی آن از طریق روش چگالی نیرو به­ همراه برنامه‌نویسی خطی انجام شده و پس از بارگذاری و طراحی سازه موردنظر با استفاده از آیین‌نامه‌های موجود، رفتار خرابی اولیه آن از طریق مدل‌سازی در نرم‌افزار ABAQUS موردمطالعه قرار می‌گیرد. بر روی این سازه، تأثیر تغییر تراز نیروهای پیش‌تنش نیز بررسی می‌شود. همچنین رفتار خرابی سازه گنبدی بدون حضور رینگ کش‌بستی نیز انجام گردیده و پس از انجام تحلیل‌های دینامیکی روی دو سازه‌ گنبد کابلی مرسوم و سازه‌ ترکیبی، تأثیر وجود رینگ کش‌بستی و عملکرد ترکیبی آن با سازه گنبدی و نیز کفایت تحلیل‌های استاتیکی بررسی می‌گردند. در نهایت با استفاده از چند نمونه از ابزارهای محدودگر نیرو، رفتار خرابی سازه‌های موردمطالعه به­ صورت سه مرحله‌ای بهبود داده می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از رینگ کش‌بستی باعث افزایش ظرفیت باربری به­ اندازه 7/3‌% و 34‌% تحت دو حالت بارگذاری متقارن و نامتقارن می‌گردد. همچنین به ­کارگیری ابزارهای محدودگر نیرو طی سه مرحله مقاوم‌سازی، باعث افزایش ظرفیت باربری سازه به مقدار 21‌% تا 34‌% می‌گردد که این درصد افزایش، مستقل از نوع ابزار به­ کار گرفته‌شده می‌باشد.