■ کاربرد و ارائه روابط بسته جهت بهینه سازی سازه های فضاکار در پل ها بخش عمران

چکیده

در معنای متداول و متعارف،سازه های فضاکار سازه هایی هستند که متشکل از عناصر محوری مجزا با پیوندهای متعدد باشند.خصوصیات عمده این گونه سازه ها هندسه و توپولوژی اعضا و نحوه انتقال بار به صورت سه بعدی بوده و شکل و شرایط خاص کره ها و المان ها متمایز کننده آن ها می باشد.

در این تحقیق به بررسی امکان کاربرد و بهینه یابی فرم های مختلف سازه های فضاکار در پل ها پرداخته شده است که برای این منظور از پل های با طول پهنای مختلف ۸،۱۵،۲۰،،۳۰،۴۰و ۶۰ متری و با دهانه ثابت ۱۰ متر استفاده شده است.در این راستا از نرم افزار SAP جهت مدل کردن،تحلیل و طراحی پل های فضاکار استفاده شده و مدل های فضاکار با اشکال شبکه ای مختلف اعم از مستطیلی،مربعی،مثلثی و لوزی در دو لایه با فاصله قائم ۵/۱ متر از یکدیگر ساخته شده و تحت بارگذاری مرده بعلاوه و بار کامیون ۴۰ تنی در هر یک از مسیرهای عبور (شامل ۳ مسیر عبور) تحلیل و طراحی گردیده و نهایتا مقاطع فولادی مورد نیاز برای هر یک از مدل ها بدست آمده که متعاقب آن به مقایسه وزنی مدل های مختلف و انتخاب بهترین فرم شبکه فضاکار پرداخته شده است.

در انتهای با انترپولاسیون بین نتایج بدست آمده برای طول دهانه های مختلف،به ذکر روابطی جبری با درجات مختلف بسته به نحو توزیع نتایج پرداخته شده است تا به واسطه آن بتوان فرم بهینه و یا فواصل بهینه و همچنین میزان مساحت مورد نیاز فولاد و محل قرار گیری آن ها را برای تمامی پل های فضاکار به صورت تقریبی تخمین زد.

مقدمه

امروزه با پیشرفت علوم و تکنولوژی،نیازها و خواسته های جدیدی در زمینه مهندسی سازه رخ داده است. عامل زمان در ساخت سازه ها اهمیت دو چندان یافته و این امر گرایش به سازه های پیش ساخته را افزایش داده است.در این راستا استفاده از سازه های فضاکار با توجه به قابلیت های منحصر به فرد آن ها در سال های اخیر گسترش زیادی پیداکرده است.همچنین با افزایش جمعیت جوامع بشری علاقه به داشتن فضاهای بزرگ بدون حضور ستون های میانی خواهان بسیاری پیدا کرده است. در این راستا از اوایل قرن حاضر تعداد کثیری از محققین علم سازه مجذوب قابلیت های منحصر به فرد سازه های فضاکار گشته و پاسخ بسیاری از نیازهای جدید را در این سازه ها یافته اند و البته به نتایج بسیار مثبتی نیز دست یافته اند.

سازه های فضائی به سازه هایی اطلاق می شود که دارای رفتار مسلط سه بعدی می باشند.این سازه ها در مقایسه با سازه های صفحه ای که با تقریب قابل قبولی می توان آن ها را ترکیبی از سازه های دو بعدی فرض نمود و حتی بارگذاری آن ها در صفحه سازه انجام می شود،قابل تمایز هستند.

سازه های فضاکار را می توان با عناوین زیر طبقه بندی کرد:

- قاب های فضاکار(شامل خرپاهای فضاکار)

- سازه های ورق تاشده(صفحات چیندار)

- سازه های پوسته ای صلب

- سازه های پوسته ای نرم (شامل شبکه های کابلی،غشاء و سازه های بادی)

از حیثی دیگر سازه های فضاکار را به سازه های پیوسته(غیرمشبک)،ناپیوسته(مشبک) و یا ترکیبی از این دو تقسیم بندی می کنند. در نوع مشبک سازه های فضاکار بر حسب نوع رفتار حاکم بر آنها که خمشی،کششی و یا فشاری باشند،می توان آنها را دوباره به خانواده های مشخص تر دیگری تقسیم بندی نمود.بدون مرزبندی دقیق می توان گفت که اعضای خمشی مقاطع،شبکه های خمشی ، کابل های کششی متقاطع شبکه های کششی و اعضای فشاری(یا قوسی)متقاطع،شبکه های فشاری را می سازند.

در عمل سازه های فضاکار شامل دال ها،چلیک ها،گنبدهاو ....می شوند که در این قسمت به مختصر توضیحی از آن ها قناعت می کنیم.

به ترکیب یک سیستم یک یا چندوجهی با لایه های واحد شبکه گفته می شود.شبکه مسطح ترکیبی از یک دو وجهی است که با تیرهای واحد متصل شده باشد.شبکه های تخت می توانند دارای یک،دو یا سه و حتی چند لایه باشند،ولی بیشتر به صورت دو لایه مورد استفاده قرار می گیرند.شبکه های دو لایه از دو صفحه موازی که بوسیله عناصری به هم متصل گردیده اند تشکیل می شوند.

ادامه مطلب در وبسایت www.spaceframeco.com/ShowPage.aspx