سازه های کابلی

سازه های کابلی

سازه های کابلی سازه هایی هستند که تنش های داخلی فقط به صورت فشار و کشش مستقیم است.اگر بار دیگری به آن اضافه شود شکل بار گذاری تغییر کرده و به صورت سه بخش که هریک 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 به عهده دارد،تبدیل نشود.در هر حال کابل فقط تحت کشش است.در این سیستم اعضای اصلی که همان کابل ها هستند به صورت کششی عمل میکنند.

این سازه ها برای طراحی پل ها،پوشش دهانه های بزرگ،سقف ها و …مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع چینش اعضای تشکیل دهنده ی کابل در کنار هم ،وزن،شکل و ساختار های متفاوتی برای کابل ها وجود دارد.کابلها انعطاف پذیرند زیرا قطر آنها در مقابل طولشان بسیار کوچک است.و این انعطاف پذیری کابلها نمایانگر مقاومت خمشی محدود آنهاست.

بنابراین اصطلاح کابل در بر گیرنده ی:

• کابل{رشته های در هم تافته}
• عناصر صلب{میله}

کابل ها بسیار مقرون به صرفه میباشند چون سبب ساخت سازه ای سبک تر و باریک تر میشوند.

دلایل استفاده از سازه کابلی

• خالص ترین رفتار سازه ای را دارد(فقط نیروی کششی تحمل میکند)
• از تمام مقاومت خود بهره می برند.
• فرم آنها خود به خودی شکل گرفته و فرمی پر بازده است.
• انعطاف پذیرند و خود را با بار تطبیق میدهند.
• تولید صنعتی فولاد
• امکان ایجاد پوشش سبک روی دهانه های بزرگ(در دهانه های کوچک غیر اقتصادی هستند) 

انواع سازه های کابلی

منحنی دارای یک انحنا:دو یا چند کابل زنجیره وار موازی که بین تکیه گاه های اصلی کشیده شده اند.

کابل مضاعف:این نوع شبیه کابل دارای یک انحنا است.با این تفاوت که کابل های تثبیت کننده در زیر کابل های معلق اصلی برای مقابله با نیرو های رو به بالای باد به آن اضافه شده است.

منحنی مضاعف:از نوع آنتی کلاسیک (یک پارچه)است.مثل زین اسب که انحنا در یک جهت مثبت و در جهت مخالف منفی است.در ضمن کابل های معلق در یک جهت دهانه بین تکیه گاه ها قرار گرفته اند و کابل تثبیت کننده ،عمود بر آن،برای مقابله با باد به سمت پایین کشیده شده است.

فرم این سازه ها خود به خود شکل گرفته و فرمی پر بازده است.جز با سازه های کابلی با هیچ سازه دیگری نمیتوان از دهانه بیش از یک کیلومتر عبور کرد.فرم طبیعی که کابل در برابر بارها به خود میگیرد،منحنی طنابی است.

مزایای سازه کابلی

• این نوع سازه ها معمولا سبک وزن بوده و به آسانی میتوان آنها را نصب و تخریب کرد.
• هزینه نصب آنها اندک است و میتوان انها را از جایی به جای دیگر انتقال داد.
• بارهای محیطی به وسیله ی تنش مستقیم و بدون خمش حمل میشوند.
• عضوهای این نوع سازه ها تحت اثر بارهای وارده تغییر شکل میدهند تا تاثیرات مقدار و الگوی بار را بهتر پذیرا باشند.

رفتار سازه های کابلی

کابل ها به سبب سختی اندک خود در مقابل تغییر مکان های بزرگ تحت اثر بارهای متمرکز و تاثیرات دینامیکی از خود ضعف نشان میدهند.نیروهای پیش تنیدگی به صورت عامل اصلی در تعادل استاتیکی سازه ایفای نقش کرده و باعث تثبیت سازه میشوند و موجبات سختی ان را در مقابل خیز بیشتر فراهم میسازند.رفتار فیزیکی هر سازه کششی در حین اعمال بار را میتوان به سه مرحله ی اصلی تقسیم نمود.

1.مرحله گسترش

2.مرحله پیش تنیدگی

3.مرحله سرویس دهی

مرحله ی گسترش که در ان سیستم کابل از حالت فشرده اولیه باز شده و به وضعیت شروع کرنش میرسد.در مرحله ی پیش تنیدگی سیستم کابل تحت اثر نیروهایی از قبیل بار مرده،فشار هوا یا دیگر بارهای ثابت به حالت تعادل اولیه میرسد.در مرحله ی سرویس دهی سیستم کابل کاملا پیش تنیده در معرض بار های زنده مختلف یا بارهای  دینامیک نیز قرار میگیرد.     

مطالعه موردی سازه های با کابل مضاعف

-ترمینال فرودگاه بین المللی دنور

یک مثال کاربردی از سقف های کابلی با کابل های مضاعف و در خلاف جهت هم،سالن اصلی فرودگاه دنور است.که بزرگترین سازه ی کششی سقف و بزرگترین فضای یک پارچه در جهان میباشد.سقفف یک پارچه به علت سبکی و سرعت ساخت و به دلیل زیبایی ان انتخاب شده است. 

سقف از پارچه دو لایه تشکیل شده است که جنس هر دو از فایبر گلاس با پوشش تفلون میباشد. 

داخل سالن اصلی پارچه ها و کابل ها امتداد یافته و از روی دکل های فولادی با مقطع لوله ای عبور میکنند تا به سازه موجود ساختمان درهر انتها مهار شوند.

پل کالاتراوا

طرح جسارت امیز و تحرک بر انگیز این پل توجه همه را از ابتدای طراحی به پل ALAMILO معطوف داشته است.رویکرد کالاتراوا ساختار پل را شبیه یک چنگ عظیم کرده است.این پل در نوع خود بی نظیر است و سازه ای مشابه ان وجود ندارد.کالاتراوا پل را نه تنها به عنوان عامل ارتباطی،بلکه المانی برای منظر سازی و ایجاد نشانه شهری و عاملی محرک برای ترقی در ان منطقه در نظر گرفت.

نوع این پل متکی بر کابل از نوع چنگ است و پلی با حداقل اجزای سازه ای میباشد.

عرشه ی این پل به طوی 200متر برروی یک تیر عظیم قرار گرفته است و کابل های نگهدارنده پل به صورت پس تنیده میباشد