سازه های انعطاف پذیر
به سازه هایی گفته می شود که دارای بسامد طبیعی کمتر از 1 هرتز باشند
سازه هایی لاغر تلقی می گردند که نسبت ارتفاع انها به بعد کوچک ساختمان از 4 تجاوز نماید.
سیستم اصلی مقاوم در برابر نیروی باد
مجموعه از اجزای سازه که صرف نظر از اثرات موضعی در مسیر انتقال نیروهای ناشی از باد قرار داشته است
و برای مقاومت در مقابل نیروهای ناشی از باد و تامین تعادل و پایداری کل سازه در مقابل باد در نظر گرفته شده اند.سازه های انعطاف پذیر
این سیستم عموما بار باد را در بیش از یک سطح وجه دریافت و منتقل می کنند.
بارگذاری باد
بار باد در ساختمان های کوتاه و سنگین در مقایسه با نیروی زلزله اثرات کمتری ایجد می کند.
و اغلبدر طراحی مورد توجه قرار نمی گیرد
از دیگر سو ساختمان های بلند و یا سبک نسبت به بار باد را در بیش از یک سطح وجه دریافت و منتقل می کنند.
بارگذاری باد
بار باد در ساختمان های کوتاه و سنگین در مقایسه با نیروی زلزله اثرت کمتری ایجاد می کند
و اغلب در طراحی مورد توجه قرار نمی گیرد
از دیگر سو ساختمان های بلند و یا سبک نسبت به بار باد حساس هستند
به ویژه اگر در نوغاحی باز و بادخیز قرار گیرند.
ایین نامه های ساختمانی با بهره گیری از ساده سازی هایی به کمی کردن پیچیدگی رفتار باد می پردازند
برخی از این پیچیدگی
:تغییرات سرعت باد با ارتفاع فشار باد بر یک جسم ساکن ماهیت اشفته جریان باد پدیده جدایش است
و گردابه هتی فون کارمن ماهیت دینامیکی اندرکش باد و سازه و مدت زمان تداوم وزش باد با سرعت بالا.
این ساده سازی ها بر واقعیت هایی مبتنی است.
مانند آنکه اغلب ساختمان ها حجیم و سنگین هستند
از نظر نسبت عرض به ارتفاع لاغر محسوب نمی شوند
و دارای سطوحی مسدود و نسبتغا هموار در جهت وزش باد می باشند.
با اتکا بر این واقعیت ها و ساده سازی ها آیین نامه های ساختمانی تنها با اعمال ضرایبی است
بر سرعت مبنای باد فشار و یا مکش ناشی از باد را محاسبه می کنند
ایین نامه های ساختمانی به طور معمول برای بارگذاری باد بر سازه های فضاکار روش خاصی ارائه نمی کنند.
سختی بالا و وزن کم از ویژگی های سازه های فضایی به شمار می روند
وزن کم می تواند احتمال ارتعاش را در پی داشته باشد.
با این حال ارتعاشات ناشی از باد به جز در مورد اعضای منفرد بدون حفاظ با ترکیبات خاصی از طول و شکل از اهمیت چندانی برخوردار نیست.
ممکن است وزن سقف های شکل گرفته با خرپاهای فضایی از نیروهای رو به بالای اعمالی ناشی از باد کمتر باشد و لذا خطر ناپایداری این سازه ها را تهدید می کند.
به ویژه در طره ها و در سازه هایی که به منظور مقابله با تنش های حرارتی تکیه گاه های لغزنده دارند.
این پدیده باید مورد توجه قرار گیرد.
تند بادهای با سرعت موضعی باا می تواند اثر مخربی بر اعضای منفد بدون حفاظ داشته باشند.
این پدیده توسط ایستگاه های معمول هواشناسی قابل پیش بینی نیست
با این حال به منظور جلوگیری از خرابی های مرتبط درک صحیح رفتار سازه و تکیه گاه هایش در برابر این پدیده الزامی است
با وجود تغییرات بارگذاری باد با زمان چرخه های بارگذاری باد اغلب در حیطه ارتجاعی قرار دارند
و به ندرت باعث خستگی می شوند.
تحلیل های مبتنی بر اعمال ضریب فشار ثابت بارگذاری باد طبق ایین نامه های ساختمانی نمی توانند اثرات موضعی بار باد را نشان دهند.سازه های انعطاف پذیر
از انجا که اعمال ضریب فشار ثابت تمامی الگوهای بارگذاری را پوشش نمی دهد
افزایش این ضریب همواره در جهت اطمینان نیست.
اگر شیشه و یا پنجره ای در توفان شکسته شود فشار قابل توجهی به داخل نفوذ کرده است
و باعث تشدید اختلاف فشار می شود از انجا که این تغییر فشار در موارد متعددی باعث فروریختگی نشده است.
اختلاف فشار بدون ضریبی برابر حداقل 25% کیلوپاسکال پیشنهاد شده است
و زمانیکه بازشو بزرگ بوده است
و فشار ناشی از شکست می تواند به تیغه بندی ها و جداککنده های داخلی انتقال یابد.
مقدار 5% کیلوپاسکال یا بیشتر توصیه می گردد.
در مورد پوشانه های پاشامی با عایق حرارتی در حالتی که عایق به غشای اب بندی نچسبیده باشد.
عایق تحت همان فشاری قرار نخواهد داشت که به تمام مجموعه سقف وارد می شود
علت این امر نشت هوا و برقراری تعادل موضعی فشار رو بین و زیرین عایق است .
در بارگذاری باد بر سازه های فضایی دو حالت متمایز باید بررسی شود.
سازه با پوشش و بدون پوشش در حالت بدون پوشش ارتعاشات ناشی از باد در اعضای منفرد بدون حفاظ بحرانی خواهد بود.
در حالت پوشیده نیروهای رو به بالای اعمالی ناشی از باد می تواند مشکل ساطز باشد.
کنش های ناشی از باد بر رویه های گنبدی
شدت و توزیع بار باد بر گنبد ها به طور عمده به نسبت ارتفاع به دهانه گنبد وضعیت توپوگرافی محل است
و همچنین ویژگی های سازه ها و محیط و ابنیه مصنوع مجاور و بالاست بستگی دارد
الگوی جریان باد و در نتیجه نحوه توزیع نیروهای ناشی از باد و همچنین میزان زبری سطوح تغییر می نماید.
مورد سازه های فضاکازر گنبدی شکل با دهانه های نسبتا بزرگ باید بر اساس نتایج ازمایش های تونل باد صورت گیرد.
در مورد گنبد با ویژگی های هندسی معین افزایش زبری سطوح پوشانه هاذ منجر به افزایش نیروی جانبی است
و کاهش نیروی بر کنش در مقایسه باسطوح پوشانه هموارتر می شود.
کنش های ناشی از بلد اغلب بخش قابل ملاحظه ای از اثار ناشی از ترکیب کنش های محتنمل وارده بر سازه فضاکار گنبدی شبکه ای را شامل می شود.
در گنبدهای با منافذ ناچیز به طور معمول بر ناحیه ای واقع در سمت بادگیر نیروی فشاری وارد می گردد.
ولی بخش بزرگتری از سطح سازه تحت تاثیر مکش قرار می گیرد.
مساحت سطح تحت مکش با افزایش نسبت ارتفاع به دهانه گنبد افزایش می یابد.
بارهای ناشی از زلزله
زلزله نیز مانند باد از جمله بارهای جانبی وارد بر ساختمان است.
با توجه به آنکه پاسخ سازه به اثار ناشی از زمین لرزه ماهیت دینامیکی دارد.
مشخصه های دینامیکی سازه شالوده و خاک زیر شالوده است
همچنین ویژگی های ژئوتکنیکی لرزه ی ساختگاه خصوصیات توپوگرافی محل وضعیت لرزه زمین ساختگی است
شرایط لرزه خیزی و زمین شناسی مهندسی منطقه نوع و مکانیسم محتمل گسلش محتوای فرکانسی طول مدت نوسان است
های شدید زمین و احتمال وقوع زلزله در حوزه نزدیک و بروز پدیده هایی از قبیل روان گرایی و گسترش جانبی خاک تاثیر قابل توجهی در پاسخ لرزه ای سازه خواهند داشت.
با توجه به سبک بودن و در عین حال سختی و صلبیت قابل ملاحظه شبکه های فاکار است
همچنین درجه نامعینی قابل ملاحظه انها که اغلب مسیرهای متعدد ثانویه برای انتقال بارها را فراهم می سازد
سازه فضاکار در مقابل زلزله از ایمنی نسبی بیشتری در قیاس با انواع سازه های سنتی برخوردار است
اما این مزایا نباید منجر به عدم دقت لازم از سوی طراحان مسئولان کنترل طرح در مطالعات مربوط به طراحی لرزه ای این سازه ها شود.
کتاب : مبانی طراحی سازه های فضا کار
تالیف:
پروفسور محمود گلابچی
دکتر محمد رضا گلابچی