تحلیل پایداری سازه سقفهای فضاکار تک لایه گنبدی کم عمق با روش اجزای محدود (مقایسه مدهای کمانشی سازه فولادی با سازه چوبی)

استفاده از فرم کالبدی به شکل گنبد به عنوان هندسهای پایدار و مقاوم در برابر زلزله از دیرباز شناخته شده و مرسوم بوده است. امروزه نیز سازه های فضاکار فولادی و چوبی به شکل گنبدی به منظور پوشش بناها در دهانه های کوچک و بزرگ ساخته میشوند. نقص (imperfection) و بارگذاری های نامتقارن، از عوامل شناخته شده موثر در ایجاد ناپایداری در این سازه ها می باشند. این نوع خرابی در ابتدا به صورت کمانش موضعی در المانهای سازه شروع شده و در نهایت منجر به خرابی کلی سازه میگردد. هدف از این مقاله، تحلیل پایداری و مقایسه مدهای کمانشی دو سازه سقف فضاکار تک لایه گنبدی کم عمق، یکی از جنس فولاد و دیگری از چوب، تحت نیروهای قائم با استفاده از روش اجزای محدود میباشد.سازه فضاکار مدل شده از نوع ژئودزیک با ارتفاع یک متر و شعاع 4 متر، با شرایط تکیه گاهی گیردار و بارگذاری به صورت قائم بر روی گره های میانی میباشد. تحلیل سازه، با روش تحلیل خطی و به وسیله نرم افزار آباکوس انجام شده و در نهایت مقدار ویژه بارکمانشی و مدهای کمانشی استخراج شده است. از جمله مشهودترین نوع کمانش، کمانش اعضای سازه فضاکار تک لایه گنبدی فلزی بود که در واقع هنگامی که یکی از اعضای سازه پایداری خود را بدون اثر گذاشتن بر روی دیگر اعضا از دست میدهد، رخ داده است. نتایج تحلیل نشان داد، در سازه فولادی مدل شده، کمانش عضو و کمانش گره در مدهای اول و دوم و کمانش کلی در مدهای سوم و چهارم رخ میدهد ولی در سازه چوبی تحت بررسی، کمانش از نوع پیچشی به صورت محلی در مد اول و به صورت کمانش پیچشی کلی در مدهای دوم، سوم و چهارم رخ داده است. در واقع در این حالت چرخش گره سبب ایجاد کمانش پیچشی شده، که به علت سختی خمشی زیاد اتصال حول محورهای اصلی در مقایسه با صلبیت خمشی خارج از صفحه اعضا رخ داده است.[2] بار کمانشی سازه فولادی به طور متوسط 10 برابر بار کمانشی سازه چوبی میباشد.با توجه به رخداد کمانش پیچشی در سازه چوبی و عدم مقاومت کافی در جهت عمود بر الیاف چوب، این سازه ها به تنهایی از پایداری مناسبی به جهت استفاده در پوشش بناها برخوردار نیستند.

کلیدواژه ها:

تحلیل پایداری ، سازه فضاکار ، گنبد ژئودزیک ، کمانش پیچشی ، مدهای کمانشی