بخشی از مقاله
چکیده
هر پیشرفت جوامع بشری و افزایش اطلاعات باعث شده است که تحولاتی چشمگیر در زمینه های مختلف همچون ساخت و ساز صورت گیرد. در میان تمامی سازه های موجود، سازه های کابلی می توانند دهانه هایی با طول بیش از500 متر را پوشش دهند. در واقع سازه های کابلی بخشی از سیستم سازه هایی با عملکرد کششی می باشند. سازه های کابلی برای طراحی پل ها، پوشش دهانه های بزرگ، سقف ها، مهاربندها، سازه های چادری و غیره استفاده می شوند. در این پژوهش سعی شده است تا ضمن معرفی سازه های کابلی، اطلاعاتی در مورد انواع پل های کابلی داده شود. این پل ها به دو صورت پل های معلق و پل های کابل - ایستا قابل تفکیک می باشند. همچنین انواع سیستم های کابلی در طراحی پل های کابل - ایستا که عبارتند از سیستم کابلی موازی، سیستم کابلی بادبزنی - شعاعی - و سیستم کابلی نیمه بادبزنی مورد بررسی قرار می گیرند.
واژههای کلیدی: پل های کابلی معلق، پل های کابلی ایستا، سیستم کابلی موازی، سیستم کابلی بادبزنی - شعاعی - ، سیستم کابلی نیمه بادبزنی
مقدمه
فولاد جزء مصالحی است که دارای مقاومت کششی بالایی می باشد. استفاده از این مزیت همراه با کارآیی کشش ساده باعث شده است که کابل فولادی به عنوان یک عنصر سازه ای ایده آل برای پوشش دهانه های بزرگ به کار رود. [2] ویژگی هایی همچون استحکام، پایداری، زیبایی، قابلیت استفاده در دهانه های بزرگ و اقتصادی بودن باعث شده که سازه های کابلی برای ساخت بسیاری از بناها استفاده شوند. سازه های کابلی علاوه بر داشتن این مزیت ها دارای معایبی همچون: نداشتن مقاومت کافی در مقابل لرزش و ارتعاشات، ناپایدار بودن در مقابل باد و زلزله نیز هستند. [4] دلیل عملکرد ضعیف این نوع سازه ها در مقابل نیروهای آئرودینامیک - باد و زلزله و ... - ناچیز بودن قطر کابل ها نسبت به طولشان می باشد و این واقعیت انعطاف پذیر بودن کابل ها را روشن می سازد. این انعطاف پذیری سبب مقاومت خمشی کم کابل ها می گردد. [2] کابل ها معمولا از جنس فولاد مرغوب می باشند، اما اخیرا مواد دیگری با مقاومت بسیار بالاتری نسبت به فولاد تولید شده اند. نانو لوله های کربنی از این دسته اند. این مواد بسیار ظریف هستند و قطری در حدود 10000 بار کوچکتر از موی انسان دارند. مقاومت کششی نانولوله های کربنی، 40 برابر بیشتر از فولاد مرغوب و درجه یک می باشد. [4] سازه های کابلی برای طراحی پل ها، پوشش دهانه های بزرگ، سقف ها ، مهاربند ها، سازه های چادری و غیره استفاده می شوند. [4]
روش تحقیق
در این پژوهش، جمع آوری اطلاعات برحسب روش کتابخانه ای می باشد که شامل مجموعه ای از کتاب های مرجع و تعدادی از مقالاتی است که در آن ها موضوع تحقیق به طور جزئی مورد بررسی قرار گرفته است.
-1 سازه های کابلی
ساده ترین مثال از یک سازه کششی وزنه ای آویزان از یک کابل می باشد. وزنه دقیقا در امتداد نقطه اتصال کابل در حال سکون قرار می گیرد. کابل هم بین نقطه اتصال و وزنه به صورت کششی در یک خط مستقیم قرار می گیرد. یک ترکیب کاربردی تر، سازه ای کابلی مابین دو تکیه گاه همتراز برای تحمل یک بار متمرکز در وسط دهانه است. کابل تحت تاثیر بار یک شکل مثلثی پیدا می کند و هر نیمه از کابل نیمی از بار را توسط کشش ساده به تکیه گاه منتقل می کند. اقتصادی ترین یا بهترین افت برای یک دهانه افقی بین دو تکیه گاه ثابت برابر نصف دهانه و به صورت قرینه می باشد. در این حالت کابل شکل مثلثی با زاویه 45 درجه پیدا می کند و رانش نخ برابر با نیمی از بار می باشد. [2]
با جابجایی بار از وسط دهانه به سمتی دیگر کابل تغییر شکل داده که در این حالت دیگر تکیه گاه ها به طور یکسان نیروهای عمودی را تحمل نمی کنند. با افزایش تعداد بارهای متمرکز بر روی کابل ها، شکلی بدست می آید که به آن چند ضلعی طنابی گویند. هر چه تعداد این بارها بیشتر شود تعداد اضلاع چند ضلعی طنابی هم بیشتر و اندازه اضلاع کوچکتر می شود و در نهایت کابل با افزایش تعداد بی نهایت بارها به صورت یک منحنی طنابی در خواهد آمد. [2]
کابل ها با فرم منحنی طنابی به دو گروه کابل های زنجیره وار و کابل های سهمی قابل تقسیم بندی هستند: زمانی که یک کابل بدون بارگذاری تنها تحت تاثیر نیروی وزن خود قرار می گیرد فرمی از منحنی طنابی شکل می گیرد که به آن زنجیره وار گویند. زمانی که یک کابل معلق با صرف نظر از وزن کابل تحت تاثیر بارگذاری یکنواخت در طول دهانه های افقی خود قرار گیرد، فرم بدست آمده را سهمی گویند. هنگامی که نسبت دهانه به خیز بیشتر از 5 است هر دو فرم بسیار به هم شبیه هستند. [1]
