ناپایداری یکی از مهمترین عواملی است که میزان بارگذاری و تغییر شکل سازه‌ها را محدود می‌کند. نقش بنیادی در طراحی سازه‌هایی دارد که بارگذاری آنها عمدتاً به صورت فشاری است. سازه‌های چلیکی تک لایه معمولاً تحت شرایط بارگذاری و تکیه گاهی متفاوت، مودهای ناپایداری گوناگونی شامل ناپایداری عضوی، ناپایداری در امتداد محور و ناپایداری عمومی را به نمایش می‌گذارند.

سازه‌های چلیکی برای پوشش انواع سازه‌های صنعتی، سالن‌های ورزشی‌،‌ تالارهای اجتماعات، نمایشگاه‌های چند منظوره، آشیانه‌های هواپیما انبا‌ر‌های ذخیره مواد، مراکز فرهنگی هنری و انواع پایانه‌های مسافربری و پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.سازه‌های چلیکی تک لایه تا دهانه حدود ۲۰ متر، دارای توجیه اقتصادی بوده ولی برای دهانه‌های بزرگتر استفاده از چلیک‌های دو لایه انتخابی مناسب و دارای صرفه اقتصادی است.

سازه‌های چلیکی

از دیدگاه هندسی چلیک‌های مهاربندی شده سطوح قابل گسترش با انحنای قوسی صفر هستند که با حرکت یک منحنی به نام منحنی هادی بر روی یک خط مستقیم مولد ایجاد می‌شوند. در حالت کلی یک چلیک تک لایه از تبدیل یک شبکه تک لایه به فرم قوسی در یک جهت ایجاد می‌شود. مقطع عمومی یک سازه چلیکی ممکن است بخشی از دایره‌، بیضی‌، سهمی یا شکل‌های دیگر باشد. بیشتر چلیک‌ها در عمل به صورت بخشی از یک استوانه ساخته می‌شوند.

سازه چلیکی تک لایه، تاشه مثلثی سه طرفه، تحت بارهای متقارن، نسبت به انواع دیگر آن خیز کمتری دارد.

این سازه‌ها‌ معمولاً دارای رفتار غیر خطی سخت شونده و نرم شونده هستند. سازه‌ها‌ با رفتار غیر خطی سخت شونده دارای یک مسیر تعادل بوده و با افزایش بارگذاری سختی آنها افزایش می‌یابد. در این سازه‌های ناپایداری اتفاق نمی‌افتد. گسیختگی این سازه‌ به صورت پلاستیک رخ می‌دهد. سازه‌های با رفتار غیر خطی نرم شونده ممکن است دارای یک یا چند مسیر تعادل باشند و احتمال ناپایداری در آنها وجود دارد. یک سازه با مشخصه نرم شوندگی غیر خطی ممکن است پایدای خود را به یکی از دو طریق از دست بدهد. در حالت اول رفتار غیر خطی نرم شونده که متناسب با مواد اولیه تغییر شکل است، با کاهش تدریجی سختی به مرحله‌ای می‌رسد که سازه کاملاً سختی خود را از دست می‌دهد. در این صورت مسیر تعادل بار – تغییر مکان سازه، به نقطه حدی رسیده است‌.

در سازه‌های چلیکی با توجه به زوایای کوچک بین اعضای ساز‌ه‌ای‌، کوتاه شدگی محوری در این ‌سازه‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای بزرگ هستند و بر اثر این کوتاه شدگی تغییرات مهمی در هندسه اولیه رخ می‌دهد. نکته مهم دیگر آن است که در حین پدیده فروجهش گرهی، هندسه اولیه سازه طوری تغییر می‌یابد که بعضی از اعضای سازه وارد ناحیه پلاستیک می‌شوند. بنابراین برای تحلیل واقعی یک سازه چلیکی تک لایه هر دو حالت غیر خطی هندسه و  مصالح، بایستی لحاظ شوند.

مودهای کمانشی سازه‌های چلیکی تک لایه

مود کمانشی بیانگر گرایش سازه به تغییر مکان یا مود نمو تغییر مکان سازه در نقطه بحرانی است. از طریق تحلیل مودهای کمانشی، نقاط ضعف سازه‌ها مشخص و مودهای خرابی ممکن به دقت تعیین می‌شوند. مود کمانشی متناظر با اولین نقطه بحرانی، پایین ترین مود کمانشی نامیده می‌شود. انرژی پتانسیل در هنگام تغییر مکان در امتداد پایین‌ترین مود کمانشی، دارای حداقل مقدار بوده و سازه‌های واقعی تحت فرآیند بارگذاری تمایل به تغییر مکان در این جهت دارند. به دلیل عوامل غیر خطی شدید در این سازه‌ها، تحلیل خطی، ظرفیت پایداری بالایی را تخمین می‌زند. علاوه بر آن، این سازه‌ها تحت بعضی شرایط بارگذاری تکیه گاهی و هندسی به ناکاملی بسیار حساس هستند. برای تعیین رابطه دقیق بار و تغییر مکان ادامه تحلیل در مرحله پس کمانشی یعنی تحلیل پاسخ کامل بار – تغییر مکان ضروری است.

سازه‌های چلیکی تک لایه به بارگذاری نامتقارن شدیداً حساس بوده و بارگذاری‌های نامتقارن ظرفیت باربری سازه را تا حدود نصف حالت بارگذاری متقارن تقلیل می‌دهند. بنابراین ترکیبات مختلف بارگذاری‌های متقارن و نامتقارن نیز در تحلیل‌های غیر خطی ضروری است.

بعضی از سازه‌های چلیکی تک لایه با ابعاد هندسی و مصالح و بارگذاری خاص، مکانیزم خرابی موضعی همراه با فروجهش دینامیکی را به نمایش می‌گذارند. برای ارزیابی رفتار واقعی این سازه‌‌ها، تحلیل دینامیکی غیر خطی تحت بار استاتیکی و به علت پدیده فروجهش ضروری بوده و با استفاده از مفهوم ناپایداری دینامیکی، بایستی رفتار این سازه‌ها بعد از نقطه بحرانی مورد بررسی قرار گیرند.

در چلیک‌های تک لایه با تکیه گاه‌های طولی، افزایش نسبت طول به دهانه آن، تاثیر محسوسی بر ظرفیت باربری سازه نداشته ولی در چلیک‌های تک لایه با تکیه گاه‌های مرزی، متناسب با افزایش نسبت طول به دهانه ظرفیت باربری به سرعت کاهش می‌یابد.

 

منبع : عمران سافت

از انتشار مطالب و فایلهای این سایت با ذکر منبع استقبال میکنیم