سازه های کابلی : معرفی، انواع
به گزارش سبزا، شیوه های مختلفی برای برپایی سازه ها در صنعت ساخت وساز به کار گرفته می شوند. سازه های کششی از جمله روش های ساخت وساز به شمار می رود که به انواع مختلفی نیز تقسیم بندی می شوند. سازه های کابلی و سازه های چادری دو نوع اصلی سازه های کششی به شمار می فرایند. امروزه سازه های کابلی با توجه به امکان هایی که در اختیار مهندسین قرار می دهد استفاده های گسترده ای از خود را به نمایش گذاشته است. در ادامه با ویکی ساختمون و معرفی انواع سازه های کابلی همراه باشید.
سازه های کابلی چه نوع ساختاری دارند؟
سازه های کابلی در واقع دارای یکی از خالص ترین رفتارهای سازه ای هستند. به طوری که تنش های وارد شده بر این نوع از سازه ها تنها به صورت فشاری و کششی است. سازه های کابلی نیز بر اساس ساختار و عملکرد به انواع مختلفی تقسیم بندی شده اند.
انواع سازه های کابلی بر اساس عملکرد
به طور کلی انواع مختلف سازه های کابلی را بر اساس عملکردی که دارند می توان در دو دسته کلی زیر جای داد.
کابل های مهار شده
در سازه هایی با کابل های مهار شده اصلی ترین المان سازه یعنی کابل در وهله اول تحت تاثیر نیروی پیش کششی قرار خواهد گرفت و بعد از اعمال بار قائم توسط کف، کابل ها قطع می شوند تا بدین طریق نیروی ذخیره شده در کابل به بالا بردن کف یاری کند. آرایش کابل ها در این سازه ها عمدتاً به صورت موازی و شعاعی است.
کابل های معلق
در این نوع از سازه های کابلی، منظور معلق در واقع آن کابلی است که تحت تاثیر بارگذاری خارجی تغییر شکل می دهد و در وهله اول هیچ گونه کششی در آن وجود ندارد. آرایش کابل ها در این نوع از سازه نیز منحصر به فرد است. سازه های کابل معلق به سه نوع کلی دسته بندی می شوند.
- سیستم کابل معلق با یک انحنا که در آن دو یا چند کابل زنجیره وار موازی که بین تکیه گاه های اصلی کشیده شده اند.
- سیستم کابل مضاعف که شبیه کابل دارای یک انحنا است. با این تفاوت که کابل های تثبیت کننده در زیر کابل های معلق اصلی برای مقابله با نیروهای رو به بالای باد به آن اضافه شده است .
- سیستم منحنی مضاعف با انحنای دوگانه در واقع از نوعی سازه یکپارچه است. در این نوع از سازه های کابل معلق انحنا در یک جهت مثبت و در جهت مخالف، منفی است . ضمناً 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 پائین کشیده شده است .
انواع سازه های کابلی بر اساس کاربرد
تقسیم بندی دیگری نیز از سازه های کابلی بر اساس کاربرد آن ها انجام شده است. بر اساس این دسته بندی سازه های کابلی به دو نوع پل ها و ساختمان ها تقسیم بندی می شوند که هر یک نیز انواع خود را دارند. جزئیات این دسته بندی را در زیر مشاهده می کنید.
ساختمان کابلی
- دکل مهار شده با کابل
- سقف معلق
- سقف متکی بر کابل
- سازه معلق با فرم طنابی
- سازه کابل مضاعف
- سازه منحنی مضاعف
پل های کابلی
- پل معلق
- پل متکی بر کابل
دکل مهار شده با کابل
در دکل مهار شده با کابل نقش کابل ها تأمین پایداری دکل است. در این سیستم کابل ها گای (Guy) نامیده می شوند. هدف از اجرای این نوع از سازه های کابلی ساخت دکل هایی ظریف با استفاده از کمترین مقدار مصالح است.
سازه منحنی مضاعف
در این نوع از سازه ها کابل های تثبیت کننده، عمود بر کابل های اصلی قرار می گیرند. انحنای این سازه ها در یک جهت مثبت و در جهت دیگر منفی است. از طرفی هم این سازه ها دارای فرم زین اسبی هستند. از نمونه های شاخص این سازه های کابلی می توان به استادیوم المپیک مونیخ در آلمان و اسکیلون (Skylon) اشاره نمود.
استادیوم المپیک مونیخسازه معلق با فرم طنابی
در این نوع از سازه های کابلی یک دسته کابل آویخته موازی با هم سقف را تشکیل می دهد. به این صورت که خود کابل در واقع سقف را تشکیل می دهند که به این سقف، سقف منحنی می گویند و یا اینکه سقف به همراه آویز به کابل هایی متصل می گردد که در این صورت به آن سقف تخت یا مسطح می گویند. کابل ها در جهت دهانه عظیم تر یا همان طولی قرار می گیرند. مقاومت پایین در برابر نیروی رو به بالای باد مهم ترین ضعف این سیستم به شمار می رود. از نمونه های شاخص در دنیا می توان به کارخانه فراوری کاغذ بورگو در ایتالیا بانک مرکزی فدرال و ترمینال دالس در آمریکا اشاره نمود.
کارخانه فراوری کاغذ بورگوسازه با سقف معلق
این نوع از سازه های کابلی در واقع از نوع کابل های تک انحنا است و ناپایداری آن بسیار زیاد و برای پایدار سازی آن اولاً وزن سقف باید بسیار زیاد باشد و علاوه بر آن پیش تنیدگی نیز در طراحی آن در نظر گرفته گردد. از نمونه های شاخص این سازه های کابلی می توان به استادیوم اشتوتگارد در آلمان اشاره نمود.
سازه کابل مضاعف
شبیه کابل با یک انحناست اما با دو ردیف کابل با انحنای معکوس هم است، کابل های تثبیت کننده برای مقابله با نیروی رو به بالای باد اضافه می گردد. کابل اصلی و کابل تثبیت کننده ممکن است در یک صفحه نباشد. از نمونه های شاخص آن می توان به فرودگاه بین المللی دنور در کانادا اشاره نمود که پوشش سقف پارچه ای است.
بیشتر بخوانید: نحوه اجرای سازه چادری + اجزای تشکیل دهنده، نقاط قوت و ضعف
سقف متکی بر کابل
در این نوع از سازه ها، کابل ها وظیفه تحمل سقف و یا تقویت تیرهای سقف را بر عهده دارند. با این همه باید دقت داشت که کابل سازه اصلی نیست و تنها برای یاری به سازه استفاده می گردد. از نمونه های شاخص این نوع از سازه های کابلی می توان به فرودگاه جان اف کندی در آمریکا اشاره نمود. گنبد هزاره (Millennium dome) نمونه شاخص دیگری از این نوع سازه ها است. از یک سقف چادری معلق تشکیل شده است. کابل های متصل به دکل مورد این سقف را نگه می دارند.
گنبد هزارهپل معلق
کابل ها مسئول تحمل نیروهای کششی ناشی از وزن سواره رو هستند. سواره رو در واقع ایجاد سطحی برای عبور و پایدار سازی کابل پل است. برج هایی نیز وجود دارند که انتقال دهنده نیرو از کابل اصلی به زمین و به عبارتی تکیه گاه پل ها هستند. بلوک های بتنی مهاری نیز مهار رانش کابل ها و انتقال آن به زمین بر عهده دارند. یک سری از آویزها وجود دارند که در واقع رابط بین سواره رو و کابل اصلی هستند. از نمونه های شاخص می توان به پل زنجیری در مجارستان، پل گلدین گیت در آمریکا، پل آکاشی کایکیو در ژاپن و پل کلیفتون در بریتانیا اشاره نمود.
پل آکاشی در ژاپنپل متکی بر کابل
این پل در مقایسه با پل های معلق، فاقد کابل اصلی است و در ازای آن دارای چندین کابل است که همگی آن ها به طور مستقیم به سواره رو متصل اند و وزن آن را متحمل می شوند. از نمونه های شاخص آن می توان به پل نورماندی در فرانسه، پل راک اند چاکی در آمریکا، پل آلامیلو در اسپانیا، پل تاتارا در ژاپن و پل ریون آنتیریون در یونان اشاره نمود.
پل نورماندی در فرانسهمزایای سازه های کابلی کدام ها هستند؟
- رفتار خالص کششی به علت انطباق بر جریان طبیعی نیروها و تغییر شکل با هر شرایط بارگذاری جدی
- قابلیت استفاده در دهانه های عظیم
- دارای عملکردهای داخلی بهتر برای فضاهای وسیع و بدون ستون
- سبک بودن سازه که منجر به مقاومت زیاد در مقابل زلزله می گردد.
- سرعت زیاد در نصب و برچیدن سازه که جهت عملکردهای موقت مناسب می باشند.
- شفافیت و عدم محدود کردن مناظر اطراف (به ویژه در پل ها)
- استفاده از مصالح کمتر با توجه به نسبت وزن به دهانه آن ها، سبب می گردد که مالی ترین سیستم جهت پوشاندن فضا باشند با دهانه های عظیم باشند. ضمناً کابل آویخته فقط با کشش و فشار ساده تنیده می گردد.
معایب سازه های کابلی کدام ها هستند؟
- عدم کنترل سازه، نوسان آن که به دلیل وزن ناچیز آن در مقایسه با دهانه اش است و انعطاف پذیری کابل آویخته در مقابل نیروهای برکنش باد، ارتعاشات، بارهای نامتقارن و متحرک
- در سازه های طبقه ای کاربرد کمتری دارند.
- نگهداری پرهزینه
سخن آخر
سازه های کابلی همواره بعد از اجرا نما و منظره ای بسیار شاخص و متمایز را از ساختمان و سازه مورد نظر به دست می دهند. علاوه بر مزیت های بالقوه ای که از این سازه های بیان شد، بی شک جنبه زیباشناختی آن ها از دلایل عمده استفاده از آن ها است. انواع مختلفی از سازه های کابلی در صنعت ساخت وساز استفاده می شوند که هر یک از ویژگی های منحصر به فرد خود برخوردار هستند.
منبع: ویکی ساختمان