طراحی سوله قوسی

تعداد سازه‌های قاب یک طبقه سوله که در حال ساخت با رفترهای قوسی هستند در حال افزایش است. طراحی سوله قوسی ممکن است که از نظر زیبایی جذاب باشد یا به عنوان یک روش ساخت ساده مورد استفاده قرار گیرد. ساده‌سازی از آنجا نتیجه می‌شود که نیاز به جزئیات در پوشش سقف و همچنین وصله در خط الراس سوله وجود نخواهد داشت. یک تیر سراسری به صورت عمده برای رفتر قوسی استفاده می‌شود. زمان قوس دادن یک عضو، همیشه یک طول مستقیم از مصالح در هر طرف دهانه باقی می‌ماند. زمانیکه یک عضو قوسی کامل نیاز باشد، این طول‌های مستقیم باید بریده شوند.

شکل ۱ – رفتر عمومی سوله قوسی

زمان قوس دادن یک عضو در اجرای سوله قوسی  همیشه یک طول مستقیم از مصالح در هر طرف دهانه باقی می‌ماند. زمانیکه یک عضو قوسی کامل نیاز باشد، این طول‌های مستقیم باید بریده شوند. در هر صورت، برای اقتصادی شدن طرح، این طول مستقیم باید در طول نهایی عضو وجود داشته باشد. این مسئله از هدر رفتن مصالح و برش‌های اضافی جلوگیری می‌کند. در عمل، اثرات اثر انخنا در انتهای رفتر به سختی قابل مشاهده است، بنابراین ممکن است که طول مستقیم قابل قبول باشد. طول‌های مستقیم در محل اتصال نیز به نصب راحت‌تر کمک می‌نماید.

تحلیل سوله قوسی

طراحی براساس تحلیل الاستیک ممکن است که برای همه سازه‌ها با اعضای قوسی شامل سوله‌های قوسی استفاده شود. تحلیل پلاستیک برای اعضای سازه‌ای به صورت مسقیم عمومیت دارد، اما ممکن است که برای سوله با رفتر قوسی نیز با برخی محدودیت‌ها استفاده شود.

طراحی سوله قوسی با استفاده از تحلیل پلاستیک

زمانیکه تحلیل پلاستیک برای طراحی سوله قوسی مد نظر باشد، تفاوت‌ها زیر نسبت به سوله با اعضای مستقیم قابل تعمیم است و باید در طراحی منظور شود:

• دوران پلاستیک تیرها.
• پایداری در مجاورت مفصل پلاستیک.

راهنما زیر مربوط به سوله با قوس متوسط است، که یک قاب معادل با اعضای مستقیم دارای شیب بیش از ۱۰ درصد نباشد.

دوران پلاستیک تیرها

باید به این مسئله توجه داشت که در طی فرآیند قوسی کردن رفتر سوله مقداری از ظرفیت شکل‌پذیری مقطع از بین می‌رود و همان ابتدای کار طراح نمی‌تواند در طراحی پلاستیک از تمام شکل‌پذیری مقطع استفاده نماید. برای دوران های کوچک، کرنش کم است و براساس شواهد پیشنهاد می‌شود که تغییرات مشخصات کوچک در نظر گرفته نشود. در صورتی که جزئیات مد نظر باشد، توصیه شده که ماکزیمم دوران در مفصل پلاستیک به ۳  درجه محدود شود.

در بسیاری از طراحی‌ها، کنترل حالات حدی بهره‌برداری (به طور مشخص برای تغییر شکل ستون‌ها) به بزرگ شدن مقاطع می‌انجامد، که در عوض به معنی الاستیک ماندن یا بدون خرابی ماندن سیستم در حالات حدی نهایی خواهد بود، که هیچ مفصلی تشکیل نمی‌شود. به طور مشابه اگر یک قاب به صورتی طراحی شود که مفاصل شکل گرفته در رفتر آخرین مفاصل تشکیلی برای شکل‌گیری مکانیزم باشد، نیازی نیست که بر دوران‌ها محدودیتی وارد شود.

طول پایداری در نزدیکی مفصل پلاستیک

هیچ تست آزمایشگاهی برای طول پایدار اعضا با مفصل پلاستیک ارائه نشده است، که این شک را ایجاد می‌کند که آیا استفاده از قانون اعضای صاف برای اعضای قوسی صادق است یا خیر. به هر صورت، پایداری کمانش جانبی پیچشی یک مقطع با قوس دادن آن افزایش می‌یابد. زمانیکه بال فشاری در جهت داخلی قوس قرار داد. این بدین معنی است که مقاومت کمانش پیچشی جانبی مفصل در مقطع افزایش می‌یابد. براساس این حقیقت توصیه می‌شود که طول پایدار به هیچ عنوان بیشتر از مقدار برای اعضای مستقیم منظور نشود.

این رویکرد محافظه کارانه به دلیل این است که هیچ روش ساده‌ای برای برای بررسی اثر قشار شعاعی در جان زمانیکه بال داخلی دریک فشار است و بال خارجی در کشش وجود ندارد. اگرچه، برای قوس‌های عمومی در قاب‌های در سوله، فشار کوچک است، به هر صورت افزایش طول پایداری عضو منطقی نیست. این نیروی فشاری شعاعی باید توسط سخت‌کننده‌ها کنترل شود. در ناحیه تاج رفتر، لنگر خمشی شکم‌ دادگی موجب فشار در صورت محدب عضو می‌شود،  توصیه می‌شود که مفصل پلاستیک نباید در محلی که لنگر خمشی اعمالی تولید فشار در سطح محدب می‌کند تشکیل گردد.

همانطور که در شکل ۱ نشان داد شده است، این موارد با کسب اطمینان از اینکه ابعاد نسبی رفترها و ستونها به گونه‌ای که تمامی دوران مفاصل در پایین حالت حدی در ستون باشد یا تمام قاب سوله به صورت الاستیک طراحی شود است.

• استفاده از تحلیل المان محدود

در طراحی سوله قوسی امکان این مسئله وجود دارد که تحلیل المان محدود اعضای قوسی به شدت مقاوت اعضای جانبی پیچشی عضو را بالاتر تخمین خواهد زد. بنابراین، تحلیل المان محدود باید تنها زمانی استفاده شود که تحقیقات پیش زمینه در مورد مسئله و کالیبراسون نتایج انجام شده باشد.

مسائل طراحی کلی که درساخت سوله نیز باید رعایت گردد:

تنش محصور در عضو قوسی – بزرگای آنها و اثراتشان.

خمش خارج از صفحه بالها

تحلیل قاب – الاستیک یا پلاستیک

مسائل مدلسازی در هنگام تحلیل با نرم افزار

اختلاف بین مدل تحلیلی و سازه واقعی

کنترل کمانش نرم افزاری