2-2-1-1-1- سیستم پیونده گوی­سان مرو ……………………………………………………………………………………………11
2-2-1-1-2- سیستم پیونده گوی­سان کراپ منتال ………………………………………………………………………………13
2-2-1-1-3- سیستم پیونده گوی­سان اوربا هیوب ………………………………………………………………………………..14
2-2-1-1-4- سیستم پیونده گوی­سان زوبلین ……………………………………………………………………………………….14
2-2-1-1-5- سیستم پیونده گوی­سان یونی تراس ………………………………………………………………………………..16
2-2-1-1-6- سیستم پیونده گوی­سان اورونا ………………………………………………………………………………………….18
2-2-1-1-7- سیستم پیونده گوی­سان کی­تی تراس ……………………………………………………………………………..19
2-2-1-1-8- سیستم پیونده گوی­سان اسکن اسپیس …………………………………………………………………………..20
2-2-1-2- سیستم پیونده نیامی ……………………………………………………………………………………21
2-2-1-2-1- سیستم پیونده نیامی نیپون استیل …………………………………………………………………………………..21
2-2-1-2-2- سیستم پیونده نیامی اسفروبت …………………………………………………………………………………………22
2-2-1-2-3- سیستم پیونده نیامی تیوبال ……………………………………………………………………………………………..23
2-2-1-2-4- سیستم پیونده نیامی کاسان (آکام فلز) ……………………………………………………………………………24
2-2-1-3- سیستم پیونده صفحه­ای ……………………………………………………………………………….25
2-2-1-3-1- سیستم پیونده­ی صفحه­ای کی­ای تراس …………………………………………………………………………..25
2-2-1-3-2- سیستم پیونده­ی صفحه­ای پاور استرات …………………………………………………………………………..25
2-2-1-3-3- سیستم پیونده­ی صفحه­ای یونی استرات ………………………………………………………………………….26
2-2-1-3-4- سیستم پیونده­ی صفحه­ای تمکور …………………………………………………………………………………….26
2-2-1-3-5- سیستم پیونده­ی صفحه­ای اُکتا تیوب ……………………………………………………………………………..27
2-2-1-3-6- سیستم پیونده­ی صفحه­ای تری دیماتیک ………………………………………………………………………27
2-2-1-3-7- سیستم پیونده­ی صفحه­ای توراس گِستو ………………………………………………………………………..28
2-2-1-3-8- سیستم پیونده­ی صفحه­ای پراتو ……………………………………………………………………………………….29
2-2-1-4- سیستم پیونده­ی شکافی ……………………………………………………………………………………………………………29
2-2-1-5- سیستم پیونده­ی پوسته­ای ………………………………………………………………………………………………………..30
2-2-1-5-1- سیستم پیونده­ی پوسته­ای اُکتا پلیت ……………………………………………………………………………….30
2-2-1-5-2- سیستم پیونده­ی پوسته­ای نودوس …………………………………………………………………………………..31
2-2-1-5-3- سیستم پیونده­ی پوسته­ای SDC ……………………………………………………………………………………31
2-2-2- سیستم­های واحدی …………………………………………………………………………………………….32
2-2-2-1- سیستم­های واحدی اسپیس دِک ………………………………………………………………………………………………32
2-2-2-2- سیستم­های واحدی یونی بت …………………………………………………………………………………………………….33
2-2-2-3- سیستم­های واحدی کیوبیک ……………………………………………………………………………………………………..34
2-2-3- سیستم ترکیبی ………………………………………………………………………………………………..35
فصل سوم: بررسی اثر خرابی پیشرونده در سازه­ها
3-1- خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………..38
3-1-1- تئوری خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………………………39
3-1-1-1- تعیین درجه­ی مقاومت سازه بر اساس سختی ………………………………………………………………………….39
3-1-1-2- تعیین درجه­ی مقاومت   http://zusa.ir/%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%d9%85%d8%af%db%8c%d8%b1%db%8c%d8%aa-%d8%b1%db%8c%d8%b3%da%a9-%d9%88-%da%a9%d8%a7%d8%b1%d8%a7%db%8c%db%8c-%d8%b4%d8%b9%d8%a8-%d8%a8%d8%a7%d9%86/ سازه بر اساس میزان خرابی ایجاد شده ………………………………………………40
3-1-1-3- تعیین درجه­ی مقاومت سازه بر اساس انرژی ……………………………………………………………………………41
3-1-2- انواع خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………………………42
3-1-2-1- خرابی کلوچه مانند ……………………………………………………………………………………………………………………..42
3-1-2-2- خرابی زیپ مانند ……………………………………………………………………………………………………………………….43
3-1-2-3- خرابی دومینو مانند ……………………………………………………………………………………………………………………44
3-1-2-4- خرابی پیشرونده در سطح مقطع ……………………………………………………………………………………………….45
3-1-2-5- خرابی ناشی از ناپایداری ……………………………………………………………………………………………………………46
3-1-2-6- حالت ترکیبی خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………….47
3-1-3- عوامل موثر در ایجاد خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………..47
3-2- آسیب­پذیری ساختمان­ها در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………………………………………………47
3-3- اشکال مختلف ناپایداری در سازه­های فضاکار …………………………………………………………………………………………….50
3-3-1- ناپایداری موضعی در سطح مقطع اعضا ……………………………………………………………………………………………..50
3-3-2- ناپایداری عضوی …………………………………………………………………………………………………………………………………51
3-3-3- ناپایداری گرهی …………………………………………………………………………………………………………………………………..51
3-3-4- ناپایداری پیچشی گرهی …………………………………………………………………………………………………………………….52
3-3-5- ناپایداری کوپل ……………………………………………………………………………………………………………………………………52
3-3-6- ناپایداری مسیری ………………………………………………………………………………………………………………………………..53
3-3-7- ناپایداری عمومی …………………………………………………………………………………………………………………………………53
3-4- روش­های آنالیز خرابی پیشرونده …………………………………………………………………………………………………………………54
3-4-1- روش استاتیکی خطی …………………………………………………………………………………………………………………………54
3-4-2- روش استاتیکی غیرخطی …………………………………………………………………………………………………………………..55
3-4-3- روش دینامیکی خطی …………………………………………………………………………………………………………………………56
3-4-4- روش دینامیکی غیرخطی ……………………………………………………………………………………………………………………56
3-5- طراحی مقاوم در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………57
3-5-1- آیین­نامه­ها و دستورالعمل­ها ………………………………………………………………………………………………………………..57
3-5-2- دلایل نامناسب بودن آیین­نامه­های طراحی موجود ……………………………………………………………………………58
3-5-3- روش­های طراحی در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………..59
5-5-3-1- روش طراحی مستقیم …………………………………………………………………………………………………………………59
5-5-3-2- روش طراحی غیرمستقیم ……………………………………………………………………………………………………………60
فصل چهارم: مقاوم سازی گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده
4-1- طراحی اولیه­ی سازه­ی گنبدها …………………………………………………………………………………62
4-1-1- مشخصات هندسی گنبدها …………………………………………………………………………………………………………………62
4-1-2- مشخصات مصالح و مقاطع مورد استفاده در طراحی اولیه ………………………………………………………………..62
4-1-3- مشخصات اتصالات و قیود تکیه­گاهی …………………………………………………………………………………………………64
4-1-4- آیین­نامه­های مورد استفاده در بارگذاری و طراحی سازه …………………………………………………………………..64
4-2- مقاوم­سازی سازه­ها در برابر خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………66
4-2-1- آنالیز خرابی پیشرونده ………………………………………………………………………………………………………………………..68
4-2-1-1- آنالیز استاتیکی خطی ………………………………………………………………………………………………………………..68
4-2-1-2- آنالیز استاتیکی غیرخطی …………………………………………………………………………………………………………..68
4-2-1-3- آنالیز دینامیکی خطی ………………………………………………………………………………………………………………..69
4-2-1-4- آنالیز دینامیکی غیرخطی ………………………………………………………………………………………………………….70
4-3- بررسی آسیب­پذیری گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………………………….71
4-3-1- گنبد دیاماتیک ……………………………………………………………………………………………………………………………………72
4-3-1-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد دیاماتیک …………………………………..73
4-3-1-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد دیاماتیک …………………………………………………………………..74
4-3-1-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد دیاماتیک ………………………………………………………………….75
4-3-1-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد دیاماتیک ……………………………………………………………..77
4-3-2- گنبد لملا …………………………………………………………………………………………………………….78
4-3-2-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد لملا …………………………………………..78
4-3-2-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد لملا …………………………………………………………………………..80
4-3-2-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد لملا …………………………………………………………………………..80
4-3-2-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد لملا ………………………………………………………………………82
4-3-3- گنبد دنده­دار ………………………………………………………………………………………………………..82
4-3-3-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد دنده­دار ……………………………………..83
4-3-3-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد دنده­دار ……………………………………………………………………..84
4-3-3-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد دنده­دار ……………………………………………………………………..85
4-3-3-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد دنده­دار …………………………………………………………………87
4-3-4- گنبد اشودلر ……………………………………………………………………………………………………….87
4-3-4-1- نتایج آنالیزهای استاتیکی خطی و دینامیکی خطی در گنبد اشودلر ……………………………………….88
4-3-4-2- نتایج آنالیز استاتیکی غیرخطی در گنبد اشودلر ……………………………………………………………………….90
4-3-4-3- نتایج آنالیز دینامیکی غیرخطی در گنبد اشودلر ………………………………………………………………………91
4-3-4-4- جمع بندی نتایج آنالیزهای مربوط به گنبد اشودلر ………………………………………………………………….93
4-3-5- مقایسه­ی نتایج …………………………………………………………………………………………..93
4-4- مقاوم سازی اعضای آسیب­پذیر گنبدهای فضاکار در برابر خرابی پیشرونده ……………………………………………..93
4-4-1- مقاوم سازی گنبد لملا ……………………………………………………………………………………………………………………….94
4-4-2- مقاوم سازی گنبد دنده­دار ………………………………………………………………………………………………………………….95
4-4-3- مقاوم سازی گنبد اشودلر ……………………………………………………………………………………………………………………96
4-5- بررسی ضریب اثرات دینامیکی در ترکیب بار استاتیکی خطی ………………………………………………………………….97
4-5-1- گنبدهای دیاماتیک …………………………………………………………………………………………………………………………….98
4-5-1-1- گنبد دیاماتیک 6 عضوی …………………………………………………………………………………………………………..98
4-5-1-2- گنبد دیاماتیک 24 عضوی ………………………………………………………………………………………………………..98
4-5-1-3- گنبد دیاماتیک 66 عضوی …………………………………………………………………………………………………………99
4-5-1-4- گنبد دیاماتیک 126 عضوی ……………………………………………………………………………………………………100
4-5-2- گنبدهای لملا ………………………………………………………………………………………………………………..102
4-5-2-1- گنبد دیاماتیک 36 عضوی ……………………………………………………………………………………………………..102
4-5-2-2- گنبد دیاماتیک 60 عضوی ………………………………………………………………………………………………………103
4-5-2-3- گنبد دیاماتیک 84 عضوی ……………………………………………………………………………………………………..104
4-5-2-4- گنبد دیاماتیک 108 عضوی …………………………………………………………………………………………………..104
4-5-2-5- گنبد دیاماتیک 132 عضوی …………………………………………………………………………………………………..105
4-5-2-6- گنبد دیاماتیک 156 عضوی ……………………………………………………………………………………………………106
4-5-3- گنبدهای دنده­دار ……………………………………………………………………………………………………………108
4-5-3-1- گنبد دنده­دار 12 عضوی …………………………………………………………………………………………………………108
4-5-3-2- گنبد دنده­دار 36 عضوی …………………………………………………………………………………………………………109
4-5-3-3- گنبد دنده­دار 60 عضوی …………………………………………………………………………………………………………109
4-5-3-4- گنبد دنده­دار 84 عضوی …………………………………………………………………………………………………………111
4-5-4- گنبدهای اشودلر ……………………………………………………………………………………………………….112
4-5-4-1- گنبد اشودلر 12 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….112
4-5-4-2- گنبد اشودلر 48 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….113
4-5-4-3- گنبد اشودلر 84 عضوی ………………………………………………………………………………………………………….113
4-5-4-4- گنبد اشودلر 120 عضوی ……………………………………………………………………………………………………….114
4-5-5- مقایسه نتایج ……………………………………………………………………………………………………………………………….
فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………………….117
5-2- بررسی پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………….119
تاریخچه­ی سازه­های فضاکار:
سازه­های فضاکار به سازه­هایی گفته می­شود که عملکرد سه بعدی دارند و در فضای سه بعدی بررسی می­شوند. این سیستم سازه­ای برای ایجاد فضاهای پوشیده وسیع بکار می­رود. به عنوان مثال، از این سازه­ها می­توان برای پوشش فضاهایی مثل سقف استادیوم­ها، ژیمنازیوم­ها، سالن­های اجتماعات و استخرها و . . . استفاده کرد.
اولین بار تیموشینکو نام سازه­های فضایی[1] را در مقابل سازه­های صفحه­ای2 بکار برد و هدف از بکار بردن آن، تعریف سازه­هایی بود که عملکرد دوبعدی نداشته و امکان آنالیز صفحه­ای آنها وجود ندارد. در سازه­های دوبعدی همانند خرپاهای مسطح، نیروهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییرشکل­ها در یک صفحه قرار می­گیرند، ولی در سازه­های فضایی چنین نیست، و این موارد در صفحه­های مختلفی قرار دارند.
در عمل، واژه­ی سازه­های فضاکار به برخی از سازه­های شناخته شده از قبیل شبکه­ها، چلیک­ها، گنبدها، دکل­ها، شبکه­های کابلی، سیستم­های غشایی، سازه­های تاشو و کش­بستی اطلاق می­شود.
توسعه­ی قابل توجه سازه­های فضاکار از زمانی آغاز شد که فاپل3 اولین کتاب خود را در زمینه­ سازه­های فضاکار، تحت عنوان تئوری سیستم­های مشبک در سال 1880 نوشت. کمتر کسی تئوری­های محاسباتی ایشان را مورد توجه قرار داد، که یکی از آنها مهندس ایفل بود که برج معروف
خود را برای نمایشگاه جهانی پاریس در سال 1889 ساخت. این برج اولین سازه فضاکار ساخته شده است که محاسبات آن بر اساس هندسه سه بعدی انجام گرفت. این برج قرار بود پس از نمایشگاه برچیده شود، ولی چنان با موفقیت روبرو شد که امروزه به عنوان سمبل شهر پاریس شناخته می­شود.
طبق شواهد تاریخی، اولین سازه­های فضاکار شناخته شده به شکل امروزی، گنبدهایی بود که توسط مهندسان آلمانی، اشودلر[2] و زیمرمن2 در قرن نوزدهم ساخته شد. گنبدی که توسط اشودلر، پس از جنگ جهانی دوم، برای پوشش مرکز مهندسی شارلوت در کارولینای شمالی آمریکا ساخته شد، دهانه­ای به طول 332 فوت داشت و دهانه­ی گنبد زیمرمن، 361 فوت بود که در سال 1894 برای پوشش نمایشگاه لیون ساخته شد. این ابعاد سازه­ای در زمان ساخت، بزرگ و قابل توجه بود.
الکساندرگراهام بل، مخترع معروف تلفن، در سال1907، آزمایشات وسیعی روی سیستم­های فضاکار چندلایه پیش ساخته انجام داد. او هواپیمای کوچک یک نفره و برج­های دیده­بانی را با استفاده از واحدهای پیش ساخته صنعتی چهاروجهی، مرکب از لوله و پوسته­ ساخت. گراهام بل اولین مهندسی بود که امکان استفاده از شبکه­های چندلایه فضاکار را در سیستم­های ساختمانی، به شکل کنونی بررسی کرد.
این تجربه­های آغازین، تقریباً تا سال 1937 هنگامی که دکتر منجرینگ هاوزن3، دوباره سازه­های فضاکار را رواج داد به فراموشی سپرده شده بود. او معتقد بود برای رواج سازه­های فضاکار در سطح جهانی، باید اجزای سازه­های فضاکار به صورت کارخانه­ای ساخته شوند و مونتاژ آن در محل انجام شود. برای تحقق این هدف، لازم بود که تنوع عضوی کاهش یابد و عمل مونتاژ به سادگی قابل انجام باشد. از این رو او تحقیقات خود را به کاهش تنوع معطوف کرد و در نهایت با اختراع اتصال مرو4، توانست مشکل مونتاژ را حل کند و با موفقیت در سال 1942، سازه­های فضاکار را به صورت تجاری درآورد.