بهبود رفتار خرابي گنبدهاي دولايه فضاكار صدفي با استفاده از ابزار محدودكننده نيروي لوله در لوله

Improving the collapse behavior of double layer scallop space domes using tube in tube force limiting device

گنبد دولايه فضاكارصدفي يكي از انواع جديد گنبدهاي فضاكاراست كه شكل هندسي آن تابع پارامترهايي نظير نسبت ارتفاع به دهانه، نسبت برآمدگي به دهانه، سبك قوسي قاچ‌ها و سبك تغييرات در جهت خطوط نصف‌النهاري مي‌باشد. در اين سازه‌ها، رفتاركمانش عضو فشاري نقش تعيين‌كننده‌اي در رفتار خرابي سازه دارد و ضروري است از راهكاري مناسب جهت مقابله با خرابي اعضاي فشاري و به تبع آن خرابي گنبدهاي دولايه صدفي استفاده نمود. يكي از راهكارها، جايگزيني اعضاي فشاري سازه فضاكار با ابزار محدودكننده نيرو است كه بدين طريق، مي‌توان از كمانش و افت ظرفيت ناگهاني عضو فشاري و به تبع آن خرابي ترد سازه جلوگيري كرد. براي اين منظور در تحقيق حاضر از ابزار محدودكننده نيروي لوله در لوله كه كارايي لازم در حذف كمانش عضو فشاري را دارد، استفاده شده است. ابتدا تاثير پارامترهاي هندسي بر رفتار خرابي گنبدهاي صدفي با استفاده از روش عناصر محدود و انجام تحليل غيرخطي مورد بررسي قرار گرفته و اعضاي بحراني مستعد ايجاد خرابي در گنبدهاي صدفي با اشكال هندسي مختلف شناسايي شده‌اند. سپس اين اعضا با ابزار محدودكننده نيروي لوله در لوله جايگزين شده و گنبدهاي تقويت شده مجددا تحت تحليل غيرخطي قرار گرفته‌اند. با بررسي و مقايسه رفتار خرابي گنبدهاي صدفي در دو حالت با و بدون استفاده از ابزار محدودكننده نيرو، نتايج نشان داد كه با جايگزيني اعضاي فشاري بحراني با ابزار محدود كننده نيرو، بهبود قابل ملاحظه در رفتار خرابي مدل‌ها حاصل مي‌شود كه ميزان بهبود با تعداد اين ابزار رابطه مستقيم دارد. با افزايش نسبت برآمدگي به دهانه، شكل‌پذيري و ظرفيت باربري گنبد صدفي افزايش مي‌يابد. همچنين با تغيير سبك تغييرات از خطي به سهمي‌وار در جهت خطوط نصف‌النهاري گنبد‌ها، شكل‌پذيري و ظرفيت باربري گنبد افزايش مي‌يابند. در تغييرسبك قوس از سينوسي به سهمي‌وار، با افزايش نسبت ارتفاع به دهانه، ظرفيت باربري و شكل‌پذيري گنبد دولايه صدفي افزايش مي‌يابد.

Double-layer scallop space domes is one of the new types of domes whose geometric shape is a function of parameters such as height to span ratio, amplitude to span ratio, arc style of sectors and style of variation in meridional direction. In these structures, the buckling behavior of the compression member has a determinative role in the collapse behavior of the structure and it is necessary to use an appropriate solution to deal with the failure of the compression member and consequently the collapse of scallop domes. One of the solutions is to replace the compression members with FLD, which can prevent collapse. In the present study, a TTFLD has been used, which has efficiency in eliminating the buckling of the compression member. First, the effect of geometric parameters on the collapse behavior of domes was investigated using the FEM and nonlinear analysis, and critical members prone to collapse in scallop domes with different geometric shapes were identified. The critical compression members were then replaced with TTFLDs, and the reinforced scallop domes were re-analyzed. By comparing the collapse behavior of domes in two cases with and without the use of FLDs, the results showed that by replacing the critical compression members with FLDs, a significant improvement in the collapse behavior of the models is achieved. The improvement is directly related to the number of devices. With increasing the ratio of amplitude to span, the ductility and bearing capacity of the domes increase. In addition, by changing the style variation from linear to parabolic in the direction of the meridian lines, the ductility and bearing capacity of the dome increase. In the change of arc style from sinusoidal to parabolic, with increasing the ratio of height to span, the bearing capacity and ductility of the scallop dome increase.