سازه های کابلی

کابل ها می توانند دارای تکیه گاه در وسط دهانه باشند و برای حمل بارهای وارد بر انتهای یک میله یا عضو کششی به کار روند. به طور معمول کابل های اضافی برای ایستایی هر یک از دو انتها به کار برده می شوند. این حالت مشابه بادبان هایی است که در قایق ها و برای حفاظ تعادل آن به کار می رود. در قایق های بادبانی، هدف اصلی ممانعت از واژگون شدن دکل و ایجاد یک تکیه گاه میانی(میله های رابط که پخش کننده نامیده می شوند) برای جلوگیری از کمانش است. در ساختمان ها، هدف مهارکردن سقف (به عنوان همان میله یا  عضو خمشی) به وسیله کابل از بالای دکل نگهدارنده است.

ساختمان های مهار شده با کابل، دهانه های افقی را به وسیله کابل های قطری که از یک تکیه گاه بلندتر آویزان هستند می پوشانند. به کاربردن اصطلاح کابل در این حالت به طور معمول شامل عناصر انعطاف پذیر (کابل) وصلب (میله) می گردد. (این سیستم از سازه های زنجیره واره مانند کابل های در یک پل متعلق متفاوت بوده و در بخش های بعدی مورد بحث قرار می گیرند. غالب سیستم های مهار شده با کابل به گونه ای طراحی می شوند که دکل های نگهدارنده آنها با اتصال صلب به پی متصل شده اند. برای ایجاد مقاومت جانبی اضافی در برابر رانش، کابل های اضافی در جهات مختلف کشیده می شوند. در سازه های بزرگ، اقتصادی ترین روش استفاده از مهارهای متقارن در اطراف دکل های قائم است. وجود تقارن بارهای افقی روی دکل را متعادل کرده و خمش را به حداقل می رساند.

مطالعات موردی:

هنگامی که یک اتصال سازه ای قابل مشاهده است بیان کننده ویژگی ها و مشخصات سازنده آن می باشد.

پت سنتر Patvanter

پت سنتر(1986: پرینستون، نیوجرسی، مهندس معمار: ریچارد راجرز و همکاران ، مهندس سازه: اوو آروپ و همکاران) مرکز تحقیقات در زمینه فن آوری P,A. است و با هدف ایجاد حداکثر انعطاف پذیری در ارتباط داخلی، گردش فعالیت ها واستفاده از فضاها به عنوان دفاتر، آزمایشگاه ها  سرویس های خدماتی طراحی شده بود. چنین هدفی با استفاده از یک شبکه وسیع سازه ای از فضاهای آزاد بدون ستون تامین گردید. سازه نمایان و آشکار این ساختمان کاملا با نظرات کارفرما برای یک حضور بصری قوی، گرایش به فن آوری جدید را مورد تاکید قرار می دهد. طراح با ایجاد سازه ای که با تاکید بسیار بیان کننده عملکرد سازه ای طرح در بخش خارجی ساختمان می باشد در تضاد با فضای خشک و بی روح اطراف، وجود چنین مرکز تحقیقاتی را در اطراف پرینستون به خوبی مشخص می کند بدین ترتیب به نیاز کارفرما پاسخ داده است. (بروکز وگرچ Brookesand Grech) 1990) ایده اصلی طرح استفاده از یک ستون فقرات مرکزی به عرض 5/29 فوت (9 متر) و ایجاد مجموعه از سازه ای A شکل با نمای شیشه ای می باشد. سیستم های تاسیساتی ساختمان به طور مستقیم روی قسمت مرکزی ساختمان وقاب های معلقی که از سازه اصلی ساختمان آوزیزان هستند،  قرار گرفته اند.

مرکز نمایشگاهی بندرگاه دارلینگ Darling Harbor

ساختمان این مرکز نمایشگاهی (1986: سیدنی، استرالیا، مهندس معمار: فیلیپ کوکس و همکاران، مهندس سازه: اووآروپ و همکاران) یک مجموعه مرکب از 5 دهانه متناوب است که اندازه آنها با مقیاس ساختمان های مجاور بزرگراه متناسب است. هر دهانه به صورت مستقل ترکیبی از چهار دکل تکیه گاهی که فضاهای بزرگ نمایشگاهی را با ارتفاع مفید 44 فوت(5/13 متر) و یک دهانه 302 فوتی (92 متر) شکل می دهد، ساخته شده است. (بروکز وگرچ ،1990)

پل آلامینو Alamillo Bridgo

این پل زیبا، بدیع و قابل توجه (1992: سویل، اسپانیا، مهندس سازه: کالاتروا) برای نمایشگاه جهانی اکسپو 92 طراحی شد و نشان دهنده زیبایی و نیز ابداع، خلاقیت و مهارت در طراحی سازه و معماری یک پل توسط معمار- مهندس اسپانیایی این پل می باشد. بخش سواره رو این پل دهانه ای برابر 656 فوت (142 متر) آویزان هستند نگاه داشته می شود. در اغلب دهانه های بزرگ اجرا شده با سازه سیستم کابلی، ترکیب متفاوتی از مهارهای معلق از دکل یا دیرک با تکیه گاه مفصلی برای حذف خمش به چشم می خورد . این شیوه طراحی به علت اجرای کابل در یک طرف و ایجاد تعادل یک جانبه ونیز اتصال طره ای دکل در پی کاملا غیرمعمول است.

کابل های با فرم منحنی طنابی

زنجیره وار، فرمی ازمنحنی طنابی برای یک کابل بدون بارگذاری است که تحت تاثیر وزن کابل (و فقط زن کابل ) ایجاد می شود (باری که به طور یکنواخت در طول کابل وارد می شود) سهمی فرمی از منحنی طنابی یک کابل معلق با بارگذاری یکنواخت در طول افقی دهانه صرف نظر از وزن کابل می باشد در جایی که نسبت دهانه به خیز بیشتر از 5 است هر دو فرم به طور نزدیکی یکسان و شبیه هستند و با محاسبات ساده ریاضی می توان به تعیین فرم و تحلیل آنها پرداخت.

در عمل، عبارت زنجیره وار (Catenary) برای هر عضو معلق منحنی شکل که در طول آن بارگذاری شده صرف نظر از نحوه توزیع بارها به کارمی رود. برای مثال کابل های اصلی یک پل معلق از نوع کابل های زنجیره وار هستند گرچه شکل منحنی آنها نزدیک به یک سهمی است.

رانش در سازه های کششی:

برای یک بارگذرای معین، میزان خیز در یک سازه کششی از نوع زنجیره وار، مقدار رانش افقی ایجاد شده به سمت داخل را تعیین می کند، هر چه انحنا کمتر باشد رانش درونی بیشتر خواهد شد.

سازه های کابل های زنجیره وار قابلیت پوشاندن دهانه های متنوعی را دارند.

در دهانه های و شرایط بارگذاری معمولی، نسبت خیز به دهانه یکی از مسائل مهم در طراحی اولیه سازه است نیروهای وارد بر کابل طول و قطر آن کاملا به این نسبت بستگی دارند. این نسبت ارتفاع ستون های اصلی، نیروهای فشاری و میانگین مقاومت داخلی فشاری که در کابل به وجود می آید را نیز تعیین می کند.

سازه هایی با یک انحنا:

سازه های با یک انحنا عبارتند ازدو یا چند کابل زنجیره وار موازی که بین تکیه گاه های اصلی کشیده شده اند آنها ممکن است یک سطح را به صورت مستقیم (منتج از سقف منحنی) ی به صورت غیر مستقیم (استفاده از کابل های عمودی ثانویه برای نگاه داشتن بام مسطح یا سطح پل ) نگاه دارند.

سازه های با کابل مضاعف

سازه های با کابل مضاعف شبیه به سازه های با یک انحنا هستند با این تفاوت که کابل های تثبیت کننده در زیر کابل های معلق اصلی برای مقاومت در برابر نیروی رو به بالای باد به آن اضافه شده است. اگر هر دو سری کابل ها در یک سطح باشند، تعدادی کابل اضافی برای تامین پایداری جانبی( عمود بر این دهانه) باید  استفاده شود.