بررسی پایداری سازه ای ‌فضاکار تک‌لایه‌ی آسمانه چینی خانهِ‌ی مقبره‌ی شیخ صفی‌الدین اردبیلی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری معماری، گروه معماری و شهرسازی، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 استاد دانشگاه

3 دانشیار دانشکده ریاضی و علوم کامپیوتر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، پلی‌تکنیک تهران، ایران

چکیده

سازه‌های فضاکار تک‌لایه به ویژه در فرم گنبدی‌شکل به دلیل سختی بالای سازه‌ای برای پوشش دهانه‌های بزرگ از ویژگی‌های خوبی برخوردارند. این نوع سازه‌ها بسیار مستعد ناپایداری هستند که این عامل می‌تواند میزان بارگذاری قابل تحمل و تغییرشکل سازه‌ها را محدود -کند و نقش بنیادی در طراحی سازه‌هایی داشته باشد که بارهای تحمّل‌شده توسط اعضای آن‌ها عمدتا به صورت محوری-فشاری یا محوری-کششی می‌باشد لذا مطالعه‌ی پایداری این سازه‌ها برای تعیین حداکثر ظرفیت باربری سازه، یافتن فرم هندسی بهینه، سختی سازه و نحوه‌ی رفتار خرابی آن از اهمیت زیادی برخوردار است. سازه‌های فضاکار گنبدی تحت شرایط بارگذاری متفاوت، مودهای ناپایداری گوناگونی شامل ناپایداری عضوی، ناپایداری گرهی، ناپایداری در امتداد طول عضو و ناپایداری عمومی را به نمایش می‌گذارند. با در نظرگیری این نوع ناپایداری‌، در این مطالعه سازه‌فضاکار تک‌لایه‌ی گنبدی مقبره‌ی شیخ صفی‌الدین اردبیلی با تاشه‌ی ویژه‌ی خود گنبد که با مطالعه‌ی پارامتریک به دست آمده‌است با انجام تحلیل‌های خرابی و استفاده از روش عناصر محدود مورد بررسی قرار گرفته‌است. اثرات عواملی همچون ناکاملی‌های هندسی اولیه، الگوی بارهای برف متوازن در گره‌ها، الگوی بارهای برف نامتوازن در دو جهت متعامد، با در نظر گیری سه نسبت ارتفاع به دهانه‌ی متفاوت، دو نسبت طول به عرض گنبد و تنش تسلیم مصالح در رفتار پایداری سازه‌فضاکار تک‌لایه‌ی آسمانه چینی خانهِ‌ی مقبره شیخ صفی‌الدین اردبیلی لحاظ گردیده‌است. نتایج نشان می‌دهد که نسبت ارتفاع به دهانه عاملی تاثیرگذار در این نوع سازه‌هاست و با افزایش این نسب وزن، سختی اولیه و ظرفیت باربری (برای طراحی با مقاطع یکسان برای تمامی سازه‌ها) افزایش می‌یابد؛ همچنین فرم سازه‌ای سازه‌فضاکار تک‌لایه‌ی گنبدی مقبره‌ی شیح صفی‌الدین اردبیلی با تاشه‌ی ویژه‌ی خود بسیار غیراقتصادی و غیر بهینه است و برای طراحی‌های سازه‌ای توصیه نمی‌شود و صرفا جنبه‌ی زیبایی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the Sustainability of Structures of space frame structure of Sheikh Safieddin Ardebili Tomb

نویسندگان [English]

  • Sara Beyraghi 1
  • Hassan Sattari Sarbangholi 2
  • Ali Mohades Khorasani 3
1 PhD candidate, Department of Art & Architecture, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Professor
3 Associate Professor, Department of Mathematics and Computer Science, Amirkabir University of Technology, 424 Hafez Ave, Tehran,
چکیده [English]

These types of structures are very disposed to instability, which can limit the amount of load that can be tolerated and deformed structures, and play a fundamental role in designing structures whose loads borne by their members are mainly axial-compressive or axial-tensile. So it is important to study the stability of these structures to determine the maximum load-bearing capacity of the structure, to find the optimal geometric shape, the stiffness of the structure and collapse behavior under different loading conditions. Under different loading conditions, dome-shaped space structures exhibit various modes of instability, including member instability, nodal instability, member length instability, and general instability. Considering this type of instability, in this study, the dome-shaped space structure of the tomb of Sheikh Safi al-Din Ardabili with the special form of the dome, which has been obtained by parametric study, have been investigated. These are done by collapse analysis and the use of finite element methods. Factors such as early geometric imperfections, balanced snow load pattern in nodes, unbalanced snow load pattern in two orthogonal directions, taking into account three different height to span ratios, two lengths to width ratios of the dome and yield stress are considered In the stability behavior of the single-layer space structure of Canopy the tomb of Sheikh Safi al-Din Ardabili. The results show that the height to span ratio is an influential factor in this type of structure and with increasing this ratio, weight, the initial hardness and load capacity (for design with the same sections for all structures) increases; also the structural form of the single-layer dome-shaped space structure of the tomb of Sheikh Safi al-Din Ardabili, with its special form, is very uneconomical and inefficient, and is not recommended for structural designs and has only a beautiful aspect.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Space Structure
  • Tomb of Sheikh Safi al-Din Ardabili
  • Stability of Structure
  • Single-Layer Dome
  • Finite Element
[1] ک. عابدی و ب. شکسته بند، تحلیل پایداری سازه های فضاکار، انتشارات دانشگاه صنعتی سهند تبریز، 1388.
[2] شیرزادی، طالب (1386)، "بررسی پایداری گنبدهای دولایه­ی فضاکار تحت اثر بارهای ثقلی" ششمین کنگره­ی ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران، 6-7 اردیبهشت، 1390.
[3] Aitziber, Lopez “Numerical model and experimental tests on single-layer latticed domes with semi-rigid joints” Computer and Structure 85 (2007), pp 360-374.
[4] Parke, G. A. R., Comparison of the Structural Behavior of Various Types of Braced Barrel Vaults, Analysis, Design and Construction of Braced Barrel Vaults, Z.S. Makowski. (Editor), Granada Publishing Ltd., London and New York, 1985, pp 90-120.
[5] Makowski,Z S., History and Development of Various Types of Braced Barrel Vaults and Review of Recent Achievements all over the World , Analysis, Design and Construction of Braced Barrel Vaults, Makowski. Z.S. (Editor), Granada Publishing Ltd., London and New York, 1985, pp 1-35.
[6] Gioncu, V., Bault, N., Porumb, D., Pennon, N., Instability Behavior of Triangulated Barrel Vaults, Analysis, Design and Construction of Braced Barrel Vaults, Z. S. Makowski. (Editor), Granada Publishing Ltd., London and New York, 1985, pp 159-182.
[7] Abedi, K., Propagation of Local Instabilities in Braced Domes, PhD Thesis, University of Surrey, 1997.
 [8] س. بیرقی، ح. ستاری ساربانقلی، ع. محدث خراسانی، "تحلیل مدل ترسیمی زبان-الگوی الگوریتمیک یزدی­بندی آسمانه­ی کوشک هشت­بهشت اصفهان در راستای پایانی فرم سازه آزاد"، معماری اقلیم گرم و خشک، صص 22/12، ش 6، ح 5، 2017.
[9] Rhinoceros modeling tools for designers Version 5 SR14 64-bit, SN: 4-1500-1301-100-0039351-61919, Copyright 1993-2012 Robert McNeel & Associates.
[10] Grasshopper Version August-27, 2014, Copyright 2009 Robert McNeel & Associates.
[11] ABAQUS/CAE 6.14.2 Software, Dassault System Simulia Corp., Providence, RI, USA, 1994-2014.
[12] Chen, X., Shen, S. Z. Complete Load Deflection Response and Initial Imperfection Analysis of Single-Layer Lattice Dome, International Journal of Space Structures, 1993, 8 (4), 271-278.
[13] Lazarevic, D., Uros, M., Gila, P., Post Buckling Behavior of Shallow Lattice Dome, International Association for shell and Spatial Structures (IASS) Symposium, Shanghai, China, 2010.
 [14] Qing-hua, H., Xi-liang, L., Numerical Model, Buckling Analysis and Ultimate Load Capacity of the Single-Double-Layer Reticulated Dome , International Journal of Space Structures, 2003, 18(4), 257-267.
[15] Victor, Gioncu. "Buckling of reticulated shells: state-of-the-art." Int. J. of Space Structures 10.1 (1995),pp 1-46.
[16] SAP2000 Nonlinear Version 19.2.2, Structural Analysis Program, Computers and Structures, Inc, Berekeley, CA, 1976-2011.
[17] “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures.” ASCE Standard ASCE/SEI 7-10”. Published by American Society of Civil Engineers”.
[18] دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، بارهای وارد بر ساختمان، مبخث ششم 1392.
[19] مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، آیین­نامه­ی طراحی ساختمان­ها در برابر زلزله، استاندارد 2800 (ویرایش چهارم).
[20] معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رئیس­جمهور، آیین­نامه­ی سازه­های فضاکار، نشریه­ی شماره­ی 400، سال 1389.
[21] دروی پور, یاسمن؛ فائزه سالمی و پرناز کریمی، ۱۳۹۴، بررسی توان لرزه زایی گسل ها و بر آورد تلفات انسانی ناشی از زلزله درمناطق شهری، اولین کنگره ملی توسعه و ترویج مهندسی کشاورزی و علوم خاک ایران، تهران، انجمن توسعه و ترویج علوم و فنون بنیادین، https://www.civilica.com/Paper-ISCONF01-ISCONF01_130.html