تحلیل لرزه ای انواع قوس های سنتی با استفاده از مدلسازی عددی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری

2 معماری، دانشگاه علم و صنعت ایران

3 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

10.22065/jsce.2019.80056.1115

چکیده

در این تحقیق رفتار سازه‌ای و نحوه توزیع تنش 9 نوع متداول قوس (شاخ بزی تند، شاخ بزی کند، تخم مرغی، شبدری، پاتوپا، دسته سبدی، نیم دایره، مربعی، کلیل) در معماری ایرانی، تحت بار مرده به همراه بارگذاری لرزه ای، با استفاده از مدلسازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، تحلیل ارتعاش آزاد و تحلیل دینامیکی خطی با استفاده از مدل اجزای محدود انجام شده است. نتایج مدلسازی‌ها ایجاد تمرکز تنش در نقاط بحرانی، که غالبا ناحیه شکرگاهی و تیزه در راستای اعمال نیروی زلزله که بیشینه تنش کششی این ناحیه حدود 4 برابر بیشینه تنش ناحیه تکیه گاهی می باشد و همچنین تمرکز تنش ناحیه تکیه گاهی در راستای گرانش که بیشینه تنش این ناحیه حدود 15 برابر ناحیه شکرگاهی است، را نشان می دهد. برای تحلیل دینامیکی از داده‌های شتاب نگاشت یک منطقه نیمه کویری در ایران استفاده شده است. پس از مقایسه نتایج، مشاهده شد که قوس کلیل باربری مناسبی نسبت به بقیه قوس‌ها داشته و تنش‌های کششی و فشاری آن به ترتیب حدود 65% و %‌5/7 مقدار مجاز مصالح می باشد. قوس دسته سبدی نسبت به قوس‌های دیگر دارای سختی بیشتری بوده که حدود 5 برابر قوس شاخ بزی تند است. با توجه به تحلیل تنش‌ها، راستای ترک‌ها نیز در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است و مشاهده شد که محل شروع ترک‌ها در وجه داخلی قوس‌ها در ناحیه شکرگاهی و تکیه‌گاه می‌باشد. نتایج این تحقیق جهت اتخاذ تصمیم مداخلاتی مناسب برای مرمت بناهای تاریخی و همچنین کمک به تدابیر پیشگیرانه در راستای پایداری لرزه‌ای و مقاوم‌سازی در ابنیه تاریخی دارای قوس می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic Analysis of Different Masonry Arches Using Numerical Simulation

نویسندگان [English]

  • Mohsen Zarghani 1
  • Fatemeh Mehdizadeh Seraj 2
  • Hamed Sarkardeh 3
1 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Hakim Sabzevari University
2 Architecture, Iran University of Science and Technology
3 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده [English]

Masonry structures like as dome, arch and vault are part of the culture and civilization of each country, therefore, must be kept secure and maintained, frequently. Lack of information about the structural behavior of ancient structures may cause to undesirable damages and be a treat for their stability. In this study, structural behavior and stress distribution of nine common types of arches includes Steep Goat Horn, Goat Horn, Oval, Clover, Patvpa, Basket Handles, Half Circle, Square and Klyl at ancient architecture, under dead load plus seismic loading, using numerical modeling were studied based on finite element method. Results showed stress concentration at critical points, which were at Shokrgahy and Tizeh of the arch geometry. The tensile stresses in these areas were about four times more than contact points. Data mapping acceleration for dynamic analysis of a semi-desert area were used. After comparing the results, it was observed that proper Klyl arch had the best performance and its tensile and compressive stresses were about 0.65 and 0.075 of the allowed stresses of used materials, respectively. According to the stress analysis, crack developments also were investigated. It was observed that the cracks start from the inside of the arch in the way of Shokrgahy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ARCH
  • Numerical analysis
  • seismic analysis
  • stress and displacement
  • Masonry structures

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 16 اردیبهشت 1398
  • تاریخ دریافت: 22 اسفند 1395
  • تاریخ بازنگری: 31 شهریور 1396
  • تاریخ پذیرش: 16 اردیبهشت 1398