شماره ركورد
24744
شماره راهنما
CIV2 229
عنوان
ارزيابي عددي رفتار سازهاي گنبدهاي ابرخشتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/03/17
صفحه شمار
220 ص.
استاد راهنما
مهرداد حجازي
كليدواژه فارسي
ابرخشت , گنبد , رفتار سازهاي , روش اجزا محدود , عملكرد لرزهاي , بررسي آزمايشگاهي , خصوصيات مكانيكي
چكيده فارسي
خاك، بهعنوان يكي از در دسترسترين مصالح ساختماني، همواره نقشي اساسي در معماري سنّتي و بومي مناطق مختلف جهان داشته است. روش ابرخشت، كه مبتني بر فشردهسازي خاك در كيسهها و اتصال آنها با سيم خاردار است، يكي از شيوههاي نوين استفاده از خاك در ساختوساز بهشمار ميرود. در اين ميان، فرم گنبدي به عنوان بهينهترين و رايجترين فرم سازهاي در معماري ابرخشتي شناخته ميشود. پژوهش حاضر با هدف بررسي رفتار سازهاي گنبدهاي ابرخشتي با فرم هندسي قوس شاخبزي معمولي، تحت بارهاي ثقلي و زلزله، به صورت آزمايشگاهي و عددي انجام شده است.
در بخش نخست، آزمايشهاي متعددي براي تعيين خصوصيات مكانيكي مصالح ابرخشت انجام شد. اين آزمايشها شامل فشار، خمش و برش سطح اتصال بود و در آنها تأثير حضور يا عدم حضور كيسه، جهت بارگذاري، ابعاد نمونهها و نقش سيم خاردار در عملكرد اتّصالات بررسي شد. نتايج نشان دادند كه تركيب خاك با كيسه و سيم خاردار موجب افزايش چشمگير مقاومت، شكلپذيري و پايداري مصالح ميشود. به طور ميانگين، مقاومت فشاري نمونهها تا 5/6 برابر مقاومت فشاري خاك فشرده و مقاومت برشي اتصال با سيم خاردار تا 6/5 برابر افزايش يافت.
در ادامه، تحليلهاي عددي با استفاده از روش اجزاي محدود در نرمافزار آباكوس به صورت ماكرو و نيمه-ميكرو (با مدلسازي لايهها و اتّصالات) بر مبناي صحّتسنجي تعدادي مدل عددي با نتايج آزمايشهاي ياد شده، انجام شد. تأثير عواملي نظير حضور سيم خاردار، ابعاد گنبد (قطر دهانۀ m 4، m 7 و m 10)، فرم هندسي بازشو (نيمدايره، قوس شاخبزي كند و مستطيلي) و تعداد آن، نسبت ضخامت به قطر گنبد (5%، 5/7%، 10% و 15%) و تغيير ضخامت از پايه تا رأس با نسبتهاي ضخامت رأس به پايۀ 1، 7/0 و 4/0، به كمك تحليل تاريخچهزماني غيرخطي مورد ارزيابي قرار گرفت.
نتايج تحليلها نشان داد كه حذف سيم خاردار باعث افزايش قابل توجّه تغييرشكلها و آسيبهاي سازهاي ميشود. آسيبها به طور عمده از نوع تركهاي كششي و در محل اتّصال به پي و اطراف بازشوها اتفاق ميافتند. اگرچه تغيير فرم بازشوها اثر چنداني بر رفتار لرزهاي نداشت، افزايش تعداد آنها منجر به تشديد خرابي شد. مشخص شد كه نسبت ضخامت به قطر حدود 5/7%، عملكرد لرزهاي مناسبي را ارائه ميدهد و افزايش بيشتر آن، تأثير چنداني بر بهبود رفتار ندارد. همچنين، كاهش تدريجي ضخامت از پايه تا رأس در گنبدهاي بزرگ، به ويژه با قطر دهانۀ m 10، تأثير چشمگيري در كاهش تخريب سازه به خصوص آسيبهاي فشاري دارد.
در مجموع، گنبدهايي با قطر دهانۀ كمتر از m 7 عملكرد لرزهاي مناسبي دارند و كمتر از 2% جرم آنها دچار آسيب مؤثّر ميشود. گنبدهاي بزرگتر نيز در صورت رعايت اصولي از جمله كاهش ضخامت از پايه تا رأس، از عملكرد سازهاي مناسبي برخوردار خواهند بود.
كليدواژه لاتين
Superadobe , Dome , Structural Behaviour , Finite Element Method , Seismic Performance , Experimental Investigation , Mechanical Properties
عنوان لاتين
Numerical evaluation of Structural Behaviour of Superadobe Domes
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
As one of the most accessible building materials, soil has always played a fundamental role in the traditional and vernacular architecture of various regions around the world. The Superadobe technique, which is based on compressing soil into bags and connecting them with barbed wire, is one of the modern methods of using soil in construction. Among these techniques, the dome form is recognised as the most optimal and common structural form in Superadobe architecture. The present study aims to investigate the structural behaviour of Superadobe domes under gravity and earthquake loads, conducted through experimental and numerical approaches.
In the first section, numerous tests were performed to determine the mechanical properties of Superadobe materials. These tests included compression, bending, and shear of the connection surface, examining the effects of the presence or absence of bags, loading direction, sample dimensions, and the role of barbed wire in the performance of connections. The results demonstrated that combining soil with bags and barbed wire significantly increases the material’s strength, ductility, and stability. On average, the compressive strength of the samples increased up to 6.5 times the compressive strength of compacted soil, and the shear resistance of connections with barbed wire increased up to 5.6 times.
Subsequently, numerical analyses were performed using the finite element method in ABAQUS software in macro and semi-micro scales (with modelling of layers and connections). These analyses were based on the validation of several numerical models with the results of the aforementioned experiments. The effects of factors such as the presence of barbed wire, dome dimensions (span diameter of 4 m, 7 m and 10 m), geometry of the opening (semi-circular, shallow Ogival arch, and rectangular) and its quantity, the ratio of thickness to dome diameter (5%, 7.5%, 10% and 15%), and varying thickness from base to apex with apex-to-base thickness ratios of 1, 0.7 and 0.4, were evaluated using nonlinear time history analysis.
The analysis results showed that removing the barbed wire leads to a significant increase in structural deformations and damages. Damages mainly occur as tensile cracks at the base connection and around openings. Although changing the form of openings did not significantly affect seismic behavior, increasing their number led to intensified failure. It was found that a thickness to diameter ratio of around 7.5% provides suitable seismic performance and increasing it further does not significantly improve the behavior. Additionally, gradually decreasing the thickness from base to apex in large domes, especially with a span of 10 m, has a significant effect on reducing structural damage, particularly compressive damage.
Overall, domes with a span of less than 7 m exhibit suitable seismic performance, with less than 2% of their mass undergoing effective damage. Larger domes, if designed following principles such as decreasing the thickness from base to apex, will also demonstrate adequate structural performance.
تعداد فصل ها
7
فهرست مطالب pdf
135257
نويسنده