• 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

    تيموري، علي