فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

بررسی حد نهایی پایداری تاق آهنگ بر روی پایه در برابر شتاب افقی ثابت زمین موازی صفحۀ قوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 مربی، گروه مهندسی معماری، دانشکدۀ معماری، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
2 پژوهشگر آزاد، کرمان، ایران
چکیده
با توجه به قرارگیری بخش بزرگی از میراث معماری ایران در مناطق لرزه­ خیز، توجه به بررسی سازمان­ یافته‌ رفتار این سازه­ ها در زلزله حائز اهمیت است. هدف پژوهش حاضر بررسی سریع و پارامتریک گونه ­ای از این سازه ­ها جهت یک دریافت کلی از رفتار آنها در برابر زلزله بر اساس مشخصات هندسی آنها بوده است. این نوشتار، با تمرکز بر روی رفتار موازی صفحۀ قوس در سازۀ متشکل از تاق آهنگ بر روی پایه، به این پرسش پرداخته که حد نهایی پایداری این‌گونه سازه­ای، در تناسبات مختلف هندسی در اثر شتاب افقی ثابت زمین به چه میزان است؟ در این مسیر، اثر تغییر نسبت ضخامت به دهانۀ قوس و میزان چیدن پای قوس نیم­ دایره و نسبت ضخامت پایه به دهانه، برای یک ارتفاع مشخص، بر پایداری سازه بررسی شده است. تحلیل، در حالت حد نهایی و با استفاده از خط رانش انجام شده و نتایج با استفاده از روش دوران صفحۀ زمین بر روی مدل فیزیکی اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان می ­دهند می­ توان با چیدن شانۀ قوس تا ارتفاعی مشخص و انتخاب ضخامت مناسب، پایداری تاق را در برابر شتاب افقی زمین به سطح مطلوبی رساند و پس از آن، میزان پایداری سازه وابسته به نسبت عرض به شعاع می­ باشد. افزایش چیدن شانۀ قوس پس از یک میزان مشخص، باعث کاهش میزان حد نهایی پایداری سازه می­ شود. افزایش غیر ضروری ضخامت قوس، نیز، احتمال فروریختگی پایه را در نتیجۀ وقوع مکانیسم قوس قوی- پایۀ ضعیف افزایش می­ دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Alexakis, H., & Makris, N. (2017). Hinging mechanisms of masonry single-nave barrel vaults subjected to lateral and gravity loads. Journal of Structural Engineering, 143(6), 04017026.
Baker, J., & Heyman, J. (1969). Plastic design of frames 1: Fundamentals. Cambridge University Press.
Block, P. (2003). Equilibrium systems: Studies in masonry structures (Master’s thesis, Massachusetts Institute of Technology). Retrieved from https://dspace.mit.edu
Brandonisio, G., Angelillo, M., & De Luca, A. (2020). Seismic capacity of buttressed masonry arches. Engineering Structures, 215, 110661.
Calderini, C., & Lagomarsino, S. (2015). Seismic response of masonry arches reinforced by tie-rods: Static tests on a scale model. Journal of Structural Engineering, 141(5), 04014137.
Clemente, P. (1998). Introduction to dynamics of stone arches. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 27(5), 513–522.
Coulomb, C. A. (1773). Essai sur une application des règles de maximis et minimis à quelques problèmes de statique relatifs à l’architecture. Mémoires de Mathématique et de Physique, Présentés à l’Académie Royale des Sciences, 343–382.
DeJong, M. J. (2009). Seismic assessment strategies for masonry structures (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology). Retrieved from https://dspace.mit.edu
Dimitri, R., & Tornabene, F. (2015). A parametric investigation of the seismic capacity for masonry arches and portals of different shapes. Engineering Failure Analysis, 52, 1–34.
Heyman, J. (1966). The stone skeleton. International Journal of Solids and Structures, 2(2), 249–279.
Heyman, J. (1995). The stone skeleton: Structural engineering of masonry architecture. Cambridge University Press.
Heyman, J. (1992). Leaning towers. Meccanica, 27, 153–159.
Housner, G. W. (1963). The behavior of inverted pendulum structures during earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 53(2), 403–417.
Huerta, S. (2006). Galileo was wrong: The geometrical design of masonry arches. Nexus Network Journal, 8(1), 25–51.
Huerta, S. (2001). Mechanics of masonry vaults: The equilibrium approach. In P. B. Lourenço & P. Roca (Eds.), Historical Constructions (pp. 47–70). Guimarães: University of Minho.
Izadpanah, F., & Hojjat, E. (2023). Behavior of masonry structures in architectural education utilizing rigid block models. Journal of Iranian Architecture Studies, 11(22), 31–53. (In Persian).
Li, W., Chen, X., Wang, H., Chan, A. H., & Cheng, Y. (2021). Evaluating the seismic capacity of dry-joint masonry arch structures via the combined finite-discrete element method. Applied Sciences, 11(18), 8725.
Lourenço, P. B. (2001). Analysis of historical constructions: From thrust-lines to advanced simulations. Historical Constructions, 91, 116.
Málaga‐Chuquitaype, C., McLean, T., Kalapodis, N., Kolonas, C., & Kampas, G. (2022). Optimal arch forms under in‐plane seismic loading in different gravitational environments. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 51(6), 1522–1539.
Mahdi, T. (2017). Seismic vulnerability of traditional masonry arches, vaults and domes. Asian Journal of Civil Engineering (BHRC), 18(3), 433–449.
Misseri, G., DeJong, M. J., & Rovero, L. (2018). Experimental and numerical investigation of the collapse of pointed masonry arches under quasi-static horizontal loading. Engineering Structures, 173, 180–190.
Mora-Gómez, J. (2015). Historical iron tie-rods in vaulted structures: Parametrical study through a scaled model. WIT Transactions on the Built Environment, 153, 669–680.
Ochsendorf, J. A. (2002). Collapse of masonry structures (Doctoral dissertation, University of Cambridge).
Oppenheim, I. J. (1992). The masonry arch as a four-link mechanism under base motion. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 21(12), 1005–1017.
Shapiro, E. E. (2012). Collapse mechanisms of small-scale unreinforced masonry vaults (Master’s thesis, Massachusetts Institute of Technology). Retrieved from https://dspace.mit.edu
Timoshenko, S. P., & Young, D. H. (1965). Theory of Structures. New York: McGraw-Hill.

  • تاریخ دریافت 13 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 24 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 19 تیر 1403