توصيفگر ها :
قوس پنج او هفت , مصالح بنايي , ايوان اصلي مسجد جامع گناباد , ظرفيت باربري جانبي , آسيب پذيري لرزه‌اي , مقاوم سازي , روش NSM
چكيده فارسي :
از طاق¬هاي آجري پنج¬او¬هفت براي پوشش سقف سازه¬هاي بنايي قديمي استفاده شده است. از آن¬جا كه طراحي اين طاق¬ها معمولا در برابر بارهاي ثقلي انجام مي¬شود، احتمالا در برابر بارهاي جانبي آسيب¬پذير خواهند بود. در اين مطالعه تاثير پارامترهاي ابعاد هندسي بر روي ظرفيت باربري جانبي اين طاق¬ها مورد بررسي قرار گرفته است. مدل¬هاي طاق¬هاي بررسي شده، مطابق با قوس¬هاي پنج¬اوهفت از نوع كند و تند مي¬باشد. طول دهانه¬هاي قوس¬هاي مورد بررسي در اين تحقيق برابر با 5/2، 5/4، 5/6 و 5/9 متر است و نتايج براي يك نمونه¬ي مطالعاتي، ايوان اصلي مسجد جامع گناباد در كشور ايران، آزموده شده است. مشخصات مصالح بنايي استفاده شده در تحليلهاي عددي با استفاده از نتايج مطالعات آزمايشگاهي به¬دست آمده است و تحليلهاي پارامتري توسط نرم¬افزار Ansys انجام شده است. تحليلهاي عددي متعددي جهت بدست آوردن نسبت¬هاي بهينه¬ي پارامترهاي ابعاد هندسي سازه¬ي بنايي قوسي انجام گرفته است. نتايج ارزيابي نسبت ظرفيت نيروي جانبي به وزن سازه نشان داد كه نسبت بهينه¬ي ضخامت پايه به دهانه، براي قوس¬هاي پنج-اوهفت تند و كند در حدود 24/0 مي¬باشد. در ادامه، مشخصات دقيق مصالح بنايي به¬كار رفته در مسجد جامع گناباد در مدل¬سازي¬هاي تحليلي و ساخت نمونه¬هاي آزمايشگاهي سازه¬ي قوسي به¬كار گرفته شده است. مشخصات مكانيكي مورد نياز جهت مدل¬سازي¬هاي تحليلي با استفاده ازآزمايش نمونه¬هاي منشور بنايي فشاري و خمشي استخراج شده است. تحليل¬هاي اين بخش توسط نرم¬افزار Abaqus و با استفاده از معيار شكست پلاستيسيته¬ي آسيب بتن (CDP) انجام شده است. اثر سربارهاي قائم بر روي اين قوس¬ها بررسي تحليلي گرديده است به¬طوري¬كه با افزايش سربارهاي قائم، ظرفيت جانبي سازه¬هاي قوسي تا 9 درصد افزايش پيدا كرده است، در حالي¬كه ظرفيت جانبي حداكثر سازه¬هاي بنايي قوسي در مقادير مختلف سربار، در تغييرمكان تقريبا يكساني رخ داده است. در ادامه¬ي مطالعات آزمايشگاهي، ابتدا قوس آجري پنج¬اوهفت تند به¬صورت تقويت¬ نشده تحت بارگذاري جانبي قرار گرفته و نتايج نيرو-تغييرمكان آن و هم¬چنين ترك¬هاي ايجاد شده بررسي شده است. سپس سازه¬ي قوسي توسط مفتول¬هاي قالب¬بندي به¬روش NSM مقاوم¬سازي شده است. نتايج نشان داد كه در مقاوم¬سازي با اين روش، ظرفيت باربري جانبي سازه¬ي قوسي بنايي تا حدود 115 درصد افزايش يافته است. هم¬چنين¬تحليل تاريخچه¬ي زماني سازه¬ي ايوان مسجد نشان داد كه با مقاوم¬سازي قوس اصلي با ميل¬گردهاي به قطر 18 ميلي¬متر و به¬فواصل 200 ميلي¬متر ¬مي¬توان خسارات كششي كه توسط 12 ركورد زلزله¬ در سازه¬ي قوس ايجاد شده¬اند را به¬طور كامل حذف نمود.
كلمات كليدي : قوس پنج¬اوهفت، مصالح بنايي، ايوان اصلي مسجد جامع گناباد، ظرفيت باربري جانبي، آسيب¬پذيري لرزه‌اي، مقاوم¬سازي، روش NSM
چكيده انگليسي :
5&7 brick arches have been used to cover the roof of old masonry structures. Since these arches are typically designed against gravity load, they will probably be vulnerable to lateral loads. The present study aims to investigate the effect of the geometric dimension parameters on the lateral bearing capacity of these arches. The examined arch models included low-slope and steep-slope 5&7 arches. The spans examined in this research are equal to 2.5, 4.5, 6.5, and 9.5 meters. The results have been tested for a case study, which is the main porch of the Grand Mosque of Gonabad, Iran. The specifications of the masonry materials used in the numerical analyses were determined using laboratory studies and parametric analyses were carried out using Ansys software. Various numerical analyses were carried out to obtain the optimal values of the geometric dimension parameters of the arched masonry structure. Investigating the results obtained for the lateral load carrying capacity/structure weight ratio for different arches revealed that the optimal pier thickness/span ratio for low- and steep-slope 5&7 arches is about 0.24. Next, the detailed specifications of the masonry materials used in the Grand Mosque of Gonabad were used in analytical modeling and the construction of laboratory samples of the arched structure. The mechanical specifications required for analytical modeling were determined by testing samples and compressive and bending masonry prisms. In this section of the research, the analyses were carried out using the concrete damage plasticity (CDP) model in Abaqus software. In this section, the investigated arch models included the steep-slope 5&7 arches with spans of 2.5, 4.5, 6.5, and 9.5 meters. In the following, the effect of vertical loads on these arches was analyzed. The results indicated that the lateral load capacity of arched structures increases as vertical loads increases. The maximum lateral load capacity of arched masonry structures for different values of the vertical loads was obtained in almost the same displacement, but the increase in their lateral load capacity is about 6%-9%. In the laboratory studies, first, the unreinforced steep-slope 5&7 brick arch was subjected to lateral loading, and its force-displacement curve and the cracks created in it were investigated. Then, it was reinforced with binding wires using the NSM technique. The results revealed that applying this strengthening technique can increase the lateral load-bearing capacity of the arched masonry structure up to 115%. Furthermore, the analysis of the time history of the main porch structure indicated that retrofitting the main arch using steel bars of grade 18 at 200 mm spacing can eliminate the tensile damage in the arch structure caused by 12 earthquakes recorded.
Keywords: 5&7 Arch, masonry materials, the main porch of the Grand Mosque of Gonabad, lateral load bearing capacity, vulnerability, retrofitting)
