• ورود کاربران دانشگاهی

  • ثبت نام(مطالعه آنلاین پایان نامه ها)

  • کاربر مهمان
    پنجشنبه 30 شهریور 1396| 54.225.39.142 :Your IP

    سامانه دسترسی به پایان نامه های دانشگاه اصفهان



    عنوان :
    آنالیز سازه ای منارهای تاریخی آجری ایرانی
    انتشارات : دانشگاه اصفهان
    سال :1391
    زبان : Persian
    شماره سند : 10022
    موضوع :مهندسی عمران گرایش سازه
    پژوهشگر : سیدمحمد مؤیدیان
    توصیفگر لاتین : Minaret ? earthquake ? failure criterion ? Non-linear behavior ? Element ? construction meterial ? modeling ? Iran ? Isfahan ? Wind
    توصیفگر فارسی : منار ◄ زلزله ◄ معیار شکست ◄ رفتار غیرخطی ◄ سازه ◄ مصالح ساختمانی ◄ مدل سازی ◄ ایران ◄ اصفهان ◄ باد
    دانشکده : دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران
    مقطع : کارشناسی ارشد

    استاد راهنما : مهرداد حجازی
    استاد مشاور : مریم داعی
    سال دفاع : 1391
    شماره رکورد : 10022
    شماره راهنما : CIV2 21
    فهرست : فهرست مطالب
    عنوان صفحه

    فصل اول: پیشینه تحقیق 1
    1-1- تحقیقات انجام شده بر روی مدل‎های مصالح بنایی 1
    1-2- تحقیقات انجام شده بر روی رفتار مصالح تحت بارهای استاتیکی 3
    1-3- تحقیقات انجام شده بر روی برج های تاریخی جهان 5
    1-4- استانداردها و دستورالعمل‎ها 7

    فصل دوم: منارهای تاریخی ایران 12
    2-1- مفهوم عمومی منار 12
    2-2- پیشینه تاریخی منار 15
    2-3- تحول فرم و عملکر منار در دوره اسلامی 18
    2-4- اجزای سازه ای منار 25
    2-4-1- پایه یا سکو 25
    2-4-2- ساقه یا بدنه 26
    2-4-3- تاج 27
    2-5- معرفی منارهای تاریخی واقع در اصفهان 28
    2-5-1- منار ساربان 28
    2-5-2- مسجد علی (ع) 30
    2-5-3- منار چهل دختران 31
    2-5-4- منار باغ قوشخانه (طوقچی) 33
    2-5-5- منار مسجد سین 34
    2-5-6- منار زیار 35
    2-5-7- منار برسیان (منار مسجد جامع) 37
    2-5-8- منار رهروان 38
    2-5-9- منار گار 39
    عنوان صفحه

    فصل سوم: روش‎های مدل سازی رفتار سازه‎های آجری 41
    3-1- کاربرد مدل سازی عددی در تحلیل بناهای سنتی و تاریخی 41
    3-2- روش‎های مدل سازی 44
    3-2-1- روش مدل‎سازی میکرو 45
    3-2-2- روش مدل سازی ماکرو 47
    3-3- مدلی برای مصالح بنایی 48
    3-4- جزئیات رفتاری مصالح بنایی 52
    3-4-1- رفتار نرمی (نرم شدگی) 52
    3-4-2- رفتار فصل مشترک بین آجر و ملات 55
    3-5- معیارهای شکست 59
    3-5-1- معیار شکست دراکر-پراگر 60
    3-5-2- معیار شکست ویلام-وارنک 61
    3-6- روش‎های تحلیل سازه 66
    3-6-1- تحلیل استاتیکی خطی 66
    3-6-2- تحلیل دینامیکی خطی 67
    3-6-3- تحلیل استاتیکی غیرخطی 67
    3-6-4- روش المان‎های محدود 68
    3-6-5- روش تفاوت‎های محدود 68
    3-6-6- روش المان مرزی 68
    3-6-7- روش المان گسسته 68
    3-7- روش‎های تحلیل دینامیکی مطابق استاندارد 2800 69
    3-7-1- روش تحلیل دینامیکی طیفی با استفاده ار آنالیز مودها 70
    3-7-2- روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی 71

    فصل چهارم: مشخصات منارهای مورد مطالعه و فرضیات به کار رفته در تحلیل 72
    4-1- مقدمه 72
    عنوان صفحه

    4-2- مشخصات ابعادی منارهای مورد مطالعه 72
    4-3- روش آنالیز و نرم افزار مورد استفاده 74
    4-4- خصوصیات مکانیکی مصالح 75
    4-5- معیارهای شکست 77
    4-5-1- معیار شکست ویلام-وارنک 77
    4-5-2- معیار شکست دراکر-پراگر 78
    4-6- بارگذاری 79
    4-7- روش کنترل شکست منارها 80

    فصل پنجم: پارامترهای مورد نیاز جهت آنالیز دینامیکی گذرا 81
    5-1- مقدمه 81
    5-2- مقدمات شروع آنالیز دینامیکی گذرا در نرم افزار ANSYS 81
    5-2-1- روش کامل 82
    5-2-2- روش کاسته شده 85
    5-2-3- روش جمع بردارهای ویژه 85
    5-3- آنالیز مودال و زمان تناوب منارهای مورد مطالعه 85
    5-4- پارامترهای انتخاب شتاب نگاشت 92
    5-4-1- مشخصات زمین شناسی، تکتونیکی و لرزه‎ای اصفهان 92
    5-4-2- انتخاب شتاب نگاشت 96
    5-5- مقیاس کردن شتاب نگاشت‎ها 105

    فصل ششم: تحلیل دینامیکی گذرای منارهای تاریخی آجری ایران تحت بار زلزله 128
    6-1- مقدمه 128
    6-2- صحت سنجی نرم افزار ANSYS 129
    6-3- نتایج آنالیز تاریخچه زمانی غیر خطی بر روی منارهای تاریخی آجری ایران 135
    6-3-1- نتایج آنالیز منار رهروان به صورت کامل (شامل پوسته خارجی، ستون مرکزی و راه پله) 135
    عنوان صفحه

    6-3-2- نتایج آنالیز منار رهروان فقط شامل پوسته خارجی 143
    6-3-3- نتایج آنالیز منارهای برسیان، چهل‎دختران، گار، سین، علی، ساربان، زیار و باغ قوشخانه به صورت کامل (شامل پوسته خارجی، ستون مرکزی و راه پله) 152
    6-3-4- بررسی نتایج عددی حاصل از آنالیزهای انجام شده 159
    6-4- بررسی تاثیر ارتفاع در تحلیل تاریخچه زمانی منارها 176
    6-5- بررسی تاثیر تغییر خصوصیات مکانیکی مصالح در تحلیل تاریخچه زمانی منارها 180
    6-6- بررسی تاثیر تغییر معیار شکست در تحلیل تاریخچه زمانی منارها 186
    6-7- بررسی تاثیر تغییر میرایی در تحلیل تاریخچه زمانی منارها 192
    6-8- بررسی کارآیی آیین‎نامه‎های لرزه‎ای ساختمان‎های مدرن برای بناهای تاریخی 192

    فصل هفتم: تحلیل منارهای تاریخی آجری ایران تحت بار حرارتی 196
    7-1- مقدمه 196
    7-2- فرضیات مورد استفاده در آنالیز حرارتی منارها 197
    7-3- نتایج آنالیز حرارتی منارها 199

    فصل هشتم: تحلیل منارهای تاریخی آجری ایران تحت بار باد 249
    8-1- مقدمه 249
    8-2- پارامترهای مورد نیاز جهت محاسبه نیروی باد وارد بر منار 250
    8-2-1- روش تحلیل دینامیکی 251
    8-2-2- سرعت مبنای باد 251
    8-2-3- فشار مبنای باد 251
    8-2-4- نیروی باد بر ساختمان‎ها و سایر سازه‎ها 252
    8-2-5- محاسبه ضریب شکل، Cq 252
    8-2-6- محاسبه ضریب اثر تغییر سرعت، Ce 254
    8-3- نتایج آنالیز استاتیکی غیر خطی تحت بار باد بر روی منارها 258

    عنوان صفحه

    فصل نهم: نتیجه گیری و پیشنهادات 272
    9-1- نتیجه‎گیری 272
    9-2- پیشنهادات 277
    پیوست 1، برنامه ماکرو جهت آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی در نرم افزار ANSYS با استفاده از شتاب مولفه‎های رکورد زلزله 278
    مراجع 283



    چکیده :
    چکیده در این تحقیق ابتدا به سیر تحول تاریخی منارهای ایرانی و ویژگی های آنها پرداخته شده است. سپس روش‎های مدل‌سازی رفتار سازه‎های آجری و روش‎های تحلیل سازه مورد استفاده در سازه‎های با مصالح بنایی معرفی شده اند. در ادامه پس از بیان مشخصات ابعادی و خصوصیات مکانیکی مصالح آجری به کار رفته در ساخت منارها و تعریف معیارهای شکست مناسب جهت مدل سازی آنها، رفتار سازه ای نه منار آجری برسیان، چهل دختران، گار، سین، علی، ساربان، زیار، رهروان و باغ قوشخانه، واقع در اصفهان که زمان ساخت آنها به قرون پنجم و ششم هجری قمری بر می‎گردد، در برابر بارهای ثقلی، زلزله، تغییرات درجه حرارت و باد مورد مطالعه قرار گرفته‎ است. به منظور بررسی تاثیر ستون مرکزی و راه پله مارپیچ درون منارها بر رفتار سازه ای آنها، تحلیل ها در دو حالت منار به صورت کامل (شامل پوسته منار، ستون مرکزی و راه پله) و فقط پوسته خارجی انجام گرفته اند. بر این اساس ابتدا با انجام آنالیز مودال، زمان های تناوب و مودشکل های منارهای مورد مطالعه بدست آمده‎اند. جهت ارزیابی رفتار سازه‎ای منارها در برابر نیروی زلزله پس از انتخاب هفت شتاب نگاشت متناسب با شرایط حرکت واقعی زمین در محل احداث منارها و مقیاس کردن آن ها با توجه به ضوابط استاندارد 2800، آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی بر روی منارها انجام شده است. آنالیزهای انجام شده نشان می‎دهد که بر اساس معیار شکست ویلام-وارنک منارها در اثر همه زلزله های مورد نظر دچار شکست می‎شوند. به همین دلیل به منظور یافتن شرایطی که منارها در اثر زلزله دچار شکست نگردند، مطالعات پارامتری صورت گرفته است. پارامترهای مورد مطالعه عبارت از ارتفاع منارها، مقاومت کششی و فشاری مصالح تشکیل دهنده منارها، معیار شکست، و میزان میرایی بوده‎اند. نتایج بدست آمده نشان می‎دهند که با کاهش ارتفاع منار زمان شکست منار به تاخیر می‎افتد، و یا اینکه منار دچار شکست نمی‎گردد. همچنین با افزایش مقاومت‎های فشاری و کششی مصالح زمان وقوع شکست طولانی‎تر و جابجایی کمتر می‎شود. با تغییر معیار شکست از ویلام-وارنک به دراکر-پراگر کلیه منارها همچنان در همان مراحل ابتدایی اعمال زلزله دچار شکست می‎گردند. تغییر میزان میرایی از % 5 به %20 مشخص کرده است که مجددا در همان مراحل قبلی منارها دچار شکست می‎شوند و فقط میزان جابجایی نهایی آن‎ها در لحظه شکست بیشتر می‎گردد. آنالیز سازه‎ای منارها در برابر تغییر درجه حرارت، با توجه به شرایط دمایی اصفهان و بیشینه و کمینه دما در طول 50 سال در این شهر و همچنین احتمال بروز حوادث غیرمترقبه از جمله آتش‎سوزی و کاهش غیرمتعارف دما، نشان می‎دهد که منارها در شرایطی که اختلاف دمای داخل و خارج آنها از مقدار مشخصی بیشتر شود، یا کل منار به مقدار بسیار زیادی گرم یا سرد گردد، دچار شکست می‎گردند. همچنین پوسته منار به تنهایی مقاومت بیشتری در برابر اختلاف دمای بیرون و داخل، و گرم و سرد شدن یکنواخت منار دارد و آسیب‎های وارد آمده به آن کمتر از منار کامل است. آنالیز استاتیکی غیرخطی نشان می‎دهد که تحت شرایط حداکثری سرعت باد اصفهان ذکر شده در آیین نامه بارگذاری ایران (km/h 130) منارها بدون شکست باقی می‎مانند ولی تحت نیروی بادی با سرعت km/h 165 دچار شکست می‎شوند. همچنین پوسته منار به تنهایی می‎تواند تا زمان شکست، جابجایی بیشتری را نسبت به منار کامل تحمل کند. کلمات کلیدی: منار، مصالح بنایی آجری، تاریخی، ایران، زلزله، آنالیز تاریخچه زمانی، رفتار غیر خطی، تغییر درجه حرارت، باد

    چکیده انگلیسی :
    Abstract In this research, the history of Persian minarets and their features are presented. Modelling and structural analysis methods of brick masonry structures are then introduced. The dimensions of minarets, mechanical properties of brick masonry materials and used failure criterion are described. The structural behaviour of nine brick masonry minarets in Isfahan built in the eleventh and twelfth centuries A.D., i.e. Barsian, Chehel-Dukhtaran, Ghar, Sin, Ali, Sariban, Ziar, Rahravan, and Bagh-i-Qush-Khana minarets, against weight, earthquake, temperature and wind is studied. The minarets are made of brick masonry materials. In order to investigate the effect of central column and spiral staircase on structural behaviour, analyses have been performed for two cases: 1) the whole minaret (including the outer shell, central column and spiral staircase), and 2) only the outer shell. Frequencies and mode shapes have been obtained by modal analysis. Seven scaled ground motion records appropriate to design hazard levels have been selected according to the Iranian Seismic Code for non-linear time history dynamic analysis. Based on the Willam-Warnke failure criterion all minarets fail due to selected earthquakes. Parametric study has been done to find situations in which the minarets do not undergo failure. Parameters have been the height of minarets, tensile and compressive strengths of materials, failure criterion, and damping ratio. By decreasing the minaret height failure is delayed or it does not happen. Increase of tensile and compressive strengths results in a delayed failure and smaller displacements. By using the Drucker-Prager failure criterion all minarets still fail at early stages of earthquakes. The same happens to minarets by changing damping ratio from 5% to 20% except that the values of displacements increase. Structural analysis of minarets against temperature changes according to the thermal conditions of Isfahan and also fire and dramatic decrease of temperature shows that in cases of certain inner and outer temperature differences and very high or very low temperatures the minarets fail. When the minaret consists of only the outer shell it has a higher strength than the whole minaret and experiences less damage. Non-linear static analysis indicates that under design wind load of Isfahan (with a velocity of 130 km/h) minarets do not fail, but they fail due a wind with a velocity of 165 km/h. A minaret consisting of only the outer shell withstands larger displacements than the whole minaret. Keywords: Minaret, Brick Masonry Materials, Historical, Iran, Earthquake, Time History Analysis, Non-Linear Behaviour, Temperature, Wind


    کلید واژه ها :
    منار ◄ زلزله ◄ معیار شکست ◄ رفتار غیرخطی ◄ سازه ◄ مصالح ساختمانی ◄ مدل سازی ◄ ایران ◄ اصفهان ◄ باد,Minaret ◄ earthquake ◄ failure criterion ◄ Non-linear behavior ◄ Element ◄ construction meterial ◄ modeling ◄ Iran ◄ Isfahan ◄ Wind

    1391
    0

    صفحه اول : University of Isfahan Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering M.Sc. Thesis Structural Analysis of Persian Historical Brick Masonry Minarets Supervisor: Dr. Mehrdad Hejazi Advisor: Dr. Maryam Daei By: Sayed Mohammad Moayedian February 2013
    فصل اول : 1-11
    فصل دوم : 12-40
    فصل سوم : 41-71
    فصل چهارم : 72-80
    فصل پنجم : 81-127
    فصل ششم : 128-195
    196-248
    249-271
    272-292