مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی اثر زاویه اریب بر ظرفیت باربری طاق آجری نیم‌دایره

پوشش دهی فضاها همواره یکی از مهم‌ترین مسائل در مهندسی معماری بوده است. یکی از انواع پوشش‌های به کار رفته در ساختمان‌های کهن، طاق‌آهنگ می‌باشد. در این مقاله به کمک مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی به بررسی اثر زاویه اریب بر ظرفیت باربری طاق‌آهنگ آجری نیم‌دایره پرداخته می‌شود. مطالعات آزمایشگاهی در دو قسمت تعیین مشخصات مصالح و تعیین ظرفیت باربری طاق انجام شده است. در این مرحله به دلیل محدویت‌های آزمایشگاهی از مدل‌های مقیاس شده استفاده می‌شود. بارگذاری نمونه‌ها بصورت ثقلی با آهنگ ثابت در وسط دهانه به‌صورت تغییرمکان-کنترل فرض شده است. در ادامه مدل تحلیلی المان محدود غیرخطی مربوط به طاق آهنگ بر مبنای پارامترهای معیار شکست ویلام-وارنک توسعه یافته و مورد صحت سنجی قرار می‌گیرد. در نهایت مطالعات تحلیلی و پارامتریک به منظور بررسی رفتاری طاق‌های اریب نیم‌دایره با زوایا و نسبتهای ابعادی مختلف در دستور کار قرار گرفته است. پارامترهای رفتاری مهم مورد مطالعه در این تحقیق شامل بار شکست، بیشینه تغییرمکان و همچنین مکانیسم رفتاری طاق‌های مورب در مقایسه با طاق غیر مورب می‌باشد. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که در تمامی مدل‌های مورد مطالعه، طاق مورب از ظرفیت باربری کمتری نسبت به طاق غیرمورب برخوردار است. بیشترین افت ظرفیت باربری در اثر تورب تا زاویه‌ی اریب 30 درجه اتفاق افتاده و برای مقادیر اریبی بزرگتر از 30 درجه از حساسیت پارامترهای رفتاری سازه نسبت به تورب کاسته می‌شود. به طوری که برای طاق با نسبت ابعاد 0/5 با افزایش زاویه‌ی اریب از صفر تا 30 درجه 58 درصد و از 30 درجه تا 45 درجه 18/74 درصد ظرفیت باربری طاق کاهش می یابد.

experimental and analytical study of the effect of skewed angle on the bearing capacity of semi-circular brick vaults

covering spaces has always been one of the main issues in architectural engineering. barrel vault is one of the cover types used in traditional structures. in this paper, the effect of skewed angle on the bearing capacity of a semicircular brick vault has been examined by the experimental and numerical study. the experimental studies have been performed in two parts: determining the properties of materials and determining the bearing capacity of the vault. due to laboratory limitations, scaled models of materials and structures are made used. the loading of the specimens is the gravitational force with a constant rate in the middle of the span is assumed to be displacement-control. in the following, the nonlinear finite element model related to the barrel vault is developed and validated based on the willam-warnke failure criterion parameters. finally, to investigate the behavior of skewed semi-circular vaults the different angles and aspect ratios is studied by analytical and parametric models. the important behavioral parameters studied in this research are failure load, maximum displacement, and also the behavioral mechanism of skewed vaults in comparison with non-skewed vaults. the results indicate that in all models, the skewed vault has a lower bearing capacity than the non-skewed vault. the maximum drop in bearing capacity due to skew occurs up to the skewed angle of 30 degrees and for larger skewed values, the sensitivity of the structural behavioral parameters to skew decreases. so that for the vault with the aspect ratio of 0.5, with an increase in the angle of skew from zero to 30 degrees, the bearing capacity of the vault decreases 58% and 18.74 for increase from 30° to 45°.