تحلیل خط رانش

بررسی پایداری سازه های تاقی یکی از مسائل مورد توجه برای مرمت بناهای تاریخی، پایدارسازی و طراحی سازه های بومی و روستایی است. این نوشتار، در این راستا، به تعیین و مقایسه حد نهایی پایداری سه قوس مشهور ایرانی، قوس تخم مرغی، قوس مربع (پاتو پا-نیزه ای) و قوس پنج و هفت تند در برابر زلزله می پردازد. مقاله با روش تجربی و با استفاده از تحلیل هندسی و مدل سازی فیزیکی در جست وجوی پاسخ این پرسش است که حد نهایی پایداری لرزه ای این سه قوس به چه میزان است؟ بررسی قوس ها برای نسبت ضخامت به دهانه های متفاوت، در چهارچوب تحلیل حد نهایی، با روش تحلیل خط رانش با استفاده از مدل های پارامتریکی که امکان بررسی سریع و دقیق را فراهم می کنند، انجام می گیرد و نتایج حاصل از آن با فروریختگی مدل فیزیکی قوس ها مورد مقایسه قرار می گیرند. نتایج نشان می دهند که با افزایش نسبت ضخامت به دهانه قوس ها، پایداری لرزه ای آن ها افزایش می یابد. و با کاهش خیزِ قوس های نمونه نسبت به یکدیگر، پایداری لرزه ای آن ها افزایش می یابد. آزمایش مدل های فیزیکی نیز این امر را تأیید کرده، اما نشان می دهد حد پایداری لرزه ای مدل فیزیکی از حد حاصل از روش تحلیلی کمتر است و بنابراین، ضخامت مؤثر قوس ها، در واقعیت، قابل اتکا می باشند. این نوشتار ضمن ارائه پاسخ به یک مسئله کاربردی، در فرایند مقایسه قوس ها، بینشی را درباره رفتار سازه ای آن ها فراهم می آورد.

یکی از مسئله های حوزه طراحی و حفاظت سازه های طاقی، ناپایداری طاق براثر باز شدن پای آن به سمت بیرون در صفحه قوس طاق است. در راستای بررسی دقیق تر این مسئله در طاق های ساخته شده از قوس های ایرانیِ شبدری کند و پنج و هفت کند، این نوشتار بر این پرسش متمرکز است که حد نهایی پایداری این قوس ها براثر باز شدن دهانه، برای نسبت ضخامت به دهانه های مختلف به چه میزان است و در فرایند تسلیم اولیه تا فروریختگی چه رویدادهایی در این قوس ها اتفاق خواهد افتاد. پژوهش در چهارچوب نظریه مومسان و به صورت تحلیل در حالت حد نهایی انجام می شود. ابزار تحلیل خط رانش است که بر روی قوس های یادشده با نسبت ضخامت به دهانه های متفاوت پیاده می شود. پاسخ تحلیلی با پاسخ حاصل از اعمال حرکت پایه بر روی مدل های فیزیکی، مقایسه و اعتبارسنجی می شوند. ضمن استخراج حد نهایی پایداری قوس ها برای نسبت ضخامت به دهانه های مختلف، نتایج نشان می دهند در لحظه آغاز حرکت، قوس های مورد نظر به یک مکانیسم چهارمیله ای تبدیل می شوند. در ادامه، با بسته شدن یکی از ترک ها، قوس مانند مکانیسم لنگ-لغزنده حرکت کرده و در طول حرکت پای قوس، محل ترک ها تغییر می کند که این تغییر بر کاهش حد نهایی پایداری این قوس ها تأثیر جدی دارد. همچنین، مقایسه پاسخ حاصل از دو فرض حرکت متقارن و نامتقارن ترک ها با یکدیگر نشان می دهد که فرض اول برای تحلیل ایمن است. اضافه بر آن، با افزایش دهانه قوس، رانش قوس افزایش می یابد که نشان از اثر تخریبی فزاینده رانش در طول زمان دارد. در برخی موارد بررسی شده، رانش قوس در زمان فروریختن به بیش از پنج برابر رانش اولیه می رسد.