فهرست مطالب فصلاول: مقدمه1-1 اهمیتوزمینهها.. 31-2............ هدفوضرورتپروژه51-3............ رونددستیابیبهموضوع.. 61-4............... سازماندهیپایاننامه.. 6 فصلدوم: مروریبرادبیاتفنی2-1- مقدمه.. 82-2- تحقیقاتانجامشدهدرخصوصگنبدهایبتنی.. 92-3- رفتارسهبعدیپانلهایساندویچیبالایههایشاتکریتشده 19 فصلسوم: مروریبرتئوریهایمسئله3-1- مقدمه.. 233-2- پوستههایبتنی.. 233-3-تئوریارتجاعیسهبعدی.. 243-3-1- نظریهپوستهنازک.. 273-3- 2 شبیهسازیرفتاربتنبااستفادهازپلاستیسیتهآسیبدیدهبتن 283-4- گنبدبابتنسبکوشاتکریتمسلح.. 343-4-1-هستهمرکزی–بتنسبک.. 353-4-2- مواردکاربردبتنسبک.. 363-4-3- مدولالاستیسیتهبتنسبک.. 373-4-4-لایهبیرونی–اندودمسلح.. 373-5- بارهايواردهبرگنبدها.. 393-6-رفتارقوسهاوگنبدها.. 393-6-1-مکانیسمشکست.. 413-6-2- شکستمصالحبنایی.. 433-6-3- جداشدگیسیستمچسبندگی.. 443-6-4- لغزشدرراستایاتصالملاتی.. 453-7-تقویتقوس‌ها.. 463-7-1-تقویتباورق‌هایFRP. 463-8-ضریبرفتار.. 49 فصلچهارم: شبیهسازیاجزایمحدودگنبدبتنی4-1- مقدمه.. 534-2- صحتسنجیمدلاجزایمحدود.. 544-3- شبیهسازیرفتارگنبدبتنیتحتبارزلزله.. 594-3-1- نسبتارتفاعبهقطر.. 604-3-2- ضخامتلایههایبتنسبکوشاتکریت.. 604-3-3-مشخصاتمصالح.. 614-3-4- بارگذاریزلزلهوتحلیلIDA.. 644-4- اثرپارامترهایموردنظر.. 664-4-1- نمونهH125D250T19. 664-4-2- نمونهH94D250T19. 694-4-3- نمونهH63D250T19. 734-4-4- نمونهH125D250T23. 784-4-5- نمونهH63D250T19. 81 فصلپنجم: نتیجهگیری5-1- مقدمه.. 875-2- نتیجهگیری.. 875-3- پیشنهادبرایتحقیقاتآینده.. 88 منابع.. 89 چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی فهرست جدول‌ها عنوان صفحه جدول 3-1: انواعمختلفبتنهایسبک.. 36جدول 3-2: کاربردبتنسبکبراساسمیزانچگالی.. 36جدول3-3- روابطبینمقاومتفشاری - مقاومتکششیومقدار 37جدول 3- 4 یکنمونهطرحاختلاطشاتکریت.. 38جدول 4-1: مشخصاتمصالحاستفادهشدهدرآزمایش.. 55جدول 4-2: مشخصاتسهمدلدرنظرگرفتهشدهبرایبررسیتاثیرضخامتلایههایگنبد.. 61جدول 4-3: مشخصاتبتنسبکهستهمرکزی.. 62جدول 4-4: مشخصاتبتناندودمسلح.. 62جدول 4-5: مشخصاتآرماتورمصرفیدرلایهشاتکریت.. 63جدول 4-6 مقایسهپارامترهایلرزهایسهنمونهاولبانسبتارتفاعبهقطرمتفاوت.. 77جدول 4-7 مقایسهپارامترهایلرزهایسهنمونهاولبانسبتضخامتبهقطرمتفاوت.. 85 فهرست شکل‌ها عنوان صفحه شکل 2-1: نمونههاییازاستفادهگنبددرسازهها.. 9شکل 2-2: ساختارگنبدمونولیتیک.. 10شکل 2-3: آرماتوهایپوستهنیمکره.. 11شکل 2-4: تنشهایگنبدبااستفادهازنرمافزارANSYS. 11شکل 2-5: گنبدهمراهباسهپشتبند.. 12شکل 2-6: مدلنرمافزاریگنبد.. 13شکل 2-7: نوعمقطعبکاررفته.. 14شکل 2-8: نمونهبرشخوردهازمقطع.. 14شکل 2-9: مدلآزمایشگاهینیمکرهبتنی.. 16شکل 2-10: مقایسهخیزدرنمونهآزمایشگاهیونمونهعددی.. 16شکل 2-11: سطحبالاییگنبدبتنیپسازشکست.. 17شکل 2-12: فاکتورحساسیتبهنقصبرایگنبدکرویبتنی.. 18شکل 2-13: مدلعددیگنبدمشبکتکلایهگوییبووهمکاران.. 18شکل2-14: اجرایسازهساندویچپانلشاتکریتشده.. 20شکلشماره 2-15 :جزییاتپانلساندویچی.. 20شکل 2-16: نموداربار-تغییرمکاننمونهها.. 21شکل 2-17: ترکهایایجادشدهدرداخلوخارجدیوارناشیازبارگذاری 21شکل 3-1: تنشهادرمختصاتپوسته (سطوحآزادخارجی(25شکل 3-2: مشخصاتلایههادرپوسته.. 25شکل3-3-منحنیتنش- کرنشبتندرحالتفشاریوکششی.. 30شکل3-4: منحنیپیشنهادیبرایبخشفشاری.. 31شکل 3-5 : منحنیپیشنهادیبرایبخشکششی.. 32شکل3-6: منحنیتنشترکخوردگی- تغییرمکانترکخوردگی.. 33شکل3-7: انواعصفحاتساندویچی.. 34شکل3-8: خطفشارنیروومکانیسمشکستقوستقویتنشده.. 40شکل3-9: نمونهایآزمایشگاهیازمکانیسمشکستقوستقویتنشده 40شکل3-10مکانیسمفروپاشیقوسهایشبهدایرهاییبنایی.. 43شکل3-11: قانونساختاریوتوزیعتنشوکرنشدرمقطع.. 44شکل3-12- مکانیسمجداشدگیعضوتقویتیازمصالحبنایی.. 44شکل3-13: مکانیسملغزشبینملاتوآجر.. 46شکل3-14: تقویتقوسبیرونیودرونی.. 47شکل3-15- روندتغییراتتنشپسازتقویتبیرونیودرونی.. 48شکل3-16- منحنیپاسخکلسازه.. 50شکل4-1: آرماتورهایبهکاررفتهدردالنمونهآزمایش.. 54شکل 4-2: ابعادوشرایطتکیهگاهینمونهآزمایششده.. 55شکل 4-3: المانشلاستفادهشدهدرشبیهسازی.. 56شکل 4-4: مدلاجزایمحدوددالآزمایششده.. 57شکل 4-5: نمودارنیرو-تغییرمکانوسطدالآزمایششده.. 57شکل 4-6: مقایسهنتایجحاصلازروشاجزایمحدودوآزمایش.. 58شکل 4-7: کانتورخیزدردالبامقیاستغییرشکل 3 برابرشده 58شکل 4-8: کانتورآسیبفشاریدرسطحبالاییدال.. 59شکل 4-9: کانتورآسیبکششیدرسطحزیریندال.. 59شکل 4-10: نسبتهایارتفاعبهقطردرنظرگرفتهشدهبرایگنبد 60شکل 4-11: سطحمقطعگنبدموردبررسی.. 61شکل 4-12: نمودارتنشفشاریبتنسبکتعریفشدهدرنرمافزارآباکوس 62شکل 4-13: نمودارتنشفشاریبتنشاتکریتتعریفشدهدرنرمافزارآباکوس 63شکل 4-14: نمودارتنشکششیآرماتورتعریفشدهدرنرمافزارآباکوس 64شکل 4-15: رکوردخامشتابزلزلهطبسقبلازنرمالیزهکردن.. 65شکل 4-16: رکوردشتابزلزلهطبسبعدازحذفزمانمربوطبه 5% انرژیاولوآخرزلزله.. 65شکل 4-17: مدلمشبندیشدهH125D250T19. 66شکل 4-18: کانتورتغییرمکانگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 67شکل 4-19: کانتورآسیبکششیگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 67شکل 4-20: کانتورآسیبفشاریگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 68شکل 4-21: نمودارشتاب-بیشینهتغییرمکاننسبینوکگنبدنسبتبهکفبرایh/d=0.50. 68شکل 4-22: منحنینیرو-تغییرمکانگنبدبا h/d=0.50. 69شکل 4-23: مدلمشبندیشدهH94D250T19. 70شکل 4-24: کانتورتغییرمکانگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 70شکل 4-25: کانتورآسیبکششیگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 71شکل 4-26: کانتورآسیبفشاریگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 71شکل 4-27: نمودارشتاب-بیشینهتغییرمکاننسبینوکگنبدنسبتبهکف 72شکل 4-28: منحنینیرو-تغییرمکانگنبدh/d=0.375. 72شکل 4-29: مدلمشبندیشدهH63D250T19. 73شکل 4-30: کانتورتغییرمکانگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 74شکل 4-31: کانتورآسیبکششیگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 74شکل 4-32: کانتورآسیبفشاریگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 75شکل 4-33 : نمودارشتاب-بیشینهتغییرمکاننسبینوکگنبدنسبتبهکفh/d=0.25. 75شکل 4-34: منحنینیرو-تغییرمکانگنبدh/d=0.25. 76شکل 4-35: مقایسهمنحنیهایIDAسهنمونهاولبانسبتارتفاعبهقطرمتفاوت 77شکل 4-36: مقایسهضریبرفتارسهنمونهاولینسبتارتفاعبهقطرمتفاوت 77شکل 4-37: کانتورتغییرمکانگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 78شکل 4-38: کانتورآسیبکششیگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 79شکل 4-39: کانتورآسیبفشاریگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 79شکل 4-40: نمودارشتاب-بیشینهتغییرمکاننسبینوکگنبدنسبتبهکفباضخامتt=22.5. 80شکل 4-41: منحنینیرو-تغییرمکانگنبدباضخامتt=22.5. 81شکل 4-42: کانتورتغییرمکانگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 82شکل 4-43: کانتورآسیبکششیگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 82شکل 4-44: کانتورآسیبفشاریگنبدتحتزلزلهباشتابحداکثر5g 83شکل 4-45: نمودارشتاب-بیشینهتغییرمکاننسبینوکگنبدنسبتبهکفباضخامتt=30.5. 83شکل 4-46: منحنینیرو-تغییرمکانگنبدباضخامتt=30.5. 84شکل 4-47: مقایسهمنحنیIDAنمونههایباضخامتبتنسبکمختلف، 85شکل 4-48: تغییرضریبشکلپذیریRبانسبتضخامتبهقطرگنبد 85مقدمه 1-1 اهمیت و زمینه ها با توجه به وسعت کشور ایران و شرایط اقلیمی متفاوت در نواحی مختلف آن لازم است روشهای ساختمان سازی متناسب با ویژگیهای خاص منطقه ای تدوین و به مورد اجرا گذاشته شود. نظر به اینکه ایران روی یکی از کمربندهای فعال زمین لرزه در جهان قرار دارد لذا ایجاد سازه های مقاوم و امن از اولویت خاصی برخوردار است . از آنجاییکه کیفیت ضعیف ساخت باعث استهلاک سریع ساختمانهای موجود شده است این امر افزایش نیاز به ساختمان سازی های جدید و همچنین مقاوم سازی سازه های موجودرا ایجاد کرده است . با توجه به نیازهای وسیع ذکر شده و لزوم بهبود کیفیت تولید ساختمان همانطور که در اغلب کشورهای پیشرفته صنعتی نیز متداول است لازم است روشهای تولید صنعتی ساختمان بطور جدی مورد توجه قرار گیرد . یکی از این فنون مطرح شده در دو دهه اخیر استفاده از انواع سازه های مرکب[1] از جمله نمونه رایج آن در طرحهای ساخت مسکن در ایران صفحات ساندویچی[2]متشکل از دو لایه بتن مسلح و یک هستهسبک میباشد.در میان تمام شیوه های طراحی ممکن در سازه های مرکبایده سازه های ساندویچی به دلیل پیشرفت مصالح سلولی به عنوان مصالح هسته بسیار فراگیر شده است. سازه های ساندویچی، از یک جفت پوسته سخت و قوی، یک هسته سبک و ضخیم برای جدا سازی پوسته ها و انتقال نیرو از یک پوسته به پوسته دیگر و یک سیستم چسبندگی که قادر به انتقال تنش برشی و بارهای محوری از و به درون هسته میباشد تشکیل شده است. در این نوع سازهها جداسازی پوسته ها از هستهمقاومت خمشی و سختی صفحه را افزایش داده در نتیجه پنل به یک سازه کارآمد برای تحمل تنش های خمشی و تغییر شکلهای برون صفحه ای تبدیل می شود[12].با توجه به شرایط اقلیمی کشور ایران و اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی به خصوص در اماکن عمومی از جمله سالن های اجتماعات استفاده از مصالحی که در برابر شرایط مختلف جوی و آتش سوزی مقاوم و عایق مناسب حرارت و انتقال صوت باشد دارای اهمیت به خصوصی می باشد. که بتن های سبک از جمله بتن های حباب داربا داشتن این خصوصیات در سالهای اخیر توجه بسیاری از مهندسان را در صنعت ساختمان به خود جلب کرده است. این نوع بتن که با افزایش چگالی مقاومت مورد نیاز را برای المان های سازه ای نیز بدست می آورد می تواند گزینه خیلی مناسبی به عنوان هسته صفحات ساندویچی در نظر گرفته شود.با نگاهی به سازه های تاریخی در کشور ایران مشاهده می شود که سازه های قوسی، طاقی و گنبد ها از اهمیت به خصوصی در معماری ایرانی ایفا می کرده اند. ولی امروزه وجود فولاد که دگرگونی هایی در فرمهای ساختمانی بوجود آورده، باعث شده گنبدهای آجری که در زمان خود از شاهکارهای معماری و ساختمانی محسوب می‌شد بدون توجه به عملکرد اصلی و واقعی انتقال نیرو در قوس و عدم بررسی دقیق لرزه ای آنها مورد اجرا قرار گیرند. گسترش این نوع سازه ها که بیشتر بصورت عناصر تزیینی می باشند تا عناصر سازه ای را می توان در بازسازی و احیا اماکن مذهبی و مساجد در کشورمان در سالهای اخیر به خوبی مشاهده کرد. حال با توجه به عدم توان رقابتی روشها و مصالح سنتی با مصالح جدید در این تحقیق سعی بر ارزیابی سیستم ساندویچی سبک به عنوان یک سازه جدید و قابل رقابت از نظر اقتصادی و عملکردی در سازه های گنبدی شده است. تا بتوان کاربرد های این نوع سازه ها را در مناطقی که قبلا مورد استفاده بوده و اکنون به دلایل اقتصادی و وجود مشکلات اجرایی متروک و فراموش شده است را احیا کرد. 1-2 هدف و ضرورت پروژه با توجه به مقدمه گفته شده می توان موارد زیر را از اصلی ترین اهداف این تحقیق برشمرد: