ارائه روابطي تجربي براي تخمين فركانس اصلي ارتعاش برج هاي تاريخي مصالح بنايي

Empirical Equations for Estimation of the Fundamental Vibration Frequency of Historical Masonry Towers

بناهاي تاريخي در هر كشور از جمله سازه هاي ارزشمند به شمار مي روند. از اين رو، اخيرا بحث ارزيابي عملكرد اين گونه بناها تحت انواع بارها خصوصا زلزله مورد توجه قرار گرفته است. از اين ميان برج هاي تاريخي كه عمدتا با مصالح بنايي بنا شده اند، به عنوان يكي از مرسوم ترين شكل هاي اين نوع بناها محسوب مي شوند كه با كاربردهاي مختلف نظير مناره مسجد يا ناقوس كليسا در سرتاسر جهان وجود دارند. در بررسي عملكرد برج هاي تاريخي مصالح بنايي در زلزله، مشخصات ديناميكي اين نوع سازه يك از مهمترين مشخصات مورد نياز است. از اين ميان فركانس اصلي ارتعاش برج يكي از مهم ترين خصوصيات ديناميكي آن به شمار مي رود. در اين راستا تهيه روابطي براي تخمين فركانس اصلي ارتعاش برج ها مفيد است. در اين مقاله، ابتدا مشخصات ديناميكي 38 برج تاريخي كه توسط محققين پيشين با استفاده از آزمايش هاي ديناميكي درجا و يا با روش هاي تحليلي استخراج شده اند، جمع آوري شده اند. آنگاه ضمن بررسي تاثير عوامل مختلف بر فركانس اصلي ارتعاش آنها، با انجام يك تحليل آماري، روابطي تجربي براي تخمين فركانس اصلي ارتعاش برج هاي تاريخي مصالح بنايي پيشنهاد شده است. بررسي متوسط خطاي روابط پيشنهادي نشان مي دهد كه اين روابط با دقت قابل قبولي براي تخمين فركانس ارتعاش برج هاي تاريخي قابل استفاده مي باشند.

Historical buildings are valuable structures. Therefore, performance evaluation of these structures under different loadings such as seismic effects has been considered in several research projects in recent years. Masonry towers are known as one of the common types of historical structures that exist in different countries. To evaluate the seismic performance of masonry towers, their dynamic properties are needed. Among the dynamic characteristics of the towers, fundamental vibration frequency is known as the most important one. In this regard, formulations for estimation of the vibration frequency of these structures in useful. For this purpose, a database consisting properties of 38 towers which were identified through in-situ dynamic tests or numerical analysis before, are collected. Then, based on a nonlinear regression on the collected database, empirical equations are proposed for estimation of the vibration frequency of historical masonry towers. Evaluation of the database indicates that height of the towers is the most effective parameter on their vibration frequency. In addition, thickness of the perimeter walls, cross-section dimensions of the towers and elastic modulus of masonry can affect the dynamic response of the towers. The average errors of the estimated frequencies by means of the proposed equations indicate that the proposed equations have acceptable accuracy.