التخصص: الهندسة المدنية

التخصص الدقيق: Structural Engineering

المستخلص: نتج عن المشروع التنموي الرئيسي للمسجد في عام 1994 مساحة 270،000 متر مربع من الساحات المفتوحة حول المسجد. وتشمل هذه الساحات الخدمات ووسائل الراحة ، والوصول إلى موقف سيارات تحت الأرض. هيكل واحد مظلة مفتوح 25.5 × 25.5 م ويمتد على مساحة 650 متر مربع ويوفر مأوى من الشمس والمطر لحوالي 900 من المصلين. يقدم هذا البحث مبادئ التصميم الهيكلي لهياكل المظلة والخيام ومنهجية التصميم المعمول بها في العديد من المشاريع العملية مثل 182 مظلة قابلة للتحويل تبلغ مساحتها 26 متر لتظليل فناء المسجد الحرام بالمدينة المنورة. إن حساسية الهياكل ذات الوزن الخفيف الغشائي لأحمال الرياح بسبب مرونتها والحد من كتل القصور الذاتي تثير مسألة سلوكها في ظروف الرياح الطبيعية. تتماشى المظلات مع شبكة بلازا وتتداخل مع بعضها البعض على ارتفاعات مختلفة. بعضها بطول 14.4 متر وطول بعضها 15.30 متر. ومع ذلك ، عند إغلاق جميع المظلات في نفس الارتفاع (21.7 م). كل مظلة تتكون بشكل رئيسي من جزئين رئيسيين: الإطار والغشاء. يتكون هيكل الإطار من ثمانية من أعضاء الدعم العلويين ، وثمانية أذرع ، وثمانية أعضاء دعم أقل ، وأربعة أذرع قطرية ، وثمانية أذرع متصلة بالأذرع القطرية. تتمثل أهداف هذا البحث في التحقق من السلوك الديناميكي للمظلات تحت الرياح والأحمال الديناميكية للكشف عن عدم الاستقرار وتقييم عوامل السلامة الديناميكية وترتيبات التشوه. كما سيتم إجراء المزيد من المراقبة والتشخيص ونمذجة العناصر المحدودة (FE) للمظاهر والأبنية ذات المظلة الغشائية في المدينة المنورة بالمملكة العربية السعودية. سيتم معايرة نماذج FE بناء على نتائج الدراسات الميدانية لهياكل غشاء الشد بما في ذلك الخيام. وستتم دراسة الاستجابة غير المرن لبعض المكونات الحرجة والعناصر النموذجية للمظلات. استنادًا إلى نتائج الأبحاث التحليلية والتجريبية في الموقع ، سيتم تطوير استراتيجية مسبقة الإجهاد وتفصيلها باستخدام طريقة العناصر المحددة. سيؤدي ذلك أيضًا إلى تقليل وقت تعطل موقع غشاء الشد إلى الحد الأدنى مما يقلل من تأثير التعديل في الإيرادات من الأنشطة السياحية. مطلوب البرنامج المطلوب لإجراء تحليل ديناميكي عالي الدقة ومراقبة متقدمة لمظلات غشاء الشد ومعالجة البيانات ذات الصلة. سيؤدي تكامل جهود البحث عبر الحدود الدولية إلى تعزيز القدرات المؤسسية والأكاديمية الحالية ، وبناء الممارسات الشاملة في المملكة العربية السعودية. سيكون لبناء القدرات هذا منافع تنموية واجتماعية اقتصادية طويلة الأجل في المملكة العربية السعودية. وستكون هناك فرصة أخرى ، في الأجلين المتوسط والبعيد ، لجرد المظلات والخيام الأكثر أماناً ، مما سيحسن حياة الملايين في المنطقة ، من أجل الحد من الخسائر في الكوارث والكوارث الطبيعية في المستقبل ، ويحدونا الأمل في تقليل الطلبات على الخبراء الدوليين في المنطقة. حدث تطور رئيسي آخر في المنطقة. علاوة على ذلك ، سيسمح المشروع بنقل التكنولوجيا إلى سكان المدينة والمناطق المحيطة بها ، من خلال تدريب الباحثين السعوديين في المظلات والخيام ذات الشد والأدوات التجريبية الحديثة والمحاكاة الهجينة ، لاستخدامها في المشاريع المستقبلية. بالمقابل ، سيساهم المشروع في التنمية المستدامة للبنية التحتية البحثية. سيتم تطوير جرد المظلة ومخزونها ومشاركتها مع البلدية المحلية بالمدينة المنورة. نماذج افتراضية ثلاثية الأبعاد مفصلية لعناصر التراث الثقافي للمدينة المنورة مثل المظلات وغيرها. سيتم تنسيق قاعدة البيانات للحفظ الرقمي لمواقع غشاء الشد لتحسين الظروف الحالية للبنى. وستكون المخرجات الرئيسية للمشروع ، على المدى المتوسط إلى الطويل ، عبارة عن جرد للمظلات الموجودة و (ب) مظلات مسبقة الإجهاد وهياكل خيمية غشاء الشد.

Abstract: The major development project in 1994 of the mosques has resulted in 270,000 square meters of open plazas around the mosque. These plazas include services, amenities, and accesses to the underground parking. One single open umbrella structure is 25.5 x 25.5 m and spans an area of 650 square meters and provides shelter from the sun and rain to about 900 worshippers. This research presents principles of structural design of umbrella and tent structures and design methodology applied in several practical projects such as 182 convertible umbrellas with a span of 26 m for the shading for the courtyard of the Holy Mosque in Medina. The sensitivity of membrane light weight structures to wind loads due to their flexibility and the reduction of inertial masses raises the question of their behavior under natural wind conditions. The Umbrellas are aligned to the plaza grid and overlapped each other at different heights. Some are 14.4 m tall and some are 15.30m tall. However, when closed all umbrellas are at the same height (21.7 m). Each umbrella consisting mainly of two major parts: the frame and the membrane. The frame structure is composed of eight upper support members, eight arms, eight lower support members, four diagonal arms, and eight arms attached to the diagonal arms. The objectives of this research is to investigate the dynamic behavior of umbrellas under wind and dynamic loads to detect instabilities, assess dynamic safety factors and the deformation arrangements. Further monitoring, diagnosis and finite element (FE) modeling of the tensile membrane umbrella structures and monuments in Madinah Saudi Arabia will also be conducted. The FE models will be calibrated based on results of field studies of the tensile membrane structures including tents. Inelastic response of some critical components and typical elements of the umbrellas will be studied. Based on the results of the onsite, analytical and experimental investigations, a prestressed strategy will be developed and detailed utilizing the finite element method. This will also reduce downtime of the tensile membrane site minimizing the retrofit’s impact on revenue from touristic activities. The software required for conducting high precision dynamic analysis and advanced monitoring of tensile membrane umbrellas and related data processing are requested. The integration of the research efforts across international boundaries will enhance existing institutional and academic capacities, and construction of umbrella practices in Saudi Arabia. This building of capacity will have long term development and socio-economic benefits in Saudi Arabia. Another outcome, in the medium to long term, will be an inventory of safer umbrellas and tents, which will improve the lives of millions in the region, to reduce losses in future calamities and natural disasters, and hopefully reduce demands on the international experts in the event of another major development in the region. Furthermore, the project will allow technology transfer to Madinah people and surroundings, by training the Saudi researchers in tensile membrane umbrellas and tents, modern experimental tools and hybrid simulation, for use in future projects. Accordingly, the project will contribute sustainable development of research infrastructure. The inventory of umbrella and tent stock will be developed and shared with local municipality of Madinah. Articulated 3D virtual models of cultural heritage elements of Madinah e.g umbrellas etc. to be developed. The data base of digital preservation of tensile membrane sites will be formulated to improve the current conditions of structures. The key outcomes of the project, in the medium-to-long term will be a) an inventory of existing umbrellas and b) prestressed umbrellas and tensile membrane tent structures

الحالة: محكم ومنشور

جهة التحكيم:

دار النشر:

سنة النشر: 2019