بررسی خرابی پیشرونده در قاب‌های خمشی فولادی با پلان L شکل به کمک آنالیز حساسیت

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی زلزله، دانشگاه سمنان

2 عضو قطب علمی زیر ساخت‌های عمرانی دانشگاه تهران و استاد دانشگاه سمنان

چکیده

خرابی پیشرونده به گسترش یک آسیب موضعی اولیه در درون سازه اطلاق می‌شود. به دنبال آسیب موضعی در اثر حذف یک یا چند عضو باربر، خرابی به صورت زنجیره‌ای در سازه گسترش می‌یابد و باعث خرابی بخشی از سازه یا کل سازه می‌گردد. در بحث خرابی پیشرونده تعیین المانی که بیشترین پتانسیل ایجاد خرابی پیشرونده را دارا می‌باشد، اهمیت دارد، زیرا با تقویت این المان می‌توان عملکرد سازه را بهبود بخشید. در این مقاله به بررسی موقعیت ستون بحرانی در پلان L شکل پرداخته شده است. برای این منظور سازه‌های 10، 15 و 20 طبقه به صورت سه بعدی مدلسازی شده‌اند. برای تعیین المان کلیدی در این نوع پلان‌ها، ستون‌ها در موقعیت‌های مختلف حذف شده و سازه‌ها تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی افزاینده قائم قرار گرفته‌اند. بر اساس مقادیر ظرفیت باربری سازه، شاخص حساسیت محاسبه شده و المانی که بیشترین مقدار شاخص حساسیت را دارا باشد به عنوان المان کلیدی در خرابی پیشرونده تعیین می‌شود. نتایج بدست آمده در این مقاله نشان می‌دهند که در پلان L شکل، ستون مرکزی بحرانی‌ترین ستون در خرابی پیشرونده می‌باشد. علاوه بر این، نتایج نشان می‌دهد که در سازه‌هایی با ارتفاع بیشتر، حذف ستون می‌تواند شرایط بحرانی‌تری از نظر خرابی پیشرنده به وجود آورد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of the progressive collapse in the steel moment frames with L-shaped plan using sensitivity analysis

نویسندگان [English]

  • Mahdiye Maddahi 1
  • Ali Kheyroddin 2
1 PhD student of Earthquake Engineering, Department of Civil Engineering, Semnan University
2 Professor, Department of Civil Engineering, Semnan University
چکیده [English]

The progressive collapse of the structure refers to the development of an initial local damage. After local damage, failure extends in the structure and structural failure occurs. In progressive collapse, the element that has the greatest potential is important because strengthening this element can improve structural performance. In this paper, the position of the critical column in L-shaped plan has been checked. So, buildings with 10, 15 and 20 stories were modeled as three dimensions. In this type of plans, to determine the key elements, columns in different situations are removed and push down analysis is done. The element which has maximum of the sensitivity index is selected as a key element in the progressive collapse. Results in this paper show that in the L-shaped plan, a central column is critical in the progressive collapse.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Progressive collapse
  • Push down analysis
  • Sensitivity index
  • Key elements

[1] Ferahian, R. H.; “Buildings: Design for Prevention of Progressive Collapse”; Civil Engineering- ASCE, February, (1972) 66-69

[2] Kim, J. and Kim, T.; “Assessment of Progressive Collapse-Resisting Capacity of Steel Moment Frames”; Journal of Constructional Steel Research, 65, (2009) 169–179.

[3] Wibowo, H.; “Modeling Progressive Collapse of RC Bridges during Earthquakes”; CSCE Annual General Conference (2009).

[4] Wibowo, H. and Lau, D.T.; “Seismic Progressive Collapse Qualitative Point of View”; Civil Engineering Dimension, 11(1), (2009) 8–14.

[5] Kapil, K. and El-Tawil, S.; “Progressive Collapse Analysis of Seismically Designed Steel Braced Frames”; Journal of Constructional Steel Research, 65, (2009) 699–708.

[6] Mashhadiali, N. and Kheyroddin, A.; “Progressive Collapse Assessment of New Hexagrid Structural System for Tall Buildings”; Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 23, No. 12 (2014) 947-961.

[7] مهرابی، ف.، خیرالدین، ع. و گرامی، م.؛ «ارزیابی پتانسیل خرابی پیش‌رونده در ساختمان‌های فولادی طرح‌شده براساس آیین‌نامه‌ی ایران»؛ مهندسی عمران؛ شماره 4؛ 1391؛ صفحه 65 تا 72

[8] Kim, J. and Hong, S.; “Progressive Collapse Performance of Irregular Buildings”; Structural Design of Tall and Special Buildings, 20, (2012) 721–734.

[9] Astaneh-Asl, A.; “Progressive Collapse Prevention in New and Existing Buildings”; Proceedings, 9th Arab Structural Engineering Conference, United Arab Emirates (2003).

[10] Astaneh-Asl, A., Jones, B, Zhao, Y., and Hwa, R.; “Progressive Collapse Resistance of Steel Building Floors”; Report number: CB/CEE-STEEL-03, University of California at Berkeley (2002).

[11] Fragopol, D. M. and Curley J. P.; “Effects of Damage and Redundancy on Structural Reliability”; Journal of Structural Engineering, ASCE, 113(7), (1987) 1533-1549.

[12] Ito, T., Ohi, K., and Li, Z.; “A Sensitivity Analysis Related to Redundancy on Framed Structures Subjected to Vertical Loads”; Transactions of Structural and Construction Engineering, 593, (2005) 145-151.

[13] Kim, J. and An, D.; “Evaluation of Progressive Collapse Potential of Steel Moment Frames Considering Catenary Action”; The Structural Design of Tall and Special Buildings, 18, (2009) 455-465.

[14] Ito, T. and Fukuyama, T.; “A Potential Strength and Ultimate Behavior of Framed Structures Considering Catenary Effects after Failure Mechanism Formation Subjected to Vertical Load”; Theoretical and Applied Mechanics Japan, 59, (2011) 29-38.

[15] Choi, J. H., Ito, M., and Ohi, K.; “Prevention of Building Structural Collapse Caused by Accidental Events”; proc. Of 2nd International Symposium on Improvement of Structural Safety for Building Structures, (2007) 85-98.

[16] Kwon, K. H., Park, S. R. M. and Kim, J. K.; “Evaluation of Progressive Collapse Resisting Capacity of Tall Building”; International Journal of High-Rise Buildings, 1(3), (2012) 229-235.

[17] Ito, T., Takemura, T.; “Sensitivity Analysis of Redundancy of Regular and Irregular Framed”; International Journal of High-Rise Buildings, Vol. 3, No. 4 (2014) 297–304.

[18] خیرالدین، ع. و فلاح‌زاده، س.؛ «بررسی رفتار قاب های خمشی فولادی در پدیده خرابی پیشرونده»؛ اولین کنفرانس سراسری توسعه محوری مهندسی عمران، معماری، برق و مکانیک ایران؛ 1393

[19] مقررات ملی ساختمان؛ «بارهای وارد بر ساختمان»؛ مبحث ششم؛ معاونت امور مسکن وساختمان؛ وزارت مسکن و شهرسازی؛ 1392

[20] مقررات ملی ساختمان؛ «طرح و اجرای ساختمانهای فولادی»؛ مبحث دهم؛ معاونت امور مسکن و ساختمان؛ وزارت مسکن وشهرسازی؛ 1392

[21] مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن؛ «طراحی ساختمانها در برابر زلزله»؛ استاندارد 2800؛ ویرایش چهارم؛ 1394

[22] The U.S. General Service Administrations (GSA); “Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernization Project” ; (2003).

[23] Computers and structures-Inc ; “ETABS2000 Software”; Berkeley, CA (2000).

[24] FEMA 356; “Pre Standard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings”; Federal Emergency Management Agency, Washington (DC) (2000).

[25] Kwon, K., and Kim, J.; “Progressive Collapse and Seismic Performance of Twisted Diagrid Buildings”; International Journal of High-Rise Buildings, Vol. 3, No. 3 (2014)  223–230.