ارزیابی عملکرد انواع اتصالات خمشی در جلوگیری از خرابی پیشرونده‌ی قابهای خمشی فولادی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران، ایران

2 کارشناس ارشد سازه، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی تهران، ایران

چکیده

گسیختگی پیشرونده حالتی از خرابی می‌باشد که در آن خرابی موضعی یک عضو ‌‌سازه‌ای (مثل ستون)، موجب خرابی اعضای مجاور، در اثر بارهای ناگهانی مثل انفجار می‌گردد. روش طراحی اتصالات گیردار در قاب‌های خمشی برای مقابله با بار ناشی از زلزله با روش طراحی همین اتصالات در مقابل خرابی پیشرونده ناشی از تخریب ستون متفاوت است. زیرا در این حالت، نیروی محوری نیز در اتصالات ایجاد می‌شود که رفتار آن را متفاوت می‌سازد. علی‌رغم اهمیت بسیار بالای اتصالات گیردار در خرابی پیشرونده، تحقیقات موجود در این زمینه از جایگاه مناسبی برخوردار نیست. هدف این مقاله، ارزیابی عملکرد انواع اتصالات گیردار در جلوگیری از خرابی‌های پیشرونده قاب‌های خمشی فولادی است. برای نیل به این هدف، سه نوع اتصال گیردار از پیش تائید شده‌ی لرزه‌ای مطابق با آیین نامه‌ی AISC 358 -10  طراحی گردید. اتصالات فوق عبارتند از اتصال فلنجی چهار پیچی بدون استفاده از ورق لچکی (BUEEP)، اتصال پیچی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (BFP) و اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W). سه اتصال مذکور با استفاده از مدل‌سازی‌های عددی در نرم‌افزار ABAQUS مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد که اتصال BFP به دلیل استفاده از ورق‌های روسری و زیرسری در محل اتصال تیر به ستون، بار قابل تحمل بسیار بیشتری از دیگر اتصالات دارد و شکست در اتصال نسبتا نرم است. این امر برای جلوگیری از خرابی‌های پیشرونده بسیار مناسب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Moment Connections of Moment Resisting Frames Against Progressive Collapse

نویسندگان [English]

  • M. Mahmoudi 1
  • S. Varmaghani 2
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
2 MSc, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

When a primary structural element fails due to sudden load such as explosion, the building undergoes progressive collapse. The method for design of moment connections during progressive collapse is different to seismic design of moment connections. Because in this case, the axial force on the connections makes it behave differently. The purpose of this paper is to evaluate the performance of a variety of moment connections in preventing progressive collapse in steel moment frames. To achieve this goal, three prequalified moment connections (BSEEP, BFP and WUP-W) were designed according seismic codes. These moment connections were analyzed numerically using ABAQUS software for progressive collapse. The results show that the BFP connection (bolted flange plate) has capacity much more than other connections because of the use of plates at the junction of beam-column.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Progressive collapse
  • Numerical analysis
  • Prequalified Moment Connections
  • Steel structures

[1] Shankar Nair. R., "Progressive collapse basics", NASCC 2004, North American Steel Construction Conference, Long Beach, Calif.,  2004.

[2] United States Department of Defense, "Unified facilities criteria design of buildings to resist progressive collapse (UFC 4-023-03)", 2010, 1-27.

[3] GSA (General Service Administration), "Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects", Washington (DC), 2003.

[4] Astaneh-Asl, A., "Progressive collapse prevention of steel frames with shear connections", 2007.

[5] National Institute of Standards and Technology (NIST), "Technical Note 1669: An Experimental and Computational Study of Steel Moment Connections under a Column Removal Scenario”, 2010.

[6] Jinkoo, Kim. and Kim, T., "Assessment of progressive collapse analysis of steel moment frames with various seismic connections", Journal of Constructional Steel Research65, 2009, 1316-1322

[7] Khandelwal, K. and El-Tawil, S. and Kunnath, S., K., Lew, H. S., "Macro model based simulation of progressive collapse, steel frame structure", Journal of Structural Engineering, No.7, 2008, 1070-1078

[8] Mahmoudi, M., Koozani, H. and Teimoori, T., "Stability assessment of steel moment frames against progressive collapse", Civil Engineering and Urban Planning: An International Journal (CIVEJ), No.2, 2015.

]9[ محمودی صاحبی، م.، تیموری، ط.، کوزانی، س.ه. و هاشمی، س.ش.، "ارزیابی زمان تناوب قائم ارتعاش سازه ناشی از حذف ستون و تاثیر آن بر پاسخ سازه در خرابی پیشرونده"، مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، سال 4، شماره 3، 1393، صفحه 35 تا 43.

]10 [مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن،"آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، استاندارد 2800"، ویرایش سوم، شماره نشر: ض-253.

]11 [دفتر مقررات ملی ساختمان (وزارت مسکن و شهرسازی) ، "مبخث 10 مقررات ملی ساختمان، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی ویرایش چهارم، نشر توسعه ایران.

[12] American Institute of Steel Construction AISC 358-10, "Prequalified connections for special and intermediate steel moment frames for seismic applications", Supplement, No.2, 2014.

[13] United States Department of Defense.; “Unified facilities criteria design of buildings to resist progressive collapse (UFC 4-023-03) Including Change, 2013.

[14] American Society of Civil Engineers (ASCE), "Seismic rehabilitation of existing buildings (ASCE 41-06)", 2006.