مقایسه عملکرد قاب خمشی و قاب خمشی با مهاربند هم محور در سازه های بلند فولادی در اثر خرابی پیشرونده

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، دزفول، ایران

2 استادیار ، موسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی خوزستان، ایران

چکیده

سازه های فولادی تقریبا نیمی از سازه های موجود در دنیا را تشکیل می دهند. سیستم قاب خمشی فولادی و قاب خمشی فولادی بهمراه مهاربند همگرا دو نوع از سیستم های رایج و متداول فولادی هستند که بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. اکثر آیین نامه های مربوط به این سازه ها ضوابط بسیاری را برای مقابله در برابر نیروی زلزله بیان کرده اند ولی اشاره ای به طراحی این سازه ها در برابر بارهای دینامیکی آنی همچون انفجار و یا برخورد ماشین به آنها نکرده اند. در صورتی که عوامل ذکر شده باعث خرابی یکی از عناصر کلیدی سازه همچون ستون گردند ممکن است خرابی کلی یا بخشی از سازه را فراهم آورد. از این رو بررسی این سازه در برابر خرابی پیشرونده ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه با استفاده از روش اجزای محدود و با بکار گیری نرم افزار Abaqus ساختمان 20 طبقه فولادی با دو نوع سیستم سازه ای و دو نوع سناریوی حذف ستون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج عددی با استفاده از خروجی های آزمایشگاهی صحت سنجی گردید. نتایج این مطالعه نشان می دهد که سازه از نظر افزایش نیروی محوری و لنگر خمشی در حالت حذف ستون کناری نسبت به ستون گوشه بحرانی تر است. همچنین مشاهده گردید که تفاوت چندانی بین پاسخ سیستم های جانبی مختلف در برابر خرابی پیشرونده وجود ندارد. بار ستون های مجاور بعد از حذف ستون تقریبا دو برابر می شود، بنابراین برای مقابله با خرابی پیشرونده پیشنهاد می گردد ستون های سازه برای نیروی دو برابر ناشی از بارهای سرویس نیز کنترل گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Function comparison between moment frame and moment frame with centrically braces in high-rise steel structure under the effect of progressive collapse

نویسندگان [English]

  • Rohola Rahnavard 1
  • Navid Siahpolo 2
1 MSc of Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Jundi-Shapour University of technology, Dezful, Iran
2 Assistant Professor, Deptartment of Civil Engineering, Institute for High Education ACECR, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Steel moment system and steel moment with centrically braces are two common systems. Many of regulations related to this structures explained in details to design structures against earthquake loads but they didn’t mention methods about dynamic load such as blast or car crash. However, the mentioned parameters may cause key member fracture such as column that result total or partial damage. Therefore, investigation about these structures seems necessary. This paper presents a numerical study of 20 story steel building with two different lateral systems and two column removal scenarios using Abaqus. Three dimensional modeling, using the finite element method was developed and investigated to understand the progressive collapse of 20 story buildings with composite steel frames. Numerical result verified with experimental results. The response of the building was studied in detail and results are recommended to mitigate progressive collapse in future designs. The results of this study show that corner column case removal is more critical than side case removal from view point of increasing axial force and moment. Also the results indicated that behavior of different structures systems against progressive collapse is NOT remarkable. To avoid potential progressive collapse, it suggests that the columns were designed and controlled for double of service loads.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Progressive collapse
  • High rise building
  • Column case removal
  • tensile Damage
  • Compression Damage

[1] GSA., (2003). Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office buildings and major modernization projects. The US General Services Administration.

[2] Unified Facilities Criteria (UFC)-DoD., (2205), Design of buildings to resist progressive collapse. Department of Defense.

[3] ASCE. SEI/ASCE 7-05,. (2005), minimum design loads for buildings and other structures. Washington DC: American Society of Civil Engineers.

[۴] پورسردار، ح، راه نورد، ر، ایزدی نیا، م،. (1394)،  بررسی رویکرد ها و روش های آیین نامه ای طراحی در برابر خرابی پیشرونده براساس آیین نامه UFC، تهران، کنفرانس بین المللی دستاورد های نوین در عمران، معماری، محیط زیست و مدیریت شهری.

[5] Feng Fu., (2012), Response of a multi-story steel composite building with concentric bracing under consecutive column removal scenarios, Journal of Constructional Steel Research 70, 115–126.

[6] Feng Fu., (2013), Dynamic response and robustness of tall buildings under blast loading, Journal of Constructional Steel Research 80, 299–307.

[7] Feng Fu., (2009), Progressive collapse analysis of high-rise building with 3-D finite element modeling method, Journal of Constructional Steel Research 65, 1269_1278.

[8] Fu Feng, Lam Dennis, (2008)., Ye Jianqiao. Modelling semi-rigid composite joints with precast hollowcore slabs in hogging moment region, Journal of Constructional Steel Research, 64(12):1408_19.

[9] Fu Feng, Lam Dennis., (2006), Experimental study on semi-rigid composite joints with steel beams and precast hollowcore slabs, Journal of Constructional Steel Research, 62(8):771_82.

[10] Abaqus, Abaqus/standard, (2012) version 6.11, ABAQUS, Inc., Pawtucket, R.I,.

[11] ETABS theory manual., (2008), Version 9.2.0. Copyright Computers and Structures, Inc.

[12] ACI 332-08., (2008). Code requirements for residential concrete and commentary. American Concrete Institute.

[13] Albolhassan Astaneh-Asl, Samuel Tan., (2003), CABLE-BASED RETROFIT OF STEEL BUILDING FLOORS TO PREVENT PROGRESSIVE COLLAPSE, University of California, Berkeley, REPORT NUMBER: UCB/CEE-STEEL-2003/02.

[14] Izzuddin BA, Vlassis AG, Elghazouli AY, Nethercot DA., (2008), Progressive collapse of multi-storey buildings due to sudden column loss_Part I: Simplified assessment framework. Engineering Structures, 30(5):1308_18.

[15] Vlassis AG, Izzuddin BA, Elghazouli AY, Nethercot DA., (2008), Progressive collapse of multi-storey buildings due to sudden column loss_Part II: Application. Engineering Structures, 30(5):1424_38.

[16] Khandelwal Kapil, El-Tawil Sherif, Sadek Fahim., Progressive collapse analysis of seismically designed steel braced frames. Journal of Constructional Steel Research, 65(3):699_708.

[17] Seonwoong Kim, Cheol-Ho Lee, Kyungkoo Lee., (2015), Effects of floor slab on progressive collapse resistance of steel moment frames, Journal of Constructional Steel Research 110, 182–190.

[18] P.M. Stylianidis, D.A. Nethercot., (2015), Modelling of connection behaviour for progressive collapse analysis, Journal of Constructional Steel Research 113, 169–184.

[19] Menglu Li, Mehrdad Sasani, (2015), Integrity and progressive collapse resistance of RC structures with ordinary and special moment frames, Engineering Structures 95, 71–79.

[20] Tsai Meng-Hao, Lin Bing-Hui., (2008), Investigation of progressive collapse resistance and inelastic response for an earthquake-resistant RC building subjected to column failure. Engineering Structures, 30(12):3619_28.

[۲۱] راه نورد، ر، حسنی پور، ا. (1395). تحلیل سازه های فولادی با استفاده از ABAQUS. انتشارات جهاد دانشگاهی کرمان، صفحه 550 تا 630.