تأثیر پارامترهای مؤثر بر صلبیت کف بر روی ظرفیت دوران تیر در خرابی پیشرونده قاب‌های خمشی فولادی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

خرابی پیشرونده به گسترش یک آسیب موضعی اولیه در درون سازه اطلاق می‌شود که به دنبال آن، خرابی به صورت زنجیره‌ای در سازه گسترش می‌یابد و باعث خرابی بخشی از سازه یا کل سازه می‌گردد. پارامترهای بسیاری وجود دارند که می‌توانند بر روی مقاومت در برابر خرابی پیشرونده تأثیرگذار باشند. یکی از این پارامترها، صلبیت کف طبقات می‌باشد که در مدلسازی سایر محققین کمتر بدان پرداخته شده است. از این‌رو، در این تحقیق به بررسی تأثیر صلبیت کف بر روی مقاومت در برابر خرابی پیشرونده پرداخته شده است. برای این منظور تیرهای دهانه مربوط به "ستون حذف شده"، به همراه سقف عرشه فولادی، در نرم‌افزار المان محدود مدلسازی و بررسی شده است. با توجه به اینکه، منظور نمودن اثر کف طبقات در خرابی پیشرونده موثر می‌باشد، از این‌رو، سازه قاب خمشی سه بعدی با کف طبقات عرشه فولادی در نرم‌افزار، مدلسازی شده است. برای بررسی خرابی پیشرونده، سازه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی افزاینده قائم و تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد، تحلیل استاتیکی غیرخطی همچون تحلیل‌ دینامیکی غیرخطی، به نحو مناسبی دوران قطری تیر را برآورد می‌کند. همچنین، در این تحقیق تأثیر پارامترهای مؤثر بر صلبیت کف (ضخامت سقف و طول دهانه) بر روی ظرفیت دورانی تیر در خرابی پیشرونده مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه گردید که افزایش ضخامت کف موجب افزایش ظرفیت دوران قطری تیر و افزایش طول دهانه، موجب کاهش ظرفیت دوران قطری می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Influence of Effective Parameters on Rigidity of the Floor on Beam's Chord Rotation Capacity in the Progressive Collapse of Steel Moment Frames

نویسندگان [English]

  • Mahdiye Maddahi 1
  • Mohsen Gerami 2
1 Ph.D. Student of Earthquake Engineering, Faculty of Civil Eng., Semnan University, Semnan, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

The progressive collapse of a structure is the development of an initial local damage that damage extends in the structure and structural failure occurs. There are many parameters that can effect on the resistance of structure against progressive collapse. One of these parameters is rigidity of the floor that less attention in its modeling has been paid. Therefore, in this paper effect of the floor's rigidity has been discussed on the resistance of structure against progressive collapse. For this purpose, beams of span that it’s column has been removed, with metal deck floor is modeled in the finite element software. Since the rigidity of the floor is effective in the progressive collapse, three-dimensional moment frame structure with metal deck floor has been modeled in the ABAQUS software. The nonlinear static analysis (push down analysis) and the nonlinear dynamic analysis are used to investigate the progressive collapse. In the nonlinear static analysis, the column will be removed and the gravity load with the magnification coefficient equal two will be applied to the span that it’s column was removed. Then the gravity load gradually increases. The nonlinear dynamic analysis in the progressive collapse consists of two steps. In the first step, gravity load of the column that has been removed, is replaced as a concentrated force. In the second step, dynamic load is defined as the short time and the nonlinear dynamic analysis is done. The investigations of this study show that considering rigidity of the floor in the modeling, has an important influence on the results of the progressive collapse. Considering the rigidity of the floor increased the maximum vertical load. Thus, regarding with progressive collapse, rigidity of the floor should be reviewed and considered in the modeling.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Progressive collapse
  • Metal Deck
  • Push down analysis
  • Nonlinear dynamic analysis
  • Removing Column

[1] Ferahian, R. H. (1972). Buildings-Design for Prevention of Progressive Collapse. Civil Engineering- ASCE, 42, 66-69.

[2] American Society of Civil Engineering (ASCE), A., (2010). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. ASCE/SEI 7-10.

[3] General Services Administration (GSA), U. S., (2003). Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernization Projects. Washington, DC.

[4] Department of Defense (DoD), U. S., (2013). Unified Facilities Criteria (UFC): Design of Buildings to Resist Progressive Collapse. UFC4-023-03. United States Department of Defense.

[5] Astaneh-Asl, A. and Madsen, E. A. and Noble, C. and Jung, R. and McCallen, D. B. and Hoehler, M. S. (2001). Use of Catenary Cables to Prevent Progressive Collapse of Buildings (UCB/CEE-STEEL-2001/02). Berkeley: University of California.

[6] Yu, M. and Zha, X. and Ye, J. (2010). The Influence of Joints and Composite Floor Slabs on Effective Tying of Steel Structures in Preventing Progressive Collapse. Journal of Constructional Steel Research, 66, 442–451.

[7] Izzuddin, B. A. and Vlassis, A. G. and Elghazouli, A. Y. (2008). Progressive Collapse of Multi-Storey Buildings Due to Sudden Column-Loss-Part I: Simplified Assessment Frame Work. Journal of Structural Engineering, 30(5), 1308–1318.

[8] Main, J. A. and Sadek, F. and Lew, H. S. (2009). Assessment of Robustness and Disproportionate Collapse Vulnerability of Steel Moment-Frame Buildings. In: Second International Workshop on Performance, Protection & Strengthening of Structures Under Extreme Loading (PROTECT2009).

[9] Alashker, Y. and El-Tawil, S. (2011). A Design-Oriented Model for the Collapse Resistance of Composite Floors Subjected to Column Loss. Journal of Constructional Steel Research, 67, 84–92.

[10] Seonwoong, K. and Cheol Ho, L. and Kyungkoo, L. (2015). Effects of Floor Slab on Progressive Collapse Resistance of Steel Moment Frames. Journal of Constructional Steel Research, 110, 182-190.

[11] Sorensen, H. K. (2006). ABAQUS/Explicit User's Manual Version 6.6-1.

[12] American Institute of Steel Construction (AISC). A., (2005). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago: ANSI/AISC 341-05.

[13] American Concrete Institute (ACI). A., (2002). Building Code Requirements for Strutural Concrete (ACI 318-02) and Commentary (ACI 318R-02). Farmington Hills, USA.

[14] Khandelwal, K. and El-Tawil, S. (2007). Collapse Behavior of Steel Special Moment Resisting Frame Connections. Journal of Structural Engineering, 133(5), 646–655.

[15] Lee, C. H. and Kim, S. and Han, K. H. and Lee, K. (2009). Simplified Nonlinear Progressive Collapse Analysis of Welded Steel Moment Frames. Journal of Constructional Steel Research, 65, 1130–1137.

[16] Powell, G. (2004). Progressive Collapse: Case Studies Using Nonlinear Analysis. In: Proc. 2004 SEAOC Annual Convention. Monterey: Calif: Structural Engineers Association of Northern California.

[17] Department of Housing and Construction Office, Developing and Promoting the National Building Regulations, (2013). 6th Issue of Iranian National Building Code: Building Loads. Iran: Ministry of Housing and Urban Development (Second).

[18] Department of Housing and Construction Office, Developing and Promoting the National Building Regulations, (2013). 10th Issue of Iranian National Building Code: Planning and Construction of Concrete. Iran: Ministry of Housing and Urban Development.