بررسی تاثیر افزایش طول دهانه و ارتفاع طبقه بر خرابی پیشرونده قاب‌های بتن مسلح دارای درصدهای مختلف بازشو در میانقاب بنایی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی دانشگاه رازی

2 گروه عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

ساختمان‌ها در طول عمر مفید خود ممکن است تحت تاثیر تهدیدات خارجی مختلفی قرار گیرند. این تهدیدات می‌توانند با آسیب رساندن به المان‌های اصلی ساختمان باعث پیدایش پدیده‌ای بنام خرابی پیشرونده در سازه گردند. مطالعات صورت گرفته در رابطه با خرابی سیستم‌های سازه‌ای در سال‌های اخیر، اهمیت پدیده‌ی خرابی پیشرونده ناشی از بارگذاری غیرعادی همچون ضربات تصادف، حملات تروریستی، انفجار، زلزله و... را مشخص می‌سازد. در این تحقیق به بررسی عملکرد قاب‌های 6 طبقه‌ بتن مسلح با درصدهای مختلف بازشو در میانقاب تحت تغییر طول دهانه و ارتفاع طبقه بر روند خرابی پیشرونده پرداخته می‌شود. قاب‌های مورد بررسی دارای سیستم قاب خمشی متوسط می‌باشند که بر اساس آئین‌نامه‌های داخلی طراحی و ضوابط هر کدام کنترل شده‌اند. شبیه سازی خرابی پیشرونده به روش مسیر بار جایگزین با حذف ستون میانی طبقه همکف قاب‌ها در نرم افزار OpenSees با تحلیل استاتیکی غیرخطی اعمال گردیده است. با توجه به نتایج مشاهده می‌شود، در قاب‌های مورد بررسی وجود بازشو به میزان 10 %، 20 % و 30 % در میانقاب، حداکثر نیروی مقاوم آنها را به ترتیب حدود 23 %، 31 % و 39 % نسبت به قاب دارای میانقاب بدون بازشو، کاهش می‌دهد. همچنین قاب فاقد میانقاب باعث کاهش حدود 62 % نیروی مقاوم نسبت به قاب دارای میانقاب بدون بازشو می‌گردد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد، افزایش هر 5/0 متر طول دهانه از 4 به 6 متر، به ‌طور متوسط باعث افزایش حدود 9 درصدی نیروی مقاوم قاب‌ها می‌گردد. همچنین، افزایش ارتفاع طبقه از 3 به 4 متر، باعث افزایش 13 درصدی نیروی مقاوم قاب‌ها می‌گردد. نتایج این بررسی بیانگر تاثیر مثبت وجود میانقاب، افزایش طول دهانه از 4 به 6 متر و افزایش ارتفاع طبقه از 3 به 4 متر، بر روند خرابی پیشرونده قاب‌های بتن مسلح می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of increasing span length and storey height on the progressive failure of reinforced concrete frames with different percentages of openings in the masonry infilled wall

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Kalilzadeh Vahidi 1
  • pouria chavoshani 2
1 Assistant Professor, Razi University
2 Department of Civil Engineering, Razi University of Kermanshah, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Buildings may be subject to various external threats throughout their lives. These threats can cause progressive Collapse to the structure by damaging the critical structural elements. Studies on structural systems failure in recent years highlight the importance of the progressive collapse phenomenon caused by abnormal loading like crashes, terrorist attacks, explosions, earthquakes, and so on. In this study, the performance of 6-story masonry infilled reinforced concrete frames with varying percentages of openings in progressive failure due to varying span length and floor height is investigated. The frames examined have RC moment-resisting frames that are designed by the Iranian Building code. Progressive collapse simulation by alternative path method by removing the middle column of frames in OpenSees software with nonlinear static analysis. According to the results, In the case frames with 10%, 20%, and 30% openings in the infilled masonry wall, their maximum strength reduced by about 23%, 31%, and 39%. Also, the frame with openings reduces about 62% of the maximum force against the without openings frame. The results show that increasing every 0.5 m of span length from 4 to 6 m, on average, increases the force by about 9%. Also, increasing the height of the floor from 3 to 4 meters, on average, increase the strength of the frames by 13%. The results of this study showed the positive effect of infill, increased span length from 4 to 6 meters and height from 3 to 4 meters, the class is in the process of progressive collapse of RC frames.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Progressive collapse
  • RC frame
  • Masonry
  • Increase in Crater Length
  • Increase in Floor Height
  • opening
  • S. General Service Administration (U.S. GSA). Progressive collapse analysis and design guidelines for newfederal office buildings and major modernization projects. Washington (DC). (2003)
  • Unified Facilities Criteria (UFC). Design of Buildings to Resist Progressive Collapse, Department of Defense, 2005
  • National Institute of Standards And Technology (NIST). Best Practices For Reducing The Potential For Progressive Collapse In Buildings: NISTIR 7396. U.S.Department Of Commerce. (2007)
  • American Society of Civil Engineers, Minimum design loads for buildings and other structures: ASCE/SEI 7-05. Reston,Virginia (US) (2010)
  • Kim, J., & Lee, H. (2013). Progressive collapse resisting capacity of framed structures with infill steel panels. Journal of Constructional Steel Research, (89), 145-152. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2013.07.004
  • Li, S., Shan, S., Zhai, C., & Xie, L. (2016). Experimental and Numerical Study on Progressive Collapse Process of RC Frames with Full-Height Infill Walls. Engineering Failure Analysis. (59), 57-68. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.11.020
  • Shan, S., Li, S., Xu, S., & Xie, L. (2016). Experimental Study on Progressive Collapse Performance of RC Frames with Infill Walls. Engineering Structures. (111), 80-92. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.12.010
  • Brunesi, E., & Parisi, F. (2017). Progressive collapse fragility models of European reinforced concrete framed buildings based on pushdown analysis. Engineering Structures. (152), 597-596. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.09.043
  • Eren, N., Brunesi, E., & Nascimbene, R. (2019). Influence of masonry infills on the progressive collapse resistance of reinforced concrete framed buildings. Engineering Structures. (178), 375-394 https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.10.056
  • Gholampoor, S., & Vaseghi Amiri, J., & Naseri, A., & Rezayi, S. (2017). Effect of eliminating the column on progressive collapse on seismic performance in dual steel structures. Journal of Structural and Construction Engineering, 5(3),5-27. http://dx.doi.org/10.22065/jsce.2017.73072.1055
  • Mehdizadeh, K., & Karamodin, A. (2017). Evaluation the Possibility of the Occurrence of Progressive Collapse in Steel Moment Frames (Ordinary, Intermediate and Special) Due to Sudden Column Removal. Journal of Structural and Construction Engineering, 5(3),85-105. http://dx.doi.org/10.22065/jsce.2017.89028.1231
  • PEER, Open system for earthquake engineering (OpenSees). Univ. of California. (2005) http://opensees.berkeley.edu/.
  • ETABS theory manual., (2008), Version 9.2.0. Copyright Computers and Structures, Inc.
  • Iranian Building and housing Research Center (IBHRC) (2013), Design Loads for Buildings. No 6 , 3nd (In Persian)
  • Iranian Building and housing Research Center (IBHRC) (2013), Design and Construction of Concrete Structures. No 9 , 4nd (In Persian)
  • Iranian Building and housing Research Center (IBHRC) (2014). Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings.4nd (In Persian).
  • Islamic Republic of Iran Management and Planning Organization Office of Deputy for Technical Affairs (2007). Instruction for Seismic Rehabilitation of Existing Buildings No. 360, Tehran (In Persian)
  • Moradi, Reza & Khalilzadeh Vahidi, Ebrahim. (2018). Comparison of Numerical Techniques of Masonry Infilled RC Frames for Lateral Loads. Journal of Concrete Structures and Materials, 3(2), 102-118. https://dx.doi.org/10.30478/jcsm.2019.82172
  • Khalilzadeh Vahidi, Ebrahim & Moradi, Reza. (2019). Numerical Study of the Force Transfer Mechanism and Seismic Behavior of Masonry Infilled RC Frames with Windows Opening. Civil Engineering Journal, 5(1), 61-73. DOI: 28991/cej-2019-03091225