مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی تاثیر خرابی ناگهانی گره در تحلیل خرابی پیش رونده چلیک های کش بستی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار،دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2 کارشناس ارشد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
چکیده
معمولا سازه‌های کش‌بستی از تعداد بسیار زیادی از اعضا و اتصالات تشکیل شده‌اند و دارای درجه نامعینی بالایی می‌باشند. نظر به اهمیت این موضوع که چلیک‌های کش‌بستی در کاربردهایی نظیر: سالن‌های اجتماعات، ترمینال‌های مسافربری، استادیوم‌های ورزشی و همچنین کاربردهای صنعتی و نظامی مورد بهره برداری قرار می‌گیرند و در صورت بروز هر گونه خرابی در سازه کش‌بستی سقف آنها، احتمال صدمات جانی و مالی بسیار زیاد می‌باشد؛ خرابی ناگهانی در گره (در اثر: ضعف در مصالح اتصال یا عدم اتصال مناسب اعضا به گره) می‌تواند منجر به ناپایداری جزئی و در شرایط بحرانی‌تری، منجر به خرابی کلی سازه گردد. همچنانکه خرابی ناگهانی در اعضای سازه می‌تواند منجر به ایجاد ناپایداری جزئی یا کلی در سازه شود؛ اما با توجه به اتصال چندین عضو در یک گره، خرابی ناگهانی در یک گره می‌تواند در مقایسه با حالت خرابی عضو، منجر به شرایط ناپایدارتری در سازه شود. بنابراین در این مقاله تاثیر خرابی ناگهانی گره در خرابی پیش‌رونده چلیک دو لایه کش‌بستی متشکل از سیمپلکس‌های مربعی با انجام تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی در نرم افزار Abaqus بررسی می‌گردد. نتایج تحلیل‌ها حاکی از آن است که خرابی گره‌های لایه پایین چلیک منجر به ناپایداری کلی می‌شود، در حالی که به ازای اعمال خرابی ناگهانی در گره‌های لایه بالایی، هیچ تحلیلی منجر به ناپایداری کلی نشده است. بنابراین خرابی ناگهانی گره‌های لایه پایینی به مراتب شرایط ناپایدارتری نسبت به خرابی گره‌های لایه بالایی در سازه چلیک کش‌بستی ایجاد می-کنند. همچنین در تحلیل‌های متناظر با خرابی گره‌های واقع در قسمت مرکزی چلیک در هیچ حالتی ناپایداری کلی اتفاق نمی‌افتد. بنابراین موقعیت مکانی گره خراب شده می‌تواند در وقوع ناپایداری موثر باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the effect of sudden node failure on the progressive collapse analysis of tensegrity barrel vaults

نویسندگان English

Elham Ghandi 1
Vahid Habibi Sheykh Ahmad 2
1 Associate Professor, Engineering Faculty,, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Master Graduate, Engineering Faculty, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده English

Tensegrity structures are usually composed of a large number of members and connections and have a high degree of uncertainty. Due to the importance of the fact that tensegrity barrel vaults are used in applications such as: meeting halls, passenger terminals, sports stadiums as well as industrial and military applications and in case of any failure in the tensegrity structure of its roof, the possibility of human and financial injuries is very high; Sudden failure of the node (due to: weakness in the connection material or lack of proper connection of members to the node) can lead to local instability and in more critical conditions, lead to overall instability of the structure. As sudden failure in the members of the structure can lead to local or overall instability in the structure; however, due to the connection of several members in one node, sudden failure in one node can lead to more unstable conditions in the structure compared to the state of member failure. Therefore, in this research project, the effect of sudden node failure on the progressive collapse of two-layer tensegrity barrel vault consisting of square simplexes is investigated by performing nonlinear dynamic analyzes in Abaqus software. The results of the analyzes showed that in the analyzes corresponding to the remove of the lower layer nodes, global instability occurs, while for the remove of the upper layer nodes, no analysis has led to the global instability. Therefore, the sudden elimination of bottom layer nodes creates far more unstable conditions than the removal of top layer nodes in the structure. Also, in the analysis corresponding to the failure of the nodes located in the central part of the barrel vault, no global instability occurs. Therefore, the location of the removed node can be effective in the occurrence of instability.

کلیدواژه‌ها English

Tensegrity barrel vault
Progressive collapse
Sudden failure of the node
Finite element
Nonlinear dynamic analysis
[1 Abedi, K. and Sheidaii, MR. (1401). Investigation of double-layer grid space structure resistance to progressive collapse. Numerical methods in engineering (In persian), 26(1), 149-164.
 [2] Shekastehband, B., Abedi, K. and Chenaghlou, MR. (2011). Sensitivity analysis of tensegrity systems due to member loss. Journal of Constructional Steel Research, 67(9), 1325-40.
[3] Shekastehband, B., Abedi, K., Dianat, N. and Chenaghlou, MR. (2012). Experimental and numerical studies on the collapse behavior of tensegrity systems considering cable rupture and strut collapse with snap-through. International Journal of Non-Linear Mechanics, 47 (7), 751–768.
[4] Shekastehband, B. and Abedi, K. (2014). Dynamic propagation of snap-through buckling in tensegrity structures, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 14 (01), 1350049.
 
[5] Shekastehband, B. and Abedi, K. (2013). Collapse behavior of tensegrity systems due to cable rupture, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 13 (05), 1250079.
 
[6] Nikpour, H. and Shidaei, MR. (2016). Investigation of progressive collapse in double-layer barrel-vaults space structure with light cover under different load combination. 2nd International Conference on Civil Engineering, Architecture and Crisis Management, Tehran, https://civilica.com/doc /662164.
 [7] Farhudi, F. (2016). Investigating the progressive collapse behavior of double-layer tensegrity grids consisting of triangular simplexes. Master's thesis in civil engineering, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil.
[8] Habibi Sheikh Ahmad, V., Ghandi, E. and Akrami, V. (2018). Sensitivity analysis of double-layer tensegrity barrel-vaults to the static removal of the member. 11th National Congress of Civil Engineering, Shiraz, https://civilica.com/doc/918132.
[9] Habibi Sheikh Ahmad, V. and Ghandi, E. (2022). Analysis of the sensitivity of double-layer tensegrity barrel-vaults to the dynamic removal of the member, 2th International Conference on Architecture, Civil Engineering, Urban Planning, Environment and Horizons of Islamic Art in the Statement of the Second Step of the Revolution, Tabriz, https://civilica.com/doc/1613910
[10] Abedi, K. and Kolachahi, SR. (2018). Investigation into the double-layer barrel vault space structure resistance to progressive collapse. In Proceedings IRF2018: 6th International Conference Integrity-Reliability-Failure, Lisbon, Portugal.
[11] Yan, S., Zhao, X., Rasmussen, K. J. and Zhang, H. (2019). Identification of critical members for progressive collapse analysis of single-layer latticed domes. Engineering Structures188, 111-120.
[12] Mirzaaghazadeh, K., Abedi, K. and Shekastehband, B. (2020) Collapse behavior of tensegrity barrel-vault structures based on di-pyramid (DP) units. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 20(11), 2050119.
[13] Ghandi, E. and Habibi Sheykh Ahmad, V. (2022). Identification of Critical Members in the Progressive Collapse Analysis of Two-Layer Tensegrity Barrel Vaults. Numerical Methods in Civil Engineering7(3), 26-44.
 
[14] Wang, XX., Chen, ZH., Yu, YJ. and Liu, HB. (2017). Numerical and experimental study on loaded suspendome subjected to sudden cable failure. Journal of Constructional Steel Research, 137358-371.
 
 [15] Lu, JY., Zhang, HY. and Wu, XL. (2021). Experimental study on collapse behaviour of truss string structures under cable rupture. Journal of Constructional Steel Research, 185(2), 106864.
 
[16] Zhang, H., Lu, J., Wu, X. and Li, N. (2024). Progressive Collapse Behavior of Large-span Truss String Structures Subjected to Cable Failure. KSCE Journal of Civil Engineering28(4), 1379-1391.
 
[17] Matinpour, MH., Abedi, K. and Shekastehband, B. (2021). Collapse behavior of cable-stiffened single-layer barrel vaults with novel forms of out-of-plane cables. International Journal of Structural Stability and Dynamics21(10), p.2150135.
 
[18] Tian, LM., Wei, JP., Huang, QX. and Ju, JW. (2021). Collapse-resistant performance of long-span single-layer spatial grid structures subjected to equivalent sudden joint loads. Journal of Structural Engineering147(1), p.04020309.
 
[19] Tian, LM., Bai, C. and Zhong, WH. ( 2021). Experimental study and numerical simulation of partial double-layer latticed domes against progressive collapse in member-removal scenarios. Structures (29), 79-91.
 
[20] Asghari, R., Abedi, K. and Chenaghlou, MR. (2020). Investigation into pre-stress modes and optimal layout of a new hybrid cable-strut system. Advances in Structural Engineering23(7), 1259-1275.
 
[21] Asghari, R., Abedi, K., Chenaghlou, MR. and Shekastehband, B. (2022). Retrofitting of hybrid cable domes against strut buckling using di-pyramid (DP) module and force-limiting devices (FLD). Thin-Walled Structures180, p.109737.
 
[22] Asghari, R., Abedi, K., Chenaghlou, MR. and Shekastehband, B. (2023). Retrofit strategies for mitigating progressive collapse of hybrid and traditional cable domes. Journal of Constructional Steel Research204, p.107807.
 
[23] Nooshin, H. and Disney, P. (2000). Formex Configuration Processing I. International Journal of Space Structures, 15, 1–52.
[24] ABAQUS -Theory Manual. (1995). Hibbit, Karlsson. and Sorensen Inc., Providence, Rhode Island, USA.
[25] Shekastehband, B., Abedi, K. and Dianat, N. (2013). Experimental and numerical study on the self-stress design of tensegrity systems. Meccanica, 48(10), 2367-89.
 [26] Quirant, J., Kazi-Aoual, MN. and Motro, R. (2003). Designing tensegrity systems: the case of a double layer grid. Engineering structures, 25(9), 1121-30.
[27] Ansi, B., 2010. AISC 360-10-specification for structural steel buildings. Chicago AISC.
[28]Tatemichi, I., Hatato, T., Anma, Y. and Fujiwara, S. (1997). Vibration tests on a full-size suspen-dome structure. International Journal of Space Structures, 12(3- 4), 217-224.

  • تاریخ دریافت 20 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 03 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 17 دی 1403