ارزیابی رفتار سازه‌های نامنظم هندسی فولادی با سیستم قاب خمشی تحت سناریوهای مختلف حذف ستون

احمدی, مسعود; عبادی جامخانه, مهدی

doi:10.22091/cer.2021.6905.1244

	ارزیابی رفتار سازه‌های نامنظم هندسی فولادی با سیستم قاب خمشی تحت سناریوهای مختلف حذف ستون
پژوهش های زیرساخت های عمرانی
دوره 6، شماره 2 - شماره پیاپی 11، اسفند 1399، صفحه 133-147 اصل مقاله (1.93 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22091/cer.2021.6905.1244
نویسندگان
مسعود احمدی^* ¹؛ مهدی عبادی جامخانه²
¹دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آیت ا... بروجردی (ره)، بروجرد ایران.
²گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان
چکیده
در این مقاله، تأثیر نامنظمی هندسی در پلان بر روی رفتار سازه‌های فولادی تحت خرابی پیشرونده بررسی می‌شود. ابتدا، سه سازه با در نظر گرفتن دو حالت منظم و نامنظمی هندسی طراحی می‌شوند. سپس، تأثیر دو پلان نامنظمی و منظمی روی قاب‌های خمشی فولادی مورد بررسی قرار می‌گیرد. الگوهای خرابی ساختمان‌ها مورد مطالعه قرار گرفته و تحت هفت سناریوی مختلف حذف ستون به کمک تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی با یکدیگر مقایسه می‌شود. در تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی، تغییرمکان گره در بالای ستون حذف شده و نیروی اضافی ایجاد شده در ستون مجاور آن مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر این، ظرفیت و مقاومت ستون‌ها در تعیین پایداری و توان آن‌ها در برابر خرابی تعیین می‌شود. در تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی، منحنی ظرفیت و نسبت نیروی تسلیم بعد از حذف ستون استخراج گردیده است. نتایج نشان داد که یک سازه نامنظم در بیشتر موارد حذف ستون، مستعد فروریزش و خرابی است. همچنین، با مقایسه بین سازه منظم و نامنظم دریافت شد که نسبت تقاضا به ظرفیت ستون‌ها در سازه‌های نامنظم به طور میانگین بین 5/1 تا 2 در مقایسه با سازه‌های منظم است.
کلیدواژه‌ها
خرابی پیشرونده؛ نامنظمی؛ سازه فلزی؛ تحلیل دینامیکی غیرخطی؛ تحلیل پوش‌داون
عنوان مقاله [English]
An Investigation on Irregular Steel Moment-Frame Structure Under Different Column Removal Scenarios
نویسندگان [English]
Masoud Ahmadi¹؛ Mehdi Ebadi-Jamkhaneh²
¹Department of Civil Engineering, Ayatollah Boroujerdi University, Boroujerd, Iran
²Department of Civil Engineering, School of Engineering, Damghan University.
چکیده [English]
This research examines the effect of plan irregularities on the progressive collapse of steel structures. Firstly, the three structures, regular and irregular are designed. Secondly, the effect of the two plan irregularities on the progressive collapse of moment resisting frame assessed. The collapse patterns of the buildings are analyzed and compared under seven loading scenarios using non-linear dynamic and pushdown analyses. In the non-linear dynamic analyses, node displacements above the removed columns and the additional force on the columns adjacent to them are discussed. Furthermore, the strength and capacity of the columns are compared to determine their susceptibility to collapse. In the non-linear static analyses, the pushdown curve and yield load factor of the structures are obtained after column removal. The results indicate that an irregular structure collapses in most of the column removal scenarios. Moreover, when comparing regular and irregular structures, the demand force to capacity ratio (D/C) of the columns in the irregular structures is on average between 1.5 and 2 times that of the regular ones.
کلیدواژه‌ها [English]
Progressive Collapse, Irregularity, Steel Building, Non-linear Dynamic Analysis, Pushdown Analysis
سایر فایل های مرتبط با مقاله CER-2105-1244 (R1)-en.pdf
مراجع
[1] Shakib, H., Zakersalehi, M., Jahangiri, V., & Zamanian, R. (2020). “Evaluation of Plasco Building fire-induced progressive collapse”, In Structures, Elsevier, 28, 205–224. [2] Kiakojouri, F., De Biagi, V., Chiaia, B., & Sheidaii, M. R. (2020). “Progressive collapse of framed building structures: Current knowledge and future prospects”, Engineering Structures, 206, 110061. [3] Ahmed Galal, M., Bandyopadhyay, M., & Krishna Banik, A. (2020). “Progressive Collapse Analysis of Three-Dimensional Steel–Concrete Composite Building due to Extreme Blast Load”, Journal of Performance of Constructed Facilities, 34(3), 4020021. [4] Scalvenzi, M., & Parisi, F. (2021). “Progressive collapse capacity of a gravity-load designed RC building partially collapsed during structural retrofitting”, Engineering Failure Analysis, 121, 105164. [5] ASCE/SEI 7. (2010). Minimum design loads for buildings and other structures: second Printing, American Society of Civil Engineers. [6] Kiakojouri, F., Sheidaii, M. R., De Biagi, V., & Chiaia, B. (2021). “Progressive collapse of structures: A discussion on annotated nomenclature”, In Structures, Elsevier, 29, 1417–1423. [7] GSA US. (2013). Alternate path analysis & design guidelines for progressive collapse resistance. General Services Administration. [8] Gross, J. L., & McGuire, W. (1983). “Progressive collapse resistant design”, Journal of Structural engineering, 109(1), 1–15. [9] Alrudaini, T. M. S., & Hadi, M. N. S. (2010). “A new design to prevent progressive collapse of reinforced concrete buildings”, In The 5th Civil Engineering Conference in the Asian Region and Australasian Structural Engineering Conference. [10] Lee, C.-H., Kim, S., Han, K.-H., & Lee, K. (2009). “Simplified nonlinear progressive collapse analysis of welded steel moment frames”, Journal of Constructional Steel Research, 65(5), 1130–1137. [11] Yu, H., Izzuddin, B. A., & Zha, X.-X. (2010). “Progressive collapse of steel-framed buildings: influence of modelling approach”, Advanced Steel Construction, 6(4), 932–948. [12] Sadek, F., Main, J. A., Lew, H. S., Robert, S. D., & Chiarito, V. (2009). “Testing and analysis of steel beam-column assemblies under column removal scenarios”, In Structures Congress 2009: Don’t Mess with Structural Engineers: Expanding Our Role, 1–10. [13] Fu, F. (2009). “Progressive collapse analysis of high-rise building with 3-D finite element modeling method”, Journal of Constructional Steel Research, 65(6), 1269–1278. [14] Kim, J., & An, D. (2009). “Evaluation of progressive collapse potential of steel moment frames considering catenary action”, The structural design of tall and special buildings, 18(4), 455–465. [15] Purasinghe, R., Nguyen, C., & Gebhart, K. (2008). “Progressive collapse analysis of a steel building with pre-northridge moment connections”, In Structures Congress 2008: Crossing Borders, 1–10. [16] Ferraioli, M., Avossa, A. M., & Mandara, A. (2014). “Assessment of progressive collapse capacity of earthquake-resistant steel moment frames using pushdown analysis”, Open Construction and Building Technology Journal, 8(1), 324–336. [17] Yousefi, A. M., Hosseini, M., & Fanaie, N. (2014). “Vulnerability assessment of progressive collapse of steel moment resistant frames”, Trends in Applied Sciences Research, 9(8), 450. [18] Gerasimidis, S., & Sideri, J. (2016). “A new partial-distributed damage method for progressive collapse analysis of steel frames”, Journal of Constructional Steel Research, 119, 233–245. [19] Homaioon Ebrahimi, A., Martinez-Vazquez, P., & Baniotopoulos, C. C. (2017). “Numerical studies on the effect of plan irregularities in the progressive collapse of steel structures”, Structure and Infrastructure Engineering, 13(12), 1576–1583. [20] Ghobadi, M. S., & Yavari, H. (2020). “Progressive collapse vulnerability assessment of irregular voided buildings located in Seismic-Prone areas”, In Structures, Elsevier, 25, 785–797. [21] Yavari, H., Ghobadi, M. S., & Yakhchalian, M. (2019). “Progressive collapse potential of different types of irregular buildings located in diverse seismic sites”, Heliyon, 5(1), 01137. [22] ASCE 7. (2017). Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures. American Society of Civil Engineers. [23] McKenna, F., Fenves, G. L., & Scott, M. H. (2000). “Open system for earthquake engineering simulation”, University of California, Berkeley, CA. Retrieved from http://opensees.berkeley.edu [24] Chopra, A. K. (2011). Dynamics of structures: Theory and applications to earthquake engineering. Prentice Hall. Prentice Hall.
آمار تعداد مشاهده مقاله: 635 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 436

سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه قم

ارزیابی رفتار سازه‌های نامنظم هندسی فولادی با سیستم قاب خمشی تحت سناریوهای مختلف حذف ستون