تاثیر سیستم باربر جانبی بر خرابی پیشرونده لرزه‌‌ای در قاب‌‌های فولادی تحت سناریوهای حذف ستون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران

چکیده

خرابی پیش رونده لرزه ای به این مفهوم است که در حین رخداد زلزله، برخی از المان های سازه به علت انفجار ناشی از زلزله ‌‌و یا مشکلات طراحی یا اجرا زودتر از انتظار به آستانه شکست رسیده و با حذف این المان ها از سیستم سازه ای و افزایش تنش در المان های مجاور، خرابی گسترده در کل یا بخشی از سازه ایجاد می گردد. در این تحقیق پتانسیل خرابی پیش رونده لرزه ای در قاب های فولادی با سیستم های مختلف سازه ای ارزیابی گردید. یک قاب فولادی 3 طبقه با سیستم های مهاربندی متفاوت توسط المان های تیر- ستون غیرخطی موجود در نرم افزار اپنسیس مدلسازی گردید. سپس مدل ها تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفت و نتایج مربوط به تحریک زلزله و خرابی پیشرونده در نرم افزار اکسل و متلب به صورت نمودار و آمار بررسی شد. سیستم های سازه ای در در این تحقیق عبارت بودند از: قاب خمشی، قاب مهاربندی ضربدری، مهاربندی واگرا و مهاربندی زانویی. نتایج نشان داد که جابه جایی ماندگار در قاب خمشی مجهز شده به مهاربند ضربدری تحت زلزله السنترو، کوبه و سانفرناندو به ترتیب کاهش 7 و 35 و 40 درصدی نسبت به قاب خمشی داشته است. حذف ستون کناری با توجه به اینکه در کنار قاب قرار گرفته و تنها به یک تیر در گره بالایی خود متصل است، مقادیر بیشتری از پاسخ را ثبت نموده و همچنین قاب ها با تعداد طبقه بیشتر، کمتر تحت تاثیر حذف ستون قرار گرفته اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of Lateral Load-Resisting Systems on Seismic Progressive Collapse of Steel Moment-Frames Cconsidering Column-Removal Scenarios

نویسندگان [English]

  • Mahdi Dinari
  • Seyed Alirezaُ Zareei
  • Alireza Emami
Department of Civil Engineering, Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Seismic progressive collapse conceptually means that during an earthquake event, some of the key elements of the structure reach the threshold of premature failure, for example, due to explosion caused by earthquake or design/operation problems. This process results in removing the damaged elements, redistributing unbalanced internal forces/moments, and increasing the stress in the adjacent elements, which is followed by local and/or global collapse of the structure. In this study, the seismic progressive collapse potential of steel moment frames with different structural systems was evaluated. 3-storey steel frame structures were simulated by the nonlinear beam-column element model with distributed plastic hinges that were available in the OpenSees Software. Nonlinear dynamic analyses were done on the models subjected to the earthquake records. The progressive collapse was then assessed using the statistical analysis and graphical results' interpretation/presentation in Excel Software and MATLAB Program. The structural systems included bending moment-frame systems, concentrically- and eccentrically-braced systems, as well as knee-braced system. The removal of the side-column resulted in higher value of the seismic response; the reason was that the side-column was linked to the frame only due to the beam connected to its upper node.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Progressive Collapse
  • Steel Moment Frame
  • Lateral Load Resisting Systems
  • Response History

مراجع

[1] FEMA, Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings, in, Federal Emergency Management Agency (FEMA), Washington, DC, 2000.
[2] AISC, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, in, American Institute of Steel Construction (AISC), Chicago, Illinois 2016.
[3] A. Faroughi, A.S. Moghadam, M. Hosseini, Seismic progressive collapse of MRF–EBF dual steel systems, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, 170(1) (2017) 67-75.
[4] NIST, Best Practices for Reducing the Potential for Progressive Collapse in Buildings, in, National Institute of Standards and Technology (NIST), U.S. Department of Commerce, Washington, D.C., 2007.
[5] ASCE, Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, in, American Society of Civil Engineer (ASCE), Reston, Virginia, 2007.
[6] F. Hashemi Rezvani, B. Behnam, H. Reza Ronagh, M.S. Alam, Failure progression resistance of a generic steel moment-resisting frame under beam-removal scenarios, International Journal of Structural Integrity, 8(3) (2017) 308-325.
[7] L. Li, W. Wang, Y. Chen, L.H. Teh, A basis for comparing progressive collapse resistance of moment frames and connections, Journal of Constructional Steel Research, 139 (2017) 1-5.
[8] A. Soleymani, M.R. Esfahani, Effect of concrete strength and thickness of flat slab on preventing of progressive collapse caused by elimination of an internal column, Journal of Structural and Construction Engineering, 6(1) (2019) 24-40.
[9] B. Behnam, F. Shojaei, H.R. Ronagh, Seismic progressive-failure analysis of tall steel structures under beam-removal scenarios, Frontiers of Structural and Civil Engineering, 13 (2019) 904-917.
[10] M.A. Hadianfard, M. Namjoo, Numerical investigation of the behaviour of bolted and welded top and seat angle connection in progressive collapse of steel structures, Journal of Structural and Construction Engineering, 6(Special Issue 1) (2019) 5-26.
[11] M. FakhariNia, T. Bakhshpoori, S. Pourzeynali, The effect of lead rubber bearing seismic isolator on progressive collapse potential of steel moment frames, Sharif Journal of Civil Engineering (SJCE), 36.2(1.1) (2020).
[12] H. Yavari, M.S. Ghobadi, M. Yakhchalian, Effects of torsional irregularity and seismicity level on progressive collapse potential of steel moment frames, Journal of Civil and Environmental Engineering, 50(99) (2020) 71-81.
[13] Y. Mohammadi, M. Bagheripourasil, Investigation of steel buildings response equipped with buckling-restrained braces against progressive collapse, Journal of Structural and Construction Engineering, 8(2) (2021) 119-140.
[14] H. Semsarha, P. Tehrani, B. Behnam, Post-earthquake progressive failure resistance of steel frames under column-removal scenarios, in:  Structures, Elsevier, 2021, pp. 1544-1560.
[15] F. Maghroon, M. Izadinia, N. Solhjoei, E.I.Z. Abadi, Effects of earthquake components on seismic progressive collapse potential of steel frames, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 46(5) (2022) 3555-3569.
[16] H.R. Tavakoli, F. Naghavi, A.R. Goltabar, Effect of base isolation systems on increasing the resistance of structures subjected to progressive collapse, Earthquakes and Structures, 9(3) (2015) 639-656.
[17] F. McKenna, OpenSees: a framework for earthquake engineering simulation, Computing in Science & Engineering, 13(4) (2011) 58-66.
[18] F. Sadek, J.A. Main, H.S. Lew, S.D. Robert, V.P. Chiarito, S. El-Tawil, An experimental and computational study of steel moment connections under a column removal scenario, NIST Technical Note, 1669 (2010).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 7
مهر 1402
صفحه 1363-1378

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار