21
نشریه علمی پژوهشیسی سازه و ساخت، دوره مهند5 ، شماره3 ، سال1397 ، صفحه85 تا105 ندسی سازه و ساخت مه نشریهعلمی( ) پژوهشیwww.jsce.ir دی خمشی فو در قابهای پیشروندهختگیاد گسیمکان رخدبی ارزیا ا بر اثرحذف ستون)سط و ویژهولی، متوعمم( ی زادهروش مهد کو1 س کرم الدین .عبا2 * 1 - دانشجوی دکتری،دسی عمران، مهنانشکده د مشهد، مشهد، ایراننشگاه فردوسی دا2 - ستادیار، ادسی عمران، مهنانشکده د مشهد، مشهد، ایراننشگاه فردوسی دا چکیدههدیدات تاثير تحت تمکن است خود مر مفيد ساختمانها در طول عم خارجی می توانهدیداتد. این ت گيرنار مختلفی قر ن ددنا آسيب رسان بند. سازه گرده درسيختگی پيشروندعث گسترش خرابی و گصلی ساختمان بای المانها به ا هایه طی ده اخيرش گسترده ای محققين ت در مورد نحوه ی مقابله های با پدیدهک سازه یيق ی. در این تحقه اندستی نمودوریی های تربکاردف و خرا نفجار، تصاند ا غير طبيعی مان5 طب نامهاس آئين بر اس)سط و زیاد، متوری های کم شکل پذی معادل( سط ویژهولی، متوعمشی م های قاب خميستمدی با س قه ی فو اثر حذفه درسيختگی پيشرونداد گمکان رخدنی، انتخاب یک قاب ميا امه با. در اداترل شده اند ضوابط هر کدام کن داخلی طراحی و های و ميانی هر های کناری ستونعمل های دستورالاس بر اس سه قابGSA وUFC تمرکزستيک م مفاصل پ. با تعریفرسی شده است برناميکی غير محققين، رفتار دی سایرشگاهیز مطالعات آزمایصل ا و سختی حا کاهندگی مقاومتمترهایراز پاده استفا المانها و بای انتها در ا. نتارسی شده است اثر حذف ستون بر خطی قابها درز قابهای ویژه بيش ادی خمشی فو قاب هایمکان آسيبد که اشان می ده یج نریردن شکل پذی فراهم ک ای کهای لرزهقاوم سازی هف مص می کند که بر خ نتایج مشخينی باشد. همچنولی معمسط و مشی متو خم ثقلی،ز بارهایشی ا های نا خرابی، درانها می باشدی کاهش آسيب ساختمهم برا روشی م می تواندعضا و سختی ادن مقاومت بيشتر بو نماید.ودابی را محد گسترش خرعملگی، دستورالری،کاهندرونده، شکل پذی پیشختگی،گسیدی: قاب خمشی فودی کلمات کلیGSA ، عمل دستورالUFC . سابقه مقاله:جیتال شناسه دی: دریافت بازنگری پذیرشیننتشار آن ا چاپ10.22065/jsce.2017.89028.1231 doi: 22 / 03 / 1396 09 / 05 / 1396 01 / 06 / 1396 01 / 06 / 1396 30 / 08 / 1397 http://dx.doi.org/10.22065/jsce.2017.89028.1231 * ویسنده مسئول: نس کرم الدین عباکی: الکترونی پست[email protected]

تخاس و هزاس یسدنهم هیرشن یملع( · 2020-04-24 · 105 ات 85 هحفص ،1397 لاس ،3 هرامش ،5 هرود ،تخاس و ه اس یسدنهم یشهوژپ

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

105تا 85صفحه ،1397، سال 3، شماره 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

نشریه مهندسی سازه و ساختپژوهشی( –)علمی

www.jsce.ir

ارزیابی امکان رخداد گسیختگی پیشرونده در قابهای خمشی فوالدی

)معمولی، متوسط و ویژه( بر اثرحذف ستون

*2.عباس کرم الدین1 کوروش مهدی زاده

دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران دانشکده مهندسی عمران، دکتری،دانشجوی -1 دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران دانشکده مهندسی عمران، استادیار، -2

چکیده

با آسيب رساندن د نمختلفی قرار گيرند. این تهدیدات می توانخارجی ساختمانها در طول عمر مفيد خود ممکن است تحت تاثير تهدیدات محققين تالش گسترده ای اخير طی دهه هایبه المانهای اصلی ساختمان باعث گسترش خرابی و گسيختگی پيشرونده در سازه گردند.

غير طبيعی مانند انفجار، تصادف و خرابکاری های تروریستی نموده اند. در این تحقيق یک سازه ی با پدیده های مقابلهدر مورد نحوه ی قه ی فوالدی با سيستم های قاب خمشی معمولی، متوسط ویژه ) معادل شکل پذیری های کم، متوسط و زیاد( بر اساس آئين نامه طب 5

های داخلی طراحی و ضوابط هر کدام کنترل شده اند. در ادامه با انتخاب یک قاب ميانی، امکان رخداد گسيختگی پيشرونده در اثر حذف بررسی شده است. با تعریف مفاصل پالستيک متمرکز UFCو GSAسه قاب بر اساس دستورالعمل های ستون های کناری و ميانی هر

در انتهای المانها و با استفاده از پارامترهای کاهندگی مقاومت و سختی حاصل از مطالعات آزمایشگاهی سایر محققين، رفتار دیناميکی غيریج نشان می دهد که امکان آسيب قاب های خمشی فوالدی ویژه بيش از قابهای خطی قابها در اثر حذف ستون بررسی شده است. نتا

خمشی متوسط و معمولی می باشد. همچنين نتایج مشخص می کند که بر خالف مقاوم سازی های لرزه ای که فراهم کردن شکل پذیری بيشتر بودن مقاومت و سختی اعضا می تواند روشی مهم برای کاهش آسيب ساختمانها می باشد، در خرابی های ناشی از بارهای ثقلی،

گسترش خرابی را محدود نماید.

.UFCدستورالعمل ،GSA کلمات کلیدی: قاب خمشی فوالدی،گسیختگی پیشرونده، شکل پذیری،کاهندگی، دستورالعمل

:شناسه دیجیتال مقاله: سابقه

jsce.2017.89028.1231/10.22065 چاپ انتشار آنالین پذیرش بازنگری دریافت

doi: 22/03/1396 09/05/1396 01/06/1396 01/06/1396 30/08/1397 http://dx.doi.org/10.22065/jsce.2017.89028.1231

عباس کرم الدین نویسنده مسئول:*

[email protected] پست الکترونیکی:

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

86 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

Evaluation the Possibility of the Occurrence of Progressive Collapse in Steel

Moment Frames (Ordinary, Intermediate and Special) Due to Sudden Column

Removal

Kourosh Mehdizadeh1, Abbas Karamodin2*

1- PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

2- Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

ARTICLE INFO

ABSTRACT

Received: 12/06/2017

Revised: 31/07/2017

Accepted: 23/08/2017

Buildings during their useful life may be affected by different external

threats. These threats can harm the key elements of buildings and thus lead

to progressive collapse. In recent decades, researchers have been working

extensively on how to deal with abnormal events such as explosions,

accidents and terrorist attacks. In this study, a typically 5-story steel

structure with ordinary, intermediate and special (low, medium and high

ductility levels) moment frames designed based on internal regulations and

all criteria have been controlled. Then by selecting a middle two-

dimensional frame, the possibility of occurrence of progressive collapse

caused by the sudden removal of corner and middle columns of all three

frames have been investigated based on the guidelines of the GSA and the

UFC. By defining the concentrated plastic hinges at the element ends and

by using the strength and stiffness attenuation parameters resulted from

laboratory studies of other researchers, non-linear dynamic behavior of

frames due to sudden removal of columns have been investigated. Results

show that the possibility of damage to special moment frame is more than

the intermediate and ordinary moment frames. Also the results indicate

unlike the seismic retrofitting that providing ductility is an important

method to reduce damages to the buildings, for damages caused by gravity

loads, higher strength and stiffness can limit the progress of damages.

Keywords: Steel Moment Frame

Progressive Collapse

Ductility

Deteriorating

GSA Guideline

UFC Guideline

All rights reserved to Iranian Society of Structural Engineering.

doi: 10.22065/jsce.2017.89028.1231

*Corresponding author: Abbas Karamodin.

Email address: [email protected]

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 87

مقدمه -1در طول عمر مفيد خود ممکن است تحت تاثير تهدیدات مختلفی قرار گيرند. این تهدیدات می تواند وابسته به طبيعت یا زه ها سا

غير طبيعی باشند. طی دهه های گذشته دانش مهندسی در مورد نحوه ی تحليل و برخورد با پدیده های طبيعی مانند باد، زلزله و واکنشهای

ازه ای در برابر این پدیده ها گسترش یافته است. تحقيق در زمينه ی تهدیدات انسان ساز و غير طبيعی نظير سازه ای و غيرس اعضایمتقابل

نيز از مقوله های مهمی آن سوزی، برخورد وسائط نقليه زمينی و هواپيما به ساختمان و مواردی مشابه ، آتشاقدامات تروریستی، انفجار

مهم برای مهندسين سازه تبدیل شده اند. در این گونه تهدیدات، خرابی یک عنصر سازه ای ممکن است منجر به یهستند که اخيرا به چالش

شناخته می شود. در 1 این پدیده با عنوان گسيختگی پيش رونده .حتی کل سازه گردد یا وو فروریختن بخشی اعضای سازه ای سایر خرابی

در رسيدن به شرایط تعادل استاتيکی جدید ناتوان می باشد و بسته به شرایط مختلف و نوع وضعیماین حالت سازه بعد از ایجاد آسيب

فروریزش مانند آن از بعد مشابه های حادثه یا و ( 1968) 2رونان پوینت رخداد از بعد. یابدمی سيستم سازه ای، خرابی به سایر المانها گسترش

کنترل منظور به را ، پيشنهاداتیACI 6و 3GSA ،4 DOD،5 ASCE نظير مختلفی های نامه آئين ،)2001(نيویورک در جهانی تجارت مرکز های برج

ارائه در مقابل این رخداد را ساختمانها کنترل روشهای تحليلی صورت به GSA و DOD های دستورالعمل. ]1،2،3،4[ اند داده ارائه پدیده این

ساختمانها سازی مقاوم برای را کالفی تحليلی و مقاومت روشی عنوان به را ،APM 7،بار جایگزین مسير روش DODی آئين نامه اند. داده

می ارائه پدیده این برابر در مسلح بتن ساختمانهای سازی مقاوم جهت را طراحی غيرمستقيم روش نيز ACI ی نامه آیين دهد. می پيشنهاد

.است کرده اشاره سازه المانهای کلی پيوستگی افزایش جهت ضروری الزامات به ASCE ی نامه کند. آیين

در این . ]5[ کرد ارائه انفجار از ناشی رونده پيش گسيختگی ی پدیده جهت بررسی احتماالتی روشی 2009در سال 8زینيزوسکی

بررسی ستون حذفسناریوهای مختلف به سازه پاسخدر نظر گرفته شده است و احتماالتیبه صورت ساختمان در توزیع ساکنينمطالعه

کردن لحاظ با و است شده ارزیابی LS-DYNA افزار نرم با ساختمان تحليل از بعد های فروریخته کف مساحتدر این تحقيق .است شده

های پانل از استفاده این مطالعه در .است شده داده ارتباط پيشرونده گسيختگی رخداد به طبقات در ساکنين توزیع احتمالبنا، زیر کل سطح

در شده مهاربندی قابهای ظرفيت مورد در 2009و همکاران در سال 9جينکو .است پيشنهاد شده ساکنين جان حفظ کوچکتر برای سقف

تحليل های روش به شده مهاربندی قاب نوع هشت در پيشرونده انهدام پتانسيل تحقيق این در. ]6[ کردند پيشرونده مطالعه گسيختگی برابر

های سازه احتماالتی ی پيشرونده گسيختگی ی زمينه در ای مطالعه 2010در سال 10پارک و کيم است. شده بررسی غيرخطی و خطی

تسليم، تنش صالح،م ویژگيهای یها قطعيت عدم مطالعه این در. ]7[ دادند انجام 11WUFB ، 12RBS ، 13WCPF اتصاالت گرفتن نظر در با فوالدی

جابجایی تجاوز احتمال اساس و بر FOSM 14 روش از استفاده با شکنندگی های منحنیدر نظر گرفته شده است و زنده بار و االستيسيته مدول

مقاومت RBSتاتصاال که داده است نشاناین تحقيق تایج ن توسعه یافته است. مشخص حدی شرایط از ستون حذف محل عمودی های

احتمال کناری ستون حذفدر صورت که است داده نشان این تحقيق نتایج همچنين .دنده می پيشرونده نشان گسيختگی مقابل در بيشتری

ی پيشرونده گسيختگیرخداد بررسی به 2011در سال 15بيشتر است. ليو داخلی هاین ستوحذف به پيشرونده نسبت گسيختگی رخداد

روش سه ، هربار جایگزین مسير روش از استفاده با پژوهش این در. ]8[ است پرداخته ای سازه بهينه سازی از استفاده با فوالدی های قاب

زینيزوسکی و .است شده بررسی پيشرونده گسيختگی در ارزیابی امکان رخداد خطی غير دیناميکی و خطی غير خطی، استاتيکی تحليل

1 Progressive Collapse 2 Ronan Point 3 General Service Administration 4 Department of Defence 5 American Society of Civil Engineers 6 American Concrete Institute 7 Alternate Path Method 8 Szyniszewski 9 Jinkoo 1 0 Park and Kim 1 1 welded Unreinforced Flange-Bolted Web 1 2 Reduced Beam Section 1 3 Welded Cover Plate Flange 1 4 First-Order Second-Moment Method 1 5 Liu

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

88 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

بررسی طبقه چند فوالدی سازه های در المانهایرا به روش جریان انرژی فوالدی قابهای ی پيشرونده گسيختگی 2012در سال 16کرواتامر

با استفاده از روشهای استاتيکی و دیناميکی خطی و غير خطی امکان رخداد گسيختگی پيشرونده 2012. هادیانفرد و واسق در سال ]9[کردند

مجدد در توزیع کمتری المانهای از کمتر ارتفاع با فوالدی های سازهدر قابهای فوالدی را بررسی کردند. آنها در این مطالعه نتيجه گرفتند که

را در فوالدی قابهای رفتار 2012مروری و حدیدی در سال . ]10[ است کمتر رونده پيش گسيختگی مقابل در آنها ظرفيت وند برخوردار بار

و 5 بعدی سه سازه های ، UFCدستورالعمل به اشاره با تحقيق این در .کردند بررسی غيرخطی دیناميکی روش به پيشرونده گسيختگیمقابل

بررسی ستون مجاور دو و ستون تک حذف به مربوط زمانی تاریخچه پاسخهای و است شده تحليل غيرخطی دیناميکی به روش طبقه 25

17. رویروی]11[ است شده بررسی المانها پس از حذف ستون لنگر خمشی و محوری نيروی ، عمودیهای جابجایی در این تحقيقاست. شده

در . ]12[ پرداختند آتش یحرارتاعمال بار تحت والدیف های سازه ی پيشرونده فروریزش امکان وقوع بررسی به 2012و همکاران در سال

نسبت با قابهای مهاربندیکه نشان می دهد است یافته توسعه ارزیابی رخداد فروریزش پيشرونده دیناميکی -استاتيکی روش یک تحقيق این

از جلوگيری به عنوان روشی برای مهاربندی را تحمل نموده اند. در این مطالعه سيستم باالتری یهادما بزرگتر تير طعامق و کم بارگذاری

محلدر کوچکتر عمودی های شکل تغيير به عنوان عاملی برای کاهش قاب باالی جانبی سختی و بيان شده است هاقاب ی پيشرونده گسيختگی

هستند مایل آنها ستونهای که را هایی سازه در پيشرونده گسيختگی 2013در سال 18شده است. کيم و جونگبيان شده تخریب های ستون

تحليل های تحت ی آنها پيشرونده خرابیو بودند شده طراحی مورب های شبکه با ساختاری با نظر مورد های سازه. ]13[را بررسی کردند

𝑝این تحقيق اثر در .است گرفته قرار بررسی مورد خطی غير استاتيکی و دیناميکی − به عنوان پارامتری مهم در ارزیابی رخداد گسيختگی ∆

تحت را فوالدی خمشی قابهای در پيشرونده گسيختگی 2013پيشرونده در این سازه ها بيان شده است. توکلی و رشيدی الشتی در سال

کنترل و طراحی ای لرزه نامه های آئين ضوابط اساس بر که است قابهایی رفتار بررسی مطالعه . هدف این]14[ کردند بررسی بارگذاری جانبی

در سازه های مورد . است شده بعدی انجام سه و بعدی دو دهانه 6و 4 با طبقه 15 و 5 های سازه 19آور پوش تحليل منظور این به .اند شده

زلزله وقوع حتی و نقليه وسایل برخورد ساختمان، در انفجار کوچک از ناشی اوليه در ستونها که می تواند خرابی فرض مطالعه، با این نظر

تاثير خسارت ،الستيکپ مفاصل تشکيل ی نحوه و آور پوش نمودارهای بررسی با .است شده انجام رپوش آو تحليل باشد، گذشته در هایی

بعدی سه های مدل که دهد می نشان این تحقيق نتایج .است شده بررسی روندهپيش گسيختگی مقابل در ساختمانها مقاومت در اوليه های

ستون حذفاین تحقيق عنوان شده است که سازه ها در مقابل در .می دهند نشان المانها حذف و پایه برش کاهش به بيشتری حساسيت

شده بررسی ها المان انواع حذف و طبقات تعداد تاثير پژوهش این در. دهند می گوشه نشان ستون حذف به نسبت بيشتری استحکام ميانی

.دادند طبقه انجام یک ساختمان زشفروری احتمال روی اوليه خرابی تاثير ی زمينه در ای مطالعه 2013ناطقی و پارسائی قرد در سال .است

سایر به خرابی این زلزله وقوع اثر در است باشد، ممکن داشته وجود ای اوليه نقص نظر مورد ی سازه در که صورتی در تحقيق، این مطابق

دهد رخ طبقات تعداد از صرفنظر ساختمانها همه در تواند می زلزله وقوع از ناشی ی روندهپيش خرابی .یابد سازه گسترش کل حتی و المانها

های ساختمان در 20هگزاگرید ساختاری جدید سيستمی پيشرونده گسيختگی ارزیابی به 2014. مشهدی علی و خيرالدین در سال ]15[

ن ساختار. ایدر ارتفاع سازه ایجاد می شود محيطیضلعی های شش با توسعه ی است که ای لوله سيستم یک هگزاگرید. ]16[ پرداختند بلند

مقاوم سيستم که طبقه 48 و28 ساختمان دو مطالعه این در. کند می عمل و جانبی ثقلی بارهای برابر در موثر مقاوم سيستم یک عنوان به

خطی غير و دیناميکی استاتيکی روش دو با پيشرونده گسيختگی .است بوده نظر مد است، شده طراحی باد نيروی با مقابله جهت آنها جانبی

این و باشد می دارا را نيرو مجدد توزیع پتانسيل کافی اندازه به هگزاگرید سيستم که دهد می داده نشان ها تحليل تایج. ناست شده ارزیابی

اجزای تعيين و به قضاوت 2014در سال 21از خود نشان داده است. توو و ژائو پيشرونده گسيختگی درمقابل توجهی قابل مقاومت ساختمانها

شده مشخص نظر مورد ی آرمه بتن کليدی ساختمانهای المانهای ابتدا. در این تحقيق ]17[ پرداختند پيشرونده گسيختگی رخداد در کليدی

حالتحرانی ترین و ب بررسی المانها سایر رفتار حالت این در شده اند. حذف های گوناگون ترتيب به مختلف های محل از ستونها سپس اند و

1 6 Krauthammer 1 7 Ruirui 1 8 Kim and Jung 1 9 Pushover Analysis 2 0 hexagrid 2 1 Tu and Zhao

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 89

. حسينی نماید می مشخص را کليدی المانهای نقش دهد و می نشان را ستون حذف بحرانی مسيرهای تحقيق این نتایج .است شده ارائه ممکن

از پژوهش این در. ]18[ پرداختند پيشرونده گسيختگی برابر در فوالدی خمشی قابهای پذیری آسيببررسی به 2014و همکاران در سال

غير دیناميکی تحليل روشبه طبقه 10 خمشی فوالدی قاب پذیری آسيب مطالعه این در .است شده استفاده GSA و UFC های دستورالعمل

.است کرده فراهم را پيشرونده گسيختگی رخداد امکان سازه این در گوشه ستون حذف. است شده نجاما DOD نامه آئين به توجه با و خطی

سازه های سه بعدی بتنی ی روندهانجام شده است، گسيختگی پيش 2015کریميان و همکارن در سال دیگری که توسط ی اساس مطالعهبر

بتنی در دو حالت ی طبقه 12و 9، 6ساختمانهای ی پيشرونده گسيختگی در این مطالعه. ]19[ با نامنظمی در پالن بررسی شده است

شده است. زلزله بررسیتحت جرم بدون و با خروج از مرکزیت

هدف از تحقيق حاضر ارزیابی نقش شکل پذیری، سختی و مقاومت المانها در مقابل رخداد گسيختگی پيشرونده ی قابهای خمشی

)مبحث دهم مقرارات ملی ساختمان( سه نوع قاب خمشی طراحی سازه های فوالدیی آئين نامه .فوالدی تحت اثر حذف ستون می باشد

22قاب خمشی فوالدی معمولی . این قابها به ترتيب با عناوین]20[است نمودهفوالدی را با شکل پذیری های کم، متوسط و زیاد معرفی

)FROM( ،23قاب خمشی فوالدی متوسط)FRIM( 24و قاب خمشی فوالدی ویژه )SMRF( روشی 2002ایبارا و همکاران در سال . ندبيان شده ا

𝑃 جهت ارزیابی فروریزش سيستمهای ساز ه ای با در نظر گرفتن اثر توام − .]21[و کاهندگی مقاومت و سختی المانها پيشنهاد کردند ∆

سه خطی مدلبا در نظر گرفتن کاهندگی مقاومت و سختی المانها تحت بارهای سيکلی و دیناميکی، ،2005در سال و همکاران 25ایبارا26)IMK( در تحقيق حاضر مدلهای سازه ای بر اساس رفتار سه .]22[کاربرد گسترده ای در تحقيقات مختلف داشته است د که را ارائه کردن

ایجاد 2011و 2010، 2009در سالهای 27حاصل از نتایج آزمایشگاهی مطالعات ليگنوس و کراوینکلر و پارامترهای کاهندگی IMKخطی

. با توجه به تفاوت نگرش آئين نامه ها در طراحی سازه هائی با شکل پذیری های زیاد، متوسط و کم، ارزیابی رفتار ]23،24،25[ه است شد

ل از بار ثقلی می تواند تفسيرهای متفاوتی از رفتار این سازه ها ایجاد نماید.آنها تحت رخداد حذف ستون و ميزان خرابی های حاص

ارائه ی مدل ها -2

ی قاب خمشی معمولی، متوسط و ویژه )معادل شکل پذیری های کم، طبقه با سيستمها 5فوالدی ی سازه یک در این مطالعه

شده است چهارم طراحی ویرایش 2800و استاندارد)مبحث ششم و دهم مقرارت ملی( ی داخلی بر اساس آئين نامهمتوسط و زیاد(

بار مرده ی طبقات .ه استشد در نظر گرفته متر 3متر و ارتفاع طبقات نيز 5، عرض دهانه ها 3تعداد دهانه ها در هر طرف . ]26،27،28[

275م فوالد تنش تسلي. گردیده استکيلوگرم بر متر مربع لحاظ 150و 200کيلوگرم بر متر مربع و بار زنده ی طبقات و بام به ترتيب 600

توسطو مویژه ضوابط مربوط به چشمه ی اتصال قاب های خمشی .ه استشدمگاپاسکال لحاظ 200000 فوالد مگاپاسکال و مدل االستيسيته

بعدی سهنمای 1شکل .ه استگردیدتير ضعيف در قاب خمشی ویژه بررسی -ضوایط مربوط به برقراری اصل ستون قوی ه است وشدکنترل

ی مقاطع طراحی شده 1. جدول شده است، یک قاب ميانی از سازه ی مورد نظر استخراج منظور انجام تحليل ها به را نشان می دهد. زهسا

،ليگنوس و کراوینکلرتوسط 28HSSستونهای و H جه به آزمایش های مختلف برای تيرهایبا توهد. نشان می درا قابسه تيرها و ستونهای

مدل سه خطی اصالح 2شکل . ]24،29،30 [ ارائه شده است IMKمدل اصالح شده ی برای پارامترهای ی مبتنی بر نتایج آزمایشگاهیروابط

رخش چ θc اوج، لنگر Mc تسليم، لنگر Myچرخش تسليم، θyسختی ارتجاعی،Ke مذکور، بعارا نشان می دهد. بر اساس من IMKی شده

مقدار چرخش نهائی چرخش نهائی می باشد. θuرفيت چرخش پالستيک پس از نقطه ی اوج و ظ θpcرفيت چرخش پالستيک،ظ θpاوج،

ستون ،دو انتهای المانهای تيراین تحقيق در در . ]25و29[پيشنهاد شده است 0.06نيز بر اساس مطالعات آزمایشگاهی منابع مذکور مقدار

المانها با رفتار االستيک و خود شده استاستفاده غير خطیاز فنرهای پيچشی به منظور لحاظ کردن رفتار و یک گوشه ی چشمه ی اتصال

2 2 Ordinary Moment Resisting Frame 2 3 Intermediate Moment Resisting Frame 2 4 Special Moment Resisting Frame 2 5 Ibara 2 6 Ibara Medina Krawinler 2 7 Lignos and Krawinkler 2 8 Hollow Structural Section

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

90 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

چشمه .ه استیافتمراجع فوق اختصاص پارامترهای با IMKرفتار مدل اصالح شده ی ها، تيرها و ستون مفاصل پالستيکبه .مدل شده اند

رفتار سه خطی همچنين 2 شکل. ]31[شده است سازی مدل 4الی 1 مطابق روابط ،29گوپتا و کراوینکلر ی اتصال نيز بر اساس مطالعه ی

پيشنهادی نشان می دهد.بر اساس روابط را اتصال ی چشمه

Vy = 0.55 Fydctp (1)

Vp = Vy (1 +3bctcf

2

dbdctp) (2)

γy =Fy

√3G (3)

γp = 4γy (4)

در این تحقیق مورد نظر ی طبقه 5 فوالدی سازه ی: 1شکل

طبقه 5 هایمقاطع طراحی تیرها و ستونهای قاب میانی سازه : 1جدول

SMRF IMRF OMRF موقعيت و نوع المانها

IPE360 IPE400 IPE450 طبقه اول تير

HSS 330x330x15 HSS 300x300x12 HSS 320x320x20 ستون

IPE360 IPE400 IPE450 طبقه دوم تير

HSS 330x330x15 HSS 300x300x12 HSS 320x320x20 ستون

IPE330 IPE400 IPE450 طبقه سوم تير

HSS 290x290x12 HSS 280x280x12 HSS 260x260x10 ستون

IPE330 IPE360 IPE400 طبقه چهارم تير

HSS 290x290x12 HSS 260x260x12 HSS 260x260x10 ستون

IPE300 IPE360 IPE360 طبقه پنجم تير

HSS 270x270x10 HSS 260x260x12 HSS 240x240x10 ستون

مدول 𝐺 ضخامت بال ستون،𝑡𝑐𝑓 ضخامت جان، 𝑡𝑝پهنای بال ستون، 𝑏𝑐عمق ستون، 𝑑𝑐تنش تسليم فوالد، 𝐹𝑦در روابط فوق

پارامتر سخت شدگی کرنشی است که ∝ مشخص شده اند. 2تغيير شکل برشی می باشد. سایر پارامترها در شکل γنيروی برشی و 𝑉برشی،

533با ارتفاع کمتر از Hمدل کاهندگی تير های پارامترهای ، ]24،30[بع امطابق من. ]31[ گردیددرصد لحاظ 3مقدار آن در این تحقيق

می باشد. 7الی 5نيز مطابق روابط ميليمتر

2 9 Gupta and Krawinkler

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 91

𝜃𝑝 = 0.0865 (h

𝑡𝑤)

−0.365

(𝑏𝑓

2𝑡𝑓)

−0.140

(L

d)

0.340

(.𝐶1𝑈𝑛𝑖𝑡d

533)

−0.721 (

𝐶2𝑈𝑛𝑖𝑡Fy

355)

−0.230

(5)

𝜃𝑃𝑐 = 5.63 (h

𝑡𝑤)

−0.565 (

𝑏𝑓

2𝑡𝑓)

−0.800

(𝐶1𝑈𝑛𝑖𝑡d

533)

−0.280 (

𝐶2𝑈𝑛𝑖𝑡.Fy

355)

−0.430 (6)

Ʌ =𝐸𝑡

𝑀𝑦= 495 (

𝑡𝑤)

−1.34

(𝑏𝑓

2𝑡𝑓)

−0.595

(𝐶2𝑈𝑛𝑖𝑡𝐹𝑦

355)

−0.360

(7)

]31 [ رفتار سه خطی چشمه اتصالو ]22وIMK ]15 بر اساس مدل اصالح شده ی : نمودار کاهندگی سه خطی 2شکل

لستون و چشمه ی اتصا ،المانهای تیر مفاصل پالستیک تعریف شده درمدل قاب میانی سازه ی مورد نظر با :3شکل

است.ارائه شده 10الی 8روابط HSSبرای ستون های ، ]29 [همچنين مطابق مرجع

𝜃𝑝 = 0.614 (D

t)

−1.05

(1 −N

𝑁𝑦)

1.18

(C𝐹𝑦

380)

−0.11

(8)

𝜃𝑝𝑐 = 13.82 (𝐷

t)

−1.22

(1 −N

𝑁𝑦)

3.04

(C𝐹𝑦

380)

−0.15

(9)

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

92 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

Ʌ =𝐸𝑡

𝑀𝑦= 3012 (

𝐷

𝑡)

−2.49

(1 −𝑁

𝑁𝑦)

3.51

(𝐶𝐹𝑦

380)

−0.20

(10)

نيروی محوری 𝑁ضخامت جان، 𝑡𝑤 پهنای جان، 𝑏𝑓 عمق جان، ℎارتفاع مقطع، 𝑑ضخامت جان، 𝑡𝑓طول المان، 𝐿در روابط فوق

,𝐶 نيروی محوری تسليم ستون می باشد. 𝑁𝑦ستون و 𝐶1𝑢𝑛𝑖𝑡, 𝐶2𝑢𝑛𝑖𝑡 بر حسب پارامترها در صورتی که ابعادپارامترهای تبدیل واحد هستند و

mm وMPa پارامتربرابر با یک خواهد بود. مقادیر آنها باشند𝐷 ستون و بعد 𝑡 باشد.ضخامت ستون می 𝐸𝑡 ظرفيت اتالف انرژی هيسترتيک

ستونهایروابط پيشنهادی درليگنوس و کراوینکلر مطابق مطالعه ی ظرفيت دوران تجمعی المان می باشد. لنگر تسليم المان و 𝑀𝑦المان،

HSS ، 275 مقدار تنش تسليم 𝑀𝑝𝑎 ≤ 𝐹𝑦 ≤ 500 𝑀𝑝𝑎𝑠 18و ≤𝐷

𝑡 ≤ .]32[بوده است 100

صحت سنجی مدل سازی -3

4. در این اتصال ]33[ را تحت بار سيکلی بررسی کردندفوالدی رفتار یک اتصال تير به ستون 1995ال در س 30شانموگام و تينگ

متر بوده است. تيرها در هر چهار طرف 1 نيز متر و طول ستون 1.5متصل شده است. تيرها دارای طول HSSبه ستون مرکزی Iتير با مقطع

رایانه سازی شبيه به منظور 4TC1 آزمایشگاهی شده بودند. در این تحقيق مدلداده شکل به ستون ميانی جوش Tتوسط سخت کننده های

2نشان می دهد. جدول و دستگاه آزمایش را اتصال مورد نظر مدل 4. شکل ]34[ انتخاب شده است EESSpenO 312.5.0ای توسط نرم افزار

پالستيک در دو متمرکز سازی تيرها از المانهای االستيک با فنرهای ن می دهد. به منظور مدلاجزئيات اتصال و ویژگيهای مصالح را نش 3و

استفاده آن بعدی از مدل دو اتصال،قارن تبوده است. با توجه به IMK سه خطی استفاده شده است. مصالح اختصاص یافته به فنرها مدلانتها

و نتيجه ی حاصل از صحت سنجی را نشان می دهد. همانطور که رایانه ایمدل 5شکل برابر شده است. است و در انتها بار وارده دو شده

مرجع دارد. ی مالحظه می گردد نتایج این تحقيق تطابق خوبی با مطالعه

] 33[ : دستگاه آزمایش و نمونه ی مورد نظر جهت صحت سنجی در این مطالعه 4شکل

] 33[ : مشخصات هندسی اتصال مورد نظر 2جدول

ابعاد سخت کننده ) ميليمتر(

ميلی متر طول200

نمونه ابعاد ستون ) ميليمتر( ابعاد تير)ميليمتر(

127×76 254×102×22.32 200×200×12 4CT1

] 33[ مختلف اتصال مورد نظرمصالح فوالدی اجزائ . مشخصات 3جدول

3 0 Shanmugam and Ting 3 1 Open System for Earthquake Engineering Simulation

نمونه ی مورد آزمایش مدول یانگ مقاومت تسليم

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 93

: مدل شبیه سازی شده ی رایانه ای و نتیجه ی صحت سنجی 5شکل

نتایج تحلیل -4

شده انجام )بار جانبی افزاینده ی استاتيکی( 32شکل پذیری قابهای مورد نظر، تحليل های استاتيکی غير خطیبه منظور ارزیابی

که به لحاظ مقاومت جانبی و سختی، سه قاب شرایط با تغيير ضخامت مقاطع و سعی و خطا، طرح نهائی المانها طوری تعيين شده است .است

سه قاب را نشان می دهد. بر نمودارهای تحليل استاتيکی غير خطی 6مشابهی داشته باشند و اختالف اساسی آنها شکل پذیری باشد. شکل

بدست 6.3و 4.2، 2.3به ترتيب این شکلشکل پذیری سه قاب خمشی معمولی، متوسط و ویژه از نمودارهای AFEM 33دستورالعملاساس

بر جابجائی انتهای رفتار خطی در درصد مقاومت جانبی 80ساس این دستورالعمل، جابجائی در در محاسبه شکل پذیری بر ا .]35[می آید

می شود.مدل دو خطی تقسيم

3 2 Non-Linear Static Analysis 3 3 Federal Emergency Management Agency

(× 1000نيوتن بر ميليمتر مربع ) نيوتن بر ميليمتر مربع

ستون 200 303

بال تيرها 200 302

جان تيرها 200 312

بال سخت کننده 200 279

کننده جان سخت 200 285

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

94 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

ویژه متوسط و خمشی معمولی، های قاب استاتیکی غیر خطیتحلیل نمودارهای :6شکل

ی در نظر سناریوی مختلف شامل حذف ستونهای کناری و ميان 10قاب تحت اثر حذف ناگهانی ستون، 3بررسی رفتار به منظور

ن در ثانيه ی ثانيه انجام شده است. حذف ستو 10گرفته شده است. تحليل تمامی سناریوها به روش دیناميکی غير خطی و در مدت زمان

ا الزم نمی را نشان می دهد. با توجه به تقارن سازه حذف سایر ستون ه C10الی C1ده سناریوی 7اول تحليل صورت گرفته است. شکل

باشد.

سناریوهای مختلف حذف ستون در قابهای خمشی معمولی، متوسط و ویژه: 7شکل

ثانيه نشان می دهد. مالحظه می شود 10را برای سه قاب خمشی در مدت زمان C1جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی 8شکل

که بيشترین جابجائی عمودی مربوط به قاب خمشی ویژه می باشد. کمترین جابجائی عمودی نيز مربوط به قاب خمشی معمولی می باشد.

نشان می دهند. C10الی C2ربوط به جابجائی عمودی محل حذف ستون را در سناریوهای نمودارهای م 17الی 9اشکال

0

200

400

600

800

1000

1200

0 20 40 60 80 100 120

ه پای

ش بر

وت ني

لوکي

)

(سانتی متر) جابجائی در تراز بام ساره

OMRF

IMRF

SMRF

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 95

C1: جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی 8شکل

C2 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 9شکل

C3 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 10شکل

C3 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 10شکل

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

96 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

C4 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 11شکل

C5 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی: 12شکل

C6 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی: 13شکل

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 97

C7 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 14شکل

C8 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی: 15شکل

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

98 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

C9 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 16شکل

C10 جابجائی عمودی محل حذف ستون در سناریوی : 17شکل

جابجائی های عمودی محل حذف ستونهای گوشه در مقایسه با ستونهای ميانی بزرگتر نشان می دهد 17الی 8همانطور که اشکال

پيش آمده است. مطابق این اشکال ارتعاشات ناشی از حذف ستونهای ميانی جزئی و در ستونهای C9بحرانی ترین شرایط در سناریوی است و

در متصل به چشمه ی اتصال محل حذف ستون مودار لنگر دوران فنر پيچشی انتهای سمت راست تير ن 18شکل گوشه محسوس است.

را نشان می دهد. C9سناریوی

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 99

C9 وران فنر پیچشی انتهای سمت راست تیر طبقه ی نهم در سناریوید-نمودار لنگر : 18شکل

متمرکز مفصل پالستيکهر سه پيچشی پالستيک، فنرهایهمانطور که مالحظه می شود بر اساس رفتار سه خطی معرفی شده به

يک و سایر مشخصات با توجه به ضعيف تر بودن المان تير ) کوچکتر بودن ممان اینرسی، اساس مقطع پالستوارد حيطه ی غير خطی شده اند.

صالح در انتهای افت مقاومت می باشد. کمتر از سایر قابها ماوليه ی مفصل این قاب ی تسخهندسی( در قاب خمشی ویژه، در این سناریو،

را C9وران مفصل پالستيک ستون مجاور سناریوی د-نمودار لنگر 19الستيک در این قاب مشاهده می شود. شکل دوران مفصل پ-رفتار لنگر

نشان می دهد.

C9 ران فنر پیچشی ستون طبقه ی پنجم در سناریویدو-نمودار لنگر : 19شکل

نشان می دهد رفتار مفاصل پالستيک این ستون در هر سه قاب خطی است. البته دوران ایجاد شده در 19همانطور که شکل

قابها رعيت مورد نظر در قاب خمشی معمولی بيشتر از متوسط می باشد و دوران مفصل پالستيک این ستون در قاب خمشی ویژه از سایقمو

20شکل .شی ویژه در مقایسه با سایر قابها می باشدندسی ستونهای قای خمکمتر است. این مساله به دليل بزرگتر بودن مشخصات ه

را نشان می دهند. C9دوران فنرهای پالستيک تعریف شده در چشمه های اتصال متصل به ستون حذف شونده در سناریوی -نمودارهای لنگر

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

100 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

ب خمشی ویژه و کمترین تغيير شکلهای برشی مربوط همانطور که مالحظه می شود بيشترین تغيير شکلهای برشی این مفصل مربوط به قا

به قاب خمشی معمولی می باشد.

C9 وران فنر پیچشی چشمه ی اتصال متصل به ستون حذف شونده در سناریوید-نمودار لنگر : 20شکل

نشان داده شده 34دوران المانهانحوه ی تعریف و محاسبه ی 21به منظور ارزیابی رفتار قابها با رویکرد آئين نامه ای، مطابق شکل

تعریف می 21پارامترهای این رابطه بر اساس شکل .قابل محاسبه است 11دوران المانها مطابق رابطه ی ،FEMAاست. مطابق دستورالعمل

.]36[شود

θ =∆

𝐿 (11)

]FEMA ]36دستورالعمل . تعریف دوران المان بر اساس 21شکل

پيشنهاد شده 13برای ستونها رابطه ی .محاسبه می شود 12دوران تسليم تيرها بر اساس رابطه ی ،FEMAدستورالعمل مطابق

:]36[است

3 4 Chord Rotations

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 101

𝜃𝑦 =𝑍𝐹𝑦𝑒𝑙𝑏

6𝐸𝐼𝑏 (12)

𝜃𝑦 =𝑍𝐹𝑦𝑒𝑙𝑐

6𝐸𝐼𝑐(1 −

𝑃

𝑃𝑦𝑒) (13)

ول االستيک فوالد، مدE طول تير، 𝑙𝑏 تنش تسليم موثر، 𝐹𝑦𝑒 اساس مقطع پالستيک، Zدوران تسليم المان، 𝜃𝑦 در روابط فوق

𝐼𝑏 ،ممان اینرسی مقطع تير 𝑙𝑐 ،طول ستون 𝐼𝑐 ،ممان اینرسی مقطع ستون P نيروی محوری ستون و 𝑃𝑦𝑒مورد تسليم حد محوری نيروی

را در کنترل رخداد گسيختگی پيشرونده بيان می UFC2009و GSA2003پيشنهادات دستورالعمل های 4جدول ستون می باشد. در انتظار

و سطح عملکرد مجاز این المانها را بر اساس GSA2003. این جدول بيشترین دوران مجاز تيرها و ستونهای فوالدی را بر اساس ]1،2[کند

.]14،18[ارائه ی کند. مطالعات مختلفی بر اساس این معيارها در ارزیابی فروریزش پيشرونده انجام شده است UFC2009دستورالعمل

]1،2[ داد گسیختگی پیشروندهدر کنترل رخ UFC2009و GSA2003 دستورالعمل های پیشنهادات: 4جدول

عضو GSA 2003دوران ) رادیان( UFC2009دوران ) رادیان( سطح عملکرد

CP 0.21 تيرهای فوالدی LS 0.21 ستونهای فوالدی

دوران تسليم و سطوح عملکرد تيرها و ستونهای مختلف قابهای مورد نظر را نشان می دهد. مقادیر این جداول بر اساس 6و 5جداول

و ممانعت )LS( 36ایمنی جانی، )IO( 35. در این جدول از سطوح عملکرد استفاده ی بالوقفه]36[بدست آمده است FEMAدستورالعمل

.]36[استفاده شده است )CP( 37فروریزش

العهطقابهای مورد ممختلف سطوح عملکرد تیرهای دوران معادل دوران تسلیم و : 5جدول

CP LS IO 𝜃𝑦 مقاطع تير

0.0569 0.0426 0.0063 0.0063 IPE450

0.570 0.0427 0.0071 0.0071 IPE400

0.0631 0.0473 0.0078 0.0078 IPE360

0.0688 0.0516 0.0086 0.0086 IPE330

0.0757 0.0568 0.0094 0.0094 IPE300

3 5 Immediate Occupancy 3 6 Life Safety 3 7 Collapse Capacity

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

102 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

سطوح عملکرد ستونهای مختلف قابهای مورد مطالعهدوران معادل دوران تسلیم و : 6جدول

CP LS IO 𝜃𝑦 مقاطع ستون

0.0149

0.0141

0.0018

0.0045

HSS 320x320x20

0.0142

0.0134

0.0017

0.0043

HSS 330x330x15

0.0155

0.0147

0.0018

0.0047

HSS 300x300x12

0.0161

0.0152

0.0019

0.0049

HSS 290x290x12

0.0167

0.0158

0.0020

0.0050 HSS 280x280x12

0.0179

0.0169 0.0020 0.0052 HSS 270x270x10

0.0180

0.0171 0.0022 0.0054 HSS 260x260x12

0.0179

0.0169

0.0021

0.0054 HSS 260x260x10

0.0195 0.0184 0.0023 0.0059 HSS 240x240x10

با توجه به اینکه دوران فنرهای پيچشی پالستيک دوران المانهای تير متصل به چشمه ی اتصال محل حذف ستون را نشان می دهد. 7جدول

در دو انتهای ستونهای مختلف تحت همه ی تحليل ها کمتر از دوران تسليم مقاطع مربوطه بوده است لذا فقط خروجی های تيرها ارائه شده

طول تير می باشد.𝑙 جدول برآورد شده است. در این UFCو GSAاست. مالحظه می شود در همه ی سناریوها شرایط دستورالعمل های

UFC2009و GSA2003کنترل رفتار قابهای مورد نظر در سناریوهای مختلف حذف ستون مطابق دستورالعملهای : 7جدول

UFC

GSA

SMRF IMRF OMRF

PL سناریو

𝜃 =∆

𝑙

∆(𝑐𝑚) PL 𝜃 =

𝑙

∆(𝑐𝑚)

38PL 𝜃 =

𝑙

∆(𝑐𝑚)

GOOD GOOD LS 0.025 12.7 LS 0.020 10.0 LS 0.017 8.7 C1

GOOD GOOD LS 0.013 6.9 LS 0.010 5.2 LS 0.007 3.6 C2

GOOD GOOD LS 0.028 14.4 LS 0.021 10.7 LS 0.019 9.9 C3

GOOD GOOD LS 0.015 7.6 LS 0.010 5.4 LS 0.009 4.7 C4

GOOD GOOD LS 0.032 16.3 LS 0.023 11.6 LS 0.023 11.6 C5

GOOD GOOD LS 0.012 6.0 LS 0.011 5.6 LS 0.009 4.5 C6

GOOD GOOD LS 0.027 13.9 LS 0.023 11.9 LS 0.017 8.6 C7

GOOD GOOD LS 0.019 9.6 LS 0.013 6.7 LS 0.014 7.0 C8

GOOD GOOD LS 0.047 23.7 LS 0.026 13.2 LS 0.038 19.0 C9

GOOD GOOD LS 0.024 12.3 LS 0.014 7.4 LS 0.021 10.5 C10

حداکثر جابجائی عمودی موقعيت های محل حذف ستونهای کناری و ميانی در سه قاب را نشان می دهد.. 22شکل

3 8 Performance Level

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 103

\\

: حداکثر جابجائی عمودی موقعیت های محل حذف ستونهای کناری و میانی در سه قاب 22شکل

نشان می دهد جابجائی عمودی محل حذف ستون های کناری بيش از ستونهای ميانی است. این موضوع 22همانطور که شکل

بحرانی تر شدن شرایط پایداری سازه را در صورت حذف ستون کناری نسبت به ستون داخلی نشان می دهد. همچنين مالحظه می شود که

ت. قاب خمشی معمولی کمترین جابجائی عمودی را دارد. قاب خمشی متوسط ميزان این جابجائی در قاب خمشی ویژه بيش از سایر قابها اس

نيز در بعضی طبقات جابجائی بيشتری را در مقایسه با قاب خمشی معمولی نشان می دهد. با توجه به شکل پذیری زیاد قاب خمشی ویژه به

تحت بارهای ثقلی ضروری نمی باشد. به عبارتی نظر می رسد فراهم کردن شکل پذیری بر عکس نياز رفتار لرزه ای، در خرابی های

نسبت 23درگسيختگی پيشرونده ی ناشی از خرابی اعضای کليدی سازه، مقاومت باالی سایر المانها در پایداری سازه موثرتر می باشد. شکل

دهد. مالحظه می شود که در جابجائی عمودی ناشی از حذف ستون گوشه را نسبت به حذف ستون ميانی در طبقات مختلف قابها نشان می

ام 4برابر جابجائی در اثر حذف ستون ميانی می باشد ولی در دو طبقات 8/1طبقات اول تا سوم جابجائی در اثر حذف ستون گوشه بيش از

ام این نسبت کمتر است. 5و

حذف ستون گوشه نسبت به حذف ستون میانی در طبقات مختلف قابها ناشی ازنسبت جابجائی عمودی : 23شکل

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

104 105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه

نتیجه گیری -5

زیاد(متوسط و کم،شکل پذیری های ) ویژه، متوسط و معمولیقاب خمشی های طبقه با سيستم 5 ی فوالدی در این مطالعه سازه

شد.ایجاد OpenSEES 2.5.0با استخراج قاب ميانی سازه، مدل غير خطی هر سه قاب در نرم افزار گردید.مطابق آئين نامه های داخلی طراحی

و پارامترهای رفتار غير خطی آنها بر اساس نتایج آزمایشگاهی سایر محققين در گردیدپالستيک استفاده در انتهای المانها از مفاصل متمرکز

قاب تحت شرایط رخداد گسيختگی پيش رونده از تکنيک حذف ستون استفاده شد. در یک بازه به منظور ارزیابی رفتار سه .نظر گرفته شد

ی زمانی ده ثانيه که حذف ستون در ثانيه ای اول آن صورت گرفت، ده سناریوی مختلف برای ارزیابی رفتار قابها تعریف شد. با بررسی نتایج

بدست آمده موارد زیر قابل بيان است:

ئی عمودی بيشتر محل حذف ستونهای کناری نسبت به ستونهای داخلی، حذف ستونهای کناری شرایط با توجه به جابجا -

بحرانی تری را برای قاب ها ایجاد کرد. نسبت جابجائی عمودی در محل حذف ستون گوشه به ستون داخلی در سه طبقه ی

بود. 1.9الی 1.2و در دو طبقه ی انتهائی در بازه ی 7/2تا 8/1اول در محدوده ی

هيچ کدام از قابها شرایط رخداد گسيختگی پيشرونده را پيدا نکردند. UFCو GSAبه لحاظ دستورالعمل های -

با توجه به تغيير شکلهای بيشتر در قاب خمشی ویژه نسبت به سایر قابها در اثر حذف ستونهای مختلف، پتانسيل رخداد -

خمشی متوسط و معمولی ارزیابی گردید. این مورد می تواند به دليل گسيختگی پيشرونده در این قاب بيش از قاب های

-نگرش متفاوت در طراحی قاب خمشی ویژه در مقایسه با قابهای خمشی متوسط و معمولی باشد. برقراری اصل ستون قوی

ماید.تير ضعيف می تواند رفتاری متفاوت از سازه در مقابل خرابی های ناشی از بار ثقلی دیناميکی ایجاد ن

به نظر می رسد تامين شکل پذیری با نگرش ایجاد مفاصل پالستيک در تيرها، با وجود موفقيت در مقاوم سازی و بهسازی -

لرزه ای در رخدادهائی نظير گسيختگی پيشرونده تحت بارهای ثقلی موثر نمی باشد و حتی می تواند امکان رخداد آن را

س از ایجاد آسيب اوليه در آن می تواند در جلوگيری از وقوع این رخداد موثرتر افزایش دهد. مقاومت و سختی بيشتر سازه پ

باشد.

مراجع[1] U. S. General Services Administration. (2003). Progressive collapse analysis and design guidelines for new federal office

building and major modernization projects, Washington, DC. [2] Department of Defence (DOD). (2010). unified facilities criteria (UFC): Design of structures to resist progressive collapse,

Washington (DC). [3] ASCE 7-05 (2005). Minimum design loads for buildings and other structures. American Society of Civil Engineers

(ASCE).

[4] Building Code Requirements for Structural Concrete ACI 318-05 and Commentary-ACI 318R-05, (2005). American

Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan.

[5] Szyniszewski, S. (2009). Probabilistic approach to progressive collapse prevention. Structures 2009: Don’t Mess with

Structural Engineers, ASCE, 2836-2843.

[6] Jinkoo, J., Lee, Y. and Choi, H. (2009). Progressive Collapse resisting capacity of braced frames. The Structural Design

of Tall and Special Buildings.

[7] Park, J. and Kim, J. (2010). Fragility analysis of steel moment frames with various seismic connections subjected to

sudden loss of a column”, Engineering Structures, 1547-1555.

[8] Liu, M. (2011). Progressive collapse design of seismic steel frames using structural optimization. Journal of

Constructional Steel Research, 322–332.

[9] Szyniszewski, S. and Krauthammer, T. (2012). Energy flow in progressive collapse of steel framed buildings. Engineering

Structures, 142–153.

[10] Hadianfard, M.A. and Wassegh, M. (2012). Linear and nonlinear analysis of progressive collapse for seismic designed

steel moment frames. 14th international Conference on Community in Civil and Building Engineering.

[11] Morouri, S. and Hadidi, A. (2012). Assessment the behaviour of 3D steel moment frames subjected to progressive

collapse by nonlinear dynamic procedure. Trends in Advanced Science and Engineering.

نجمن مهندسی سازه ایرانا صاحب امتیاز

105تا 85، صفحه 1397، سال 3شماره ، 5مهندسی سازه و ساخت، دوره پژوهشی –علمی نشریه 105

[12] Ruirui, S., Zhaohui, H. and Ian, B. (2013). Progressive collapse analysis of steel structures under fire conditions. PhD

Research Student, Department of Civil and Structural Engineering, the University of Sheffield, Sheffield.

[13] Kim, J. and Jung, M.K. (2013). Progressive collapse resisting capacity of tilted building structures. The Structural Design

of Tall and Special Buildings, 1359-1375.

[14] Tavakoli, H. and Rashidi Alashti.A (2013). Evaluation of progressive collapse potential of multi-story moment resisting

steel frame buildings under lateral loading. Sharif University of Technology, Scientia Iranica. 20(1), 77-86.

[15] Nateghi, F.A. and Parsaeifard, N. (2013) Studying the effect of initial damage on failure probability of one story steel

buildings. Iranica Journal of Energy & Environment 4{(3) Geo-hazard and civil Engineering}:258-264.

[16] Mashhadiali, N. and Kheyroddin, A. (2014). Progressive collapse assessment of new hexagrid structural system for tall

buildings. Structural Design of Tall and Special Buildings, 947–961. [17] Tu, B. and Zhao, D. (2014). Judgment of key components during progressive collapse. Electronic Journal of

Geotechnical Engineering (EJGE).

[18].Hosseini, M., Fanaie, N. and Yousefi, A.M. (2014). Studying the vulnerability of steel moment resistant frames subjected

to progressive collapse, Indian Journal of Science and Technology, 335-342.

[19] Karimiayan, S., Moghadam, A.S. and Husseinzadeh Kashan, A. and Karimiyan, M. (2015). Progressive collapse

evaluation of RC symmetric and asymmetric mid-rise and tall buildings under earthquake loads. International Journal of Civil

Engineering, Vol.13, NO.1, Transaction A: Civil Engineering.

[20] INBC. (2013). Design and Construction of Steel Structures. Tehran: Ministry of Housing and Urban Development,

Iranian National Building Code, Part 10. (In Persian). [21] Ibarra, L., Medina, R. and Krawinkler, H. (2002). Collapse assessment of deteriorating SDOF systems. Proceedings of

the 12th European Conference on Earthquake Engineering, London, UK, Paper 665, Elsevier Science Ltd. [22] Ibarra L. F., Medina R. A. and Krawinkler H., (2005). Hysteretic models that incorporate strength and stiffness

deterioration. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 34(12), pages. 1489-1511. [23] Lignos, D.G. and Krawinkler, H. (2009). Side-sway collapse of deteriorating structural systems under seismic excitations. Report no. TB 172. Stanford (CA): John A. Blume Earthquake Engineering Research Centre. Department of Civil and

Environmental Engineering, Stanford University, 1-12.

[24] Lignos, D.G. and Krawinkler, H. (2011). Deterioration modelling of steel components in support of collapse prediction

of steel moment frames under earthquake loading, Journal of Structural Engineering, 137 (11), 1291-1302. [25] Lignos, D.G. and Krawinkler, H. (2010). A steel database for component deterioration of tubular hollow square steel

columns under varying axial load for collapse assessment of steel structures under earthquakes. In Proceedings of the 7th

International Conference on Urban Earthquake Engineering (7CUEE), Tokyo, Japan. [26] INBC. (2013). Design and Construction of Steel Structures. Tehran: Ministry of Housing and Urban Development,

Iranian National Building Code, Part 10. (In Persian).

[27] INBC. (2013). Design Loads for Buildings. Tehran: Ministry of Housing and Urban Development, Iranian National

Building Code, Part 6. (In Persian).

[28] BHRC. (2014). Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings. Tehran: Building and Housing Research

Centre, Standard No. 2800. (In Persian). [29] Lignos, D.G. and Krawinkler, H. (2010). A steel database for component deterioration of tubular hollow square steel

columns under varying axial load for collapse assessment of steel structures under earthquakes. In Proceedings of the 7th

International Conference on Urban Earthquake Engineering (7CUEE), Tokyo, Japan.

[30] Lignos, D.G. and Krawinkler, H. (2007). A database in support of modelling of component deterioration for collapse

prediction of steel frame structures. In Proceeding of the ASCE Structures Congress, Long Beach CA, SEI institute. [31] Gupta, A. and Krawinkler, H. (1999). Seismic Demands for Performance Evaluation of Steel Moment Resisting Frame

Structures. Technical Report 132, The John A. Blume Earthquake Engineering Research Centre, Department of Civil

Engineering, Stanford University, Stanford, CA.

http://server2.docfoc.com/uploads/Z2015/12/26/JWVv1cW5w9/b9e07b8eadbb3936bc52f79b7df20534.pdf

[32] Lignos, D.G. and Krawinkler, H. (2012). Development and Utilization of Structural Component Databases for

Performance-Based Earthquake Engineering. Journal of Structural Engineering, 139 (8), 1382-1394.

[33] Shanmugam, N.E. and Ting, L.C. (1995). Welded interior box-column to I-beam connections. Journal of Structural

Engineering, 824-830. [34] Mazzoni, S. and Mckenna, F., Scott, M. H. and Fenves, G. L. (2006). OpenSEES Command Language Manual.

http://OpenSEES. Berkeley.edu/OPENSEES/manuals/user manual/OpenSEES Command Language Manual June 2006.pdf. [35] FEMA P 695. (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors. Washington, D.C. Federal Emergency

Management Agency, USA.

[36] FEMA 356. (2000). Pre-Standard and Commentary for the seismic Rehabilitation of Buildings. Washington D.C. Federal

Emergency Management Agency, USA.