ارزیابی فروپاشی تدریجی سازه های بتن مسلح چند طبقه در معرض کنش های زلزله
چکیده
فروپاشی تدریجی یک شکست فاجعه آمیز جزیی یا کلی یک سازه است که اغلب هنگامی که یک سازه یک جزء اولیه خود را مثل یک ستون از دست میدهد، اتفاق می‌افتد. برخی استاندارد‌های بین المللی شروع به در نظر گرفتن مقاومت فروپاشی با روش‌های مختلفی کرده اند. در این مطالعه، راهنمای " ضابطه تسهیلات یکپارچه" در ارزیابی سازه استفاده شده است؛ این راهنماها یکی از این کد‌ها را ارائه می‌کند که درباره فروپاشی تدریجی با استفاده از رویکردهای پیچیده بحث می‌کند. تحلیل‌های دینامیک غیر خطی سه بعدی با استفاده از روش اجزای کاربردی برای یک سازه که یکی از ستون‌هایش را در طول بار زلزله از دست داده است، اجرا شده است. یک مطالعه پارامتری برای بررسی اثر پارامترهای مختلف بر روی فروپاشی تدریجی انجام شده است. در این مطالعه، فرض شده است که یک جزء سازه‌‌ای اولیه در حین یک زمین لرزه، از دست رفته است. پارامترهای مطالعه شده، موقعیت ستون حذف شده در پلان، تراز ستون حذف شده، حالت بارگذاری، و ارزیابی دال‌ها، هستند. برای مورد مطالعاتی، نتیجه گرفته شده است که الزامات طراحی ساختمان مربوط به کد مصر، الزامات فروپاشی تدریجی بیان شده توسط الزامات راهنمای ضابطه تسهیلات یکپارچه (UFC) با فاکتور ایمنی 1.97 را ارضاء می‌کند. همچنین، دریافتیم که از دست رفتن یک ستون حین کنش زلزله نسبت به بار گرانش زمین، برای فروپاشی تدریجی، بحرانی تر است. در آخر، این مطالعه اهمیت توجه به دال در تحلیل فروپاشی تدریجی سازه‌های چند طبقه را به منظور در برداشتن عملگرهای زنجیره‌‌ای قابل توجهی که توسط دال‌ها ایجاد می‌شود، به دقت شرح میدهد.
1. مقدمه
فروپاشی تدریجی در نتیجه چندین فروپاشی‌های اخیر، به یک نقطه داغ تحقیق تبدیل شده است. اولین فروپاشی ثبت شده در قرن اخیر، شکست سازه بنایی برج کلیسای سنت مارک در جولای 1902 بود. این شکست به دلیل زوال سازه بعد از تجربه ی چند ترک که ناشی از آتش سوزی قبلی بود، صورت گرفت. اولین فروپاشی معروف، در صبح 16 می1986، در آپارتمان رونان پوینت بود، که یک ساختمان 22 طبقه بود که به دلیل انتشار گاز در طبقه 18 ام فرو پاشید. این انتشار منجر به شکست در پنل‌های بتنی پیش ساخته متحمل بار نزدیک گوشه‌های ساختمان شد. سازه یک فروپاشی زنجیره‌‌ای تا طبقه روی زمین را تجربه کرد. در آخر، معروف ترین اتفاق فروپاشی تدریجی، شکست برج‌های ساختمان دوقلو مرکز تجارت جهانی در 11 سپتامبر 2001 بود. دلیل شکست این بود که هنگامی که هواپیمای جت بویینگ 767، با سرعت بالا به برج اصابت کرد، این اصابت باعث ایجاد خرابی‌های سازه‌‌ای در نقطه اصابت و حوالی آن شد و موجب بروز آتش سوزی در داخل ساختمان شد. آتش سازه ی فولادی را تضعیف می‌کند تا جایی که بادبند‌ها شروع به خم شدن می‌کنند. این خمش و نرم شدن، کشش رو به پایین بادبند‌ها را به کشش به سمت داخل تبدیل کرده و وزن و اثر فروپاشی بخش‌های بالایی برج، باعث گسترش پیشرفت شکست به سمت زمین می‌شود. علاوه بر این، بسیاری از سازه‌ها فروپاشی تدریجی را به دلیل کنش‌های لرزه‌‌ای در تاریخ مدرن ما تجربه کرده اند برای مثال، فروپاشی درهم ساختمان Kaiser Permanente بعد از زلزله نورتریج است. علاوه ب این، در سال 2008، شعبه باچوان بانک توسعه کشاورزی در چین (ABCD) یک فروپاشی تدریجی را بعد از زلزله باچوان تجربه کرد.
Abstract
Progressive collapse is a catastrophic partial or total failure of a structure that mostly occurs when a structure loses a primary component like a column. Some international standards have started to consider progressive collapse resistance in various approaches. In this study, the ‘Unified Facilities Criterion’ guidelines were used in assessing the structure; these guidelines represent one of the codes that discuss progressive collapse using sophisticated approaches. Three-dimensional nonlinear dynamic analyses using the ‘Applied Element Method’ were performed for a structure that lost a column during a seismic action. A parametric study was made to investigate the effect of different parameters on progressive collapse. In this study, a primary structural component was assumed lost during an earthquake. The studied parameters were the location of the removed column in plan, the level of the removed column, the case of loading, and the consideration of the slabs. For the study cases, it was concluded that the buildings designed according to the Egyptian code satisfies the progressive collapse requirements stated by ‘Unified Facilities Criteria’ (UFC) guidelines requirements with a safety factor of 1.97. Also, it was found that losing a column during a seismic action is more critical for progressive collapse than under gravity load. Finally, this study elaborated the importance of considering the slab in progressive collapse analysis of multistory buildings in order to include the significant catenary action developed by the slabs.
1. Introduction
Progressive collapse has become a hot research point as a result of several recent collapses. The first recorded collapse in the last century was the failure of the masonry ‘St. Mark's Campanile’ in July 1902. The failure was due to the deterioration of the structure after experiencing some cracks that resulted from a preceding fire. The first well-known collapse was on the morning of 16 May 1968 in the ‘Ronan Point apartment’, which was a 22-story building that failed due to a gas explosion on the 18th floor. This explosion caused a failure in the load-bearing precast concrete panels near the corner of the building. The structure experienced a chain of collapses until the ground floor. Finally, the most famous progressive collapse event ever was the failure of the twin towers of the ‘World Trade Center’ building on September 11, 2001. The reason for the failure was that when the ‘Boeing 767 jetliner’ crashed into the tower at high speed, the crash caused structural damage at and near the point of impact and set off an intense fire within the building. The fire weakened the steel structure until the trusses started to sag. This sagging converted the downwards pull of the trusses into an inwards pull and the weight and impact of the collapsing upper part of the tower caused a progression of failures extending downward all the way to the ground. In addition, many structures have experienced progressive collapse due to seismic actions in our modern history for instance, the dramatic collapse of ‘The Kaiser Permanente Building’ after the ‘Northridge earthquake’. Moreover, in 2008, the Beichuan branch of the ‘Agriculture Development Bank in China’ (ADBC) suffered a progressive collapse after the Beichuan earthquake.
چکیده
1. مقدمه
2. اهداف
3. راهنمای UFC
4. روش المان کاربردی (AEM)
5. رویکرد تحلیلی
5.1 مورد بارگذاری گرانش
5.2 مورد بارگذاری زلزله
6. مورد مطالعاتی
6.1 جزییات سازه ای
6.2 ویژگی‌های مواد
7. نتایج و بحث
7.1 حساسیت شبکه
7.2 چرخش اجزای سازه ای
7.3 رفتار سیستم قاب تنها و سیستم قاب-دال
7.4 بررسی رضایت از الزامات راهنمای UFC
7.5 تاثیر کنش لرزه‌‌ای بر روی فاکتور ایمنی فروپاشی تدریجی
7.6 تاثیر موقعیت ستون حذف شده بر روی انحراف سازه مورد مطالعه
7.7 تاثیر تراز ستون حذف شده بر روی انحراف سازه‌‌ای و فاکتور ایمنی فروپاشی تدریجی
8. نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Objective
3. UFC Guidelines
4. Applied Element Method (AEM)
5. Analytical Approach
5.1 Gravity Load Case
5.2 Seismic Load Case
6. Study Case
6.1 Structure Details
7. Results and Discussion
7.1 Mesh Sensitivity
7.2 Rotation of Structural Components
7.3 Behavior of Frame-only System and Frame-slab System
7.4 Check of Satisfaction of the UFC Guidelines Requirements
7.5 Effect of Seismic Action on Progressive Collapse Safety Factor
7.6 Effect of Location of Removed Column on the Deformations of the Study Structure
7.7 Effect of the Level of Removed Column on Structural Deformations and Progressive Collapse Safety Factor
8. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه