اثر اتصالات پس کشیده کابلی بر خرابی پیش‌رونده سازه های فلزی

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

2 پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

خرابی پیش‌رونده نوعی از خرابی در سازه است که در آن تخریب یک یا چند عضو سازه ای منجر به خرابی قسمت زیادی از سازه و حتی فروریزش کلی می گردد. به هنگام خرابی ستون در خرابی پیش‌رونده، تیرها برای مقاومت در برابر بارهای قائم به‌صورت زنجیر عمل می کنند و عواملی که بتوانند این کنش زنجیری را تقویت کنند عملاً باعث جلوگیری از گسترش خرابی پیش‌رونده خواهند شد. یکی از راهکارهای افزایش کنش زنجیره ای استفاده از اتصالات پس کشیده کابلی می باشد. این نوع اتصال در سال 2001 پیشنهاد گردید که در آن از نبشی زیر سری و بالا سری برای کنترل تغییر شکل های پلاستیک و از تعدادی کابل با مقاومت بالا برای ایجاد خاصیت خود مرکزی استفاده شد. در تحقیق حاضر اثر این نوع اتصال (اتصال کابلی پس کشیده) بر خرابی پیش‌رونده مورد بررسی قرار می گیرد. مهم‌ترین پارامتری که در طراحی قاب دارای چنین اتصالی که اصطلاحاً قاب پس‌کشیده نامیده می‌شود وجود دارد ضریب αa است که افزایش آن منجر به قوی‌تر شدن اتصال می گردد. به بیان دیگر پارامتر αa بیانگر نسبت لنگر اتصال به هنگام تسلیم نبشی به لنگر طراحی تیر در وجه ستون می باشد. هدف از این مطالعه یافتن حداقل مقدار αa مناسب برای مقابله با خرابی پیش‌رونده است. بدین‌منظور قاب های پس‌کشیده با ضرایب مختلف αa با استفاده از برنامه اپنسیس  مدل‌سازی و نتایج آن با قاب مشابهی که دارای اتصالات کاملاً گیردار است مقایسه شده است. صحت مدل‌سازی اتصالات پس‌کشیده با نتایج آزمایشگاهی موجود در ادبیات فنی انجام شده است. نتایج تحلیل‌ها نشان می دهد در صورتی‌که پارامتر طراحی  αa بزرگ‌تر از 55/1 اختیار گردد مقاومت سازه دارای اتصال پس‌کشیده در برابر خرابی پیش‌رونده از قاب مشابه دارای اتصالات گیردار بیشتر می-شود. همچنین یک تحلیل حساسیت برای یافتن مؤثرترین خصوصیت اتصال پس‌کشیده در افزایش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده انجام شده است که نتایج آن نشان می دهد افزایش نیروی پس‌کشیدگی کابل ها بیشترین تأثیر را بر کاهش پاسخ سازه در برابر خرابی پیش‌رونده دارد.

کلیدواژه‌ها


1. Kim, H., Kim, J. and An, D. (2009) Development of
integrated system for progressive collapse analysis of
building structures considering dynamic effects.
Advances in Engineering Software, 40(1), 1–8.
2. Ricles, J., Sause, R., Peng, S. and Lu, L. (2002)
Experimental evaluation of earthquake resistant
posttensioned steel connections. Journal of Structural
Engineering, 128(7), 850-859.
3. Filiatrault, A., Restrepo, J. and Christopoulos C. (2004)
Development of self-centering earthquake resisting
systems. 13th World Conf. on Earthquake Engineering,
Vancouver, 3393.
4. McKenna, F., Fenves, G. and Scott, M. (2013) Open
System for Earthquake Engineering Simulation.
Pacific Earthquake Engineering Research Center,
University of California, Berkeley CA. Available:
http://opensees.berkeley.edu.
5. Garlock, M., Sause, R. and Ricles, J. (2007) Behavior
and design of posttensioned steel frame systems.
Journal of Structural Engineering, 133(3), 389-399.
6. Garlock, M., Ricles, J., and Sause, R. (2003) Cyclic
load tests and analysis of bolted top-and-seat angle
connections. Journal of Structural Engineering,
129(12), 1615–1625.
7. Kim, H. and Christopoulos, C. (2009) Seismic design
procedure and seismic response of post-tensioned selfcentering steel frames. Earthquake Engineering and
Structural Dynamics, 38(3), 355–376.
8. Inanloo, N. (2015) Influences of Post-Tensioned
Connection and Infill Walls on Progressive Collapse of
Buildings. M.Sc. Dissertation, International institute of
earthquake engineering and seismology, Tehran (in
Persian).
9. Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design
of Buildings, Standard No. 2800 (2005) 3rd Edition.
10. Building national regulations, section 10th: design and
construction of steel buildings, office of building
national regulations, 2010 (in Persian).
11. Dobossy, M., Garlock, M, and VanMarcke, E. (2006)
Comparison of two self-centering steel moment frame
modeling techniques: explicit gap models, and nonlinear rotational spring models. 4
th International
Conference on Earthquake Engineering, Taipei, 101.
12. Garlock, M., Ricles, J. and Sause, R. (2004)
Experimental studies on full-scale post-tensioned steel
moment connections. 13th World Conf. on Earthquake
Engineering, Vancouver, 2514.
13. GSA (2003) Progressive Collapse Analysis and
Design Guidelines for New Federal Office
Buildings and Major Modernization Projects.
General Service Administration, U.S.
14. Building national regulations, section 6: loads on
buildings, office of building national regulations, 2010
(in Persian).