ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
15,700 تومانشناسه فایل: 8653
چکیده
گسیختگی پیش رونده سازه ها یک پدیده نسبتا کمیاب که به ندرت رخ می دهد، شناخته می شود. اما ، پیامدهای وقوع گسیختگی پیش رونده به دلیل وقوع جراحات و از دست رفتن جان انسان ها ، می تواند فاجعه بار باشد. علاوه براین در برخی از قسمت های جهان از جمله آمریکا ، اروپا ، آسیا و اخیرا امارات متحده عربی ، تمایل به ساختن سازه های بلندتر و از نظر سازه ای پیچیده تر با جهت های بارگذاری پر حادثه به چشم می خورد. از این رو ، طراحی سازه ای که پتانسیل وقوع گسیختگی پیش رونده را در نظر میگیرد ، حائز اهمیت زیادی می باشد. این مقاله به بحث و بررسی در مورد فرآیند برآورد ضریب افزایش بار (LIF) مورد نیاز جهت طرح مقاومت گسیختگی پیش رونده سازه های فولادی که اثرات شکل پذیری مولفه ای پاسخ سازه را با شروع گسیختگی در نظر می گیرد ، می پردازد. از LIF ها جهت در نظر گرفتن اثرات دینامیکی حذف دیوار / ستون هنگامی که طراح تحلیل استاتیکی خطی یا غیر خطی را جهت ارزیابی پتانسیل گسیختگی پیش رونده در نظر می گیرد ، استفاده می شود. این روش به بررسی تفاوت در پاسخ تغییرشکل های [deformation] کنترل شده در مقایسه با کمیت های پاسخ نیروی کنترل شده و المان های سازه ای می پردازد. تمرکز و تاکید این مقاله در مورد روش مسیر جایگزین (متناوب) (AP) می باشد که به وفور جهت طراحی مقاومت گسیختگی پیش رونده سازه ها که در گروه دسته II قرار می گیرند ، مورد استفاده قرار می گیرد.
مقدمه مقاله
ارزیابی پتانسیل گسیختگی پیش رونده سازه پس از تکمیل طراحی المان ها و مولفه های سازه ای همراه با اعمال آیین نامه های ساختمانی در یک کشور یا منطقه صورت می گیرد. هدف از ارزیابی گسیختگی پیش رونده ، تعیین قابلیت سازه و مولفه های آن جهت انتقال بارهای سازه ای با توجه به تلفات یا خرابی قابل ملاحظه المان باربر اصلی می باشد. عناصر دارای نقص جهت برقراری الزامات مقاومت سازه ، باز طراحی می شوند. روش AP ارائه شده در این مقاله جهت ارزیابی گسیختگی پیش رونده در بسیاری از جهات مشابه با روش های ارائه شده در آیین نامه های مختلف می باشد. در عین حال ، این مقاله از آیین نامه طرح گسیختگی پیش رونده دپارتمان آمریکا موجود در UFC 4-023-03 استفاده می کند. به صورت حداقل المان های قائم از بررسی های AP حذف می شوند : اولین طبقه بالای سطح تراز ، طبقه موجود در زیر بام ،طبقه میانی ساختمان و طبقه بالای موقعیت وصله ستونی یا قسمتی که تغییر در اندازه ستون به وقوع می پیوندد.
در مورد هر کدام از طبقات فوق ، سازه کل برای پتانسیل گسیختگی پیش رونده هنگامی که ستون های داخلی و خارجی بحرانی حذف میشوند ، مورد ارزیابی قرار می گیرد. این مقاله بر عملکرد سیستم سازه با توجه به تلفات ستون های گوشه متمرکز شده است. ستون های گوشه هنگامی که سازه های اجرایی به ندرت دارای توانایی جهت انتقال بار در مسافت های زیاد را برای دیگر المان ها می باشند ، آسیب پذیر هستند. هر المان سازه ای اصلی یا فرعی ، باید جهت دستیابی به هدف طراحی مانند تصرف فوری ( IO) ، ایمنی و امنیت زندگی (LS) ، ممانعت از گسیختگی (CP) و غیره مورد ارزیابی قرار گیرد.
جهت طراحی مقاومت گسیختگی پیش رونده ، باید هر المان یا مولفه سازه ای رابطه طرح ضریب مقاومت و بار را برقرار کند (LRFD) :
ΦRn ⩾ Ru
مقاومت طراحی ΦRn با استفاده از روش LRFD متعلق به آیین نامه AISC محاسبه می شود. می توان مقاومت مورد نیاز را که به صورت اثرات ΣQiγi شناخته می شوند ، با استفاده از تحلیل خطی[1] یا غیرخطی به طرو مناسب تعیین نمود. جهت محاسبه ظرفیت یک المان ، اثرات نیرو مانند لنگرهای خمشی یا نیروهای برشی[2] ، به صورت تغییر شکل کنتر شده یا نیروی کنترل شده ، در نظر گرفته می شوند. بنابراین ممکن است یک مولفه را برای هر دو حالت اثر تغییر شکل کنترل شده و نیروی کنترل شده ارزیابی نمود. طبقه بندی های کلی تغییر شکل کنترل شده یا نیروی کنترل شده در شکل 1 نشان داده شده است. در صورتی که یک مولفه دارای دارای منحنی نوع 1 باشد و e>2g اثر اصلی آن به صورت تغییر شکل کنترل شده می باشد یا دارای منحنی نوع 2 بوده و e>2g می باشد.
اگر مولفه دارای منحنی نوع 1 یا نوع 2 و e<2g یا اگر دارای منحنی نوع 3 می باشد ، اثر اصلی مولفه به صورت نیروی کنترل شده می باشد.
UFC 4-023-03 تعاریف مربوط به مولفه های تغییر شکل کنترل شده و نیروی کنترل شده را از آیین نامه ASCE 41 گرفته است. به عنوان مثال ، در قاب های مقاوم خمشی[3] ، لنگرهای خمشی در تیرها و ستون ها به صورت تغییر شکل کنترل شده در نظر گرفته می شود در حالی که نیروهای برشی و محوری به صورت نیرو ی کنترل شده در نظر گرفته می شوند.
ABSTRACT Calculation of load increase factors for assessment of progressive collapse potential in framed steel structures
Progressive collapse of building structures is a relatively rare event. However, the consequences of progressive collapse may be catastrophic in terms of injuries and loss of lives. In addition, in many parts of the world including the United States of America, Europe, Asia, and recently, United Arab Emirates, there is a trend to build taller and more structurally complicated buildings with adventurous load paths. Therefore, structural design that takes into account the potential for progressive collapse is becoming critical. This paper outlines and discusses the process of estimating the load increase factor (LIF) needed for progressive collapse resistant design of steel building structures that takes into account the effects of component ductility on structural response following the initiation of collapse. LIF are used to account for the dynamic effects of column/wall removal when the designer opts for linear or nonlinear static analysis to assess the potential for progressive collapse. The approach recognizes the difference in response associated with deformation-controlled compared to force-controlled response quantities and structural elements. Emphasis in this paper is on the Alternate Path (AP) approach which is the most commonly used approaches for progressive collapse resistant design of building structure that fall under Occupancy Category II.
Introduction
Assessment of the potential for progressive collapse of a building structure takes place after the design of all structural elements and components is completed in accordance with the applicable building codes in a country or region. The goal of progressive collapse assessment is to determine the capability of the structural system and components to transfer structural loads following the loss or significant damage of a primary load-carrying element. Components found deficient are redesigned to satisfy collapse mitigation requirements. The AP approach discussed in this paper for assessment of progressive collapse potential is similar in many ways to procedures described in various provisions/standards. However, this paper emphasizes the United States Department of Defense progressive collapse design provisions contained in UFC 4-023-03 [1]. As a minimum, vertical elements are removed for AP investigations at: 1st story above grade, story directly below roof, story at mid-height of building, and a story above the location of a column splice or where change in column size occurs.
For each of the stories indicated above, the entire framed structure is assessed for progressive collapse potential when critical external and internal columns are notionally removed. This paper focuses on performance of the structural system following the loss of corner columns, in particular. Corner columns are particularly vulnerable as practical structures rarely have the ability to span unsupported for long distances to transfer loads to other elements [2]. Each structural element, primary or secondary, must be assessed and designed to achieve design goal such as Immediate Occupancy (IO), life safety (LS), collapse prevention (CP), etc. These performance levels are the same as those defined in ASCE 41 [3].
For progressive collapse resistant design, each steel component and connections must satisfy Load and Resistance Factor Design (LRFD) Eq. (1).
(1) ΦRn ⩾ Ru
The design strength Φ Rn is calculated using AISC LRFD [4]. The required strength, also known as the actions, Σγi Qi, may be determined using linear or non-linear analyses as appropriate. For the purposes of calculating component capacity, actions, such as bending moments or shear forces, are classified as either deformation-controlled, or force-controlled. Therefore, a component may need to be checked for both deformation-controlled and force-controlled actions. Typical deformation-controlled or force-controlled, classifications are shown in Fig. 1 [1]. Primary component action is deformation-controlled if it has a Type 1 curve and e ⩾ 2g, or, it has a Type 2 curve and e ⩾ 2g.
- مقاله درمورد ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- محاسبه فاکتورهای افزایش بار برای ارزیابی پتانسیل گسیختگی پیشرونده در سازه های فولادی
- پروژه دانشجویی ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه عوامل افزایش بار
- پایان نامه در مورد ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- تحقیق درباره ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- مقاله دانشجویی ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- گزارش سمینار در مورد ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار
- گزارش کارورزی درباره ارزیابی پتانسیل گسیختگی در سازه فولادی با محاسبه فاکتورهای افزایش بار