بررسی فروریختگی پیش رونده ی قابهای مهاربندی شده با بادبند زانویی در سازه های فولادی تحت بار آتش سوزی

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 2، دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 42، تیر 1402، صفحه 21-40   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2023.80437.1207

نویسندگان

مرضیه اکبری¹؛ علی محمد روستا^{* 1}؛ علی علی پور منصورخانی¹؛ حامد عنایتی²

¹گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج.

²دانشکده مهندسی، دانشگاه علم و فناوری مازندران.

چکیده

در این تحقیق به بررسی فروریختگی پیش‌رونده قاب‌های مهاربندی شده با بادبند زانویی در سازه‌های فولادی تحت بار آتش‌‌سوزی بر اساس روش مدل‌سازی نرم‌افزاری پرداخته شد. به منظور انجام تحقیق قاب‌های فولادی 3 و 6 و 9 طبقه، با سیستم بادبندی زانویی هم‌محور و برون‌محور به شکل هشتی در نظر گرفته شد و با استفاده از روش نرم‌افزاری SAP و ABAQUS تحلیل و بررسی گردید. در این ‌خصوص در ابتدا با مدل‌سازی قاب‌ها در نرم‌افزار SAP، قاب‌ها تحلیل و طراحی گردید و مقاطع قاب‌ها مشخص شد. در ادامه قاب در نرم‌افزار ABAQUS تحت بار آتش سوزی تحلیل شد. سپس بعد از مشخص شدن المان‎های بحرانی، مجدداً در نرم‌افزار SAP قاب بدون و با حذف المان‌های بحرانی به صورت پی‌در‌پی تحت بار حریق تحلیل شد تا میزان انرژی نمونه قاب‌ها در هر حالت بررسی و مقایسه شود. براساس مطالعه انجام شده بر روی قاب با بادبند زانویی برون‌محور و هم‌محور مشخص گردید که نوع بادبند برون‌محور تأثیر بسیار قابل توجهی را بر کاهش انرژی قاب در مقایسه با سیستم بادبندی هم‌محور داشته است. قاب‌های 3 و 6 و 9 طبقه با بادبند برون‌محور زانویی، انرژی به ترتیب در حدود 35 و 50 و 65 درصد کمتر از قاب با بادبند هم‌محور زانویی را در خلال وقوع حریق و در بازه زمانی کل آن داشته است.

کلیدواژه‌ها

فروریختگی پیش رونده؛ سازه فولادی؛ بادبند زانویی؛ بار آتش سوزی؛ استهلاک انرژی

مراجع

1. ASCE/SEI 7-10, “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”, American Society of Civil Engineers, ASCE, Structural Engineering Institude, SEI, October, 2013.
2. Jiang, G.Q.  Li, A. Usmani,” Progressive Collapse Mechanisms of Steel Frames Exposed to Fire,” Advances in Structural Engineering, vol. 17, issue. 3, pp. 381-398, 2014.
3. Biritish Standard Institute, “Loading for building, Part 6: Code of practice for dead and imposed loads”, London, United Kingdom, 6991, 2011.
4. P.C. Rodrigues, I.C. Neves, J.C. Valente, “Experimental Research on the Critical Temperature of Compressed Steel Elements with Restrained Thermal Elongation,” Fire Safety Journal, vol. 35, Issue. 2, pp. 77-98, 2000.
5. M. Ali, P.E. Senseny, R.L. Alpert,” Lateral Displacement and Collapse of Single-Story Steel Frames in Uncontrolled Fire,” Engineering Structures, vol. 26, Issue. 5, pp. 593-607, 2004.
6. Orton, J.O. Jirsa, O. Bayrak,” Carbon Fiber Reinforced Polymer for Continuity in Existing Reinforced Concrete Buildings Vulnerable to Collapse,” ACI Structural Jurnal, vol. 107, issue. 4, 2009.
7. Crosti, “Structural Analysis of Steel Structures under Fire Loading,” Acta Polytecnica, vol. 49, no. 1, 2009.
8. M. Correia, T.A.C. Pires, J.P.C. Rodrigues, “Behaviour of Steel Columns Subjected to Fire,” Proc. of the Sixth International Seminar on Fire & Explosion Hazards (FEH6), (ISBN-13:978-981-08-7724-8 e), 2010.
9. Galal, T. El-Sawy,”Effect of Retrofit Strategies on Mitigating Progressive Collapse of Steel Frame Structures,” Journal of Constructional Steel Research, vol. 66, Issue. 4, pp. 520-531, 2011.
10. Haghaegh, J. Asghari Marenani, M. Rohani Manesh, “Assessment of Sesmic Behavior Knee Brace Compared with X and Chevron Bracing in Steel Frame,” journal of structural engineering, vol.12, issue.3, pp. 59-67, 2015. (In Persian)
11. D. Mahale, “Behaviour of Steel Structure under the Effect of Fire Loading,” International Journal of Engineering Research and Applications, ISSN: 2248-9622, vol. 6, no. 5, pp. 42-46, 2016.
12. Parvini, A.H. Saadatmand Bahri, ” Evaluation of Progressive Collapse Scenario in Steel Framed Structures with Knee Brace under Gravity and Seismic Load,” The Turkish Online Journal of Design, Art and Communication, TOJDAC. Special Edition, DOI NO: 10.7456/1060AGSE/078, 2016.
13. Kim, A. Dawoon,,” Evaluation of Progressive Collapse Potential of Steel Moment Frames Considering Catenary Action,” The Structural Design of Tall and Special Buildings, vol.18, issue.4, pp.455-465, 2016.
14. Lu, Y. L. Hung Guan, M. Ying, ” Progressive Collapse Analysis of a Typical Super-Tall Reinforced Concrete Frame-Core Tube Building Exposed to Extreme Fires,” FireTechnology, vol. 53, no. 1, pp. 107-133, 2017.
15. Abdollahzadeh, R. Shalikar, ” Retrofitting of Steel Moment-Resisting Frames under Fire Loading against Progressive Collapse,” International Journal of Steel Structures, vol. 17, no. 4, pp.1597-1611,  2017.
16. Rahnavard, N. Siahpolo, “ Function Comparison between Moment Frame and Moment Frame with Centrally Braces in High-Rise Structures under effect of Progressive Collapse,” Iranian Structural Engineering Assosiation ,Sientific Research Journal (Structural and Construction Engineering), vol.4, Issue.4, no.14, PP.42-57, 2017.(In Persian)
17. Kordbagh, M. Mohammadi, “Influence of Panel Zone on Progressive Collapse Resistance of Steel Structures,” American Society of Civil Engineers, vol. 32, issue. 3, 2018.
18. M,R., Ameri, A. Massumi, Masoomi, ” Effect of Structural Redundancy on Progressive Collapse Resistance Eenhancement in RC Frame Structures,”  Journal of  Performance of Construced Facilities, vol. 33, no. 1, 2018.
19. R. Kafash, A. Karamodin, M. Moghiman, “Investigatin of the Behavior of Special Steel Concentrically Braced Frames under Post Earthquake Fire Loading,” Ferdowsi Civil Engineering Journal, vol. 33, no. 29, PP. 31-48, 2020. (In Persian)
20. Mohammadi Dehcheshmeh,  M. Kamalizad, V. Broujerdian, G. Ghodrati Amiri,”Progressive Collapse in Steel Moment Frame Structures: Multi Parameter Study,” journal of structural and construction engineering, vol. 9, no. 58, pp. 20-38, 2022. (In Persian)
21. Cao, J. Jiang, Y. Lu, W. Chen, J. Ye, “Progressive Collapse of Steel Structures Exposed to Fire: A Critical Review,” journal of constructional steel research, vol.207, 107985, 2023.
22. ABAQUS 6.14 Documentation, Dassault Systèmes Simulia Corp, 2014.
23. Yahyai, A. Rezaeian, M. Safaeian, “Response of Steel Box Culmn in Fire Conditions,” Journal of Structural and Consrtuction Engineering, vol. 4, Issue. 1, no.10, pp. 101-112, 2017. (In Persian)
24. Sun,, Z. Huang, L. Burgess, “Progressive Collapse Analysis of Steel Structures under Fire Conditions,” Engineering structures, vol.34, pp. 400-413, 2012.