17928

17928

ارزيابي رفتار اتصالات قابهاي خمشي بتن مسلح در انهدام پيشرونده

دكترا

سازه

مهر 1396

دكتر رضا عباس نيا - دكتر رسول احمدي

عمران

ارزيابي پايداري ساختمان‌هاي بتن مسلح در برابر انهدام پيشرونده، به دليل وفور استفاده، از اهميت بالايي برخوردار است. بيشتر تحقيقات عددي و آزمايشگاهي انهدام پيشرونده بر روي رفتار قابهاي بتن مسلح دو بعدي انجام شده است. اثرات قابهاي عرضي و اتصالات و نقش آنها در بازتوزيع نيروها، به دليل پيچيدگي، در بيشتر تحقيقات قبلي در نظر گرفته نشده است. بر همين مبنا، در تحقيق حاضر رفتار قاب‌هاي بتن مسلح تحت سناريوي حذف ستون، بر اساس دو رويكرد آزمايشگاهي و عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. در فاز اول، دو نمونه جزء‌قاب مقياس شده، به نمايندگي از قابهاي كناري ساختمانهاي بتن مسلح، تحت سناريوي حذف ستون وسطي آزمايش شده است. مكانيزم‌هاي باربري نمونه شامل عملكرد خمشي، عملكرد قوسي فشاري و عملكرد زنجيري و همچنين نيروها و تغييرمكانهاي اعضا بررسي و تحليل شدند. مشخصات اصلي شكست نمونه‌ها شامل خردشدگي و شكست بتن تير‌ها در نواحي فشاري نزديك اتصالات، تشكيل و توسعه ترك‌هاي خمشي و نهايتا گسيختگي ميلگردها در محل ترك‌هاي خمشي اصلي بوده است. به دليل نبود قيد كافي براي توسعه نيروي محوري در قاب عرضي، عملكرد قوسي فشاري به مقدار قابل توجهي در اين قاب توسعه نمي يابد. با اين وجود از طريق عملكرد خمشي و همچنين ايجاد محدوديت براي چرخش اتصال وسطي، ظرفيت باربري و شكل پذيري نمونه داراي قاب عرضي به نسبت نمونه دو بعدي در مراحل مختلف از 30 تا 60 درصد افزايش داشته است. در فاز دوم ، رفتار قابهاي بتن مسلح با ارائه يك مدل ماكرو براي اتصالات تير به ستون در نرم افزار متن باز OpenSees، ارزيابي شده است. در مدل ماكرو، مكانيزم‌هاي تغيير شكل اصلي حاكم بر رفتار اتصالات، شامل تغيير شكل برشي پانل اتصال و دوران انتهايي اعضا در نظر گرفته شده است. براي اعمال تغيير شكل برشي پانل اتصال تئوري ناحيه فشاري اصلاح شده به كار گرفته شده و مدل مصالحي براي لغزش ميلگرد براي استفاده در سطح مشترك اتصال و تير معرفي شده است. تحليل مدلها با روش استاتيكي غيرخطي (پوش دان) انجام شده است. مطالعه اعتبارسنجي نشان مي‌دهد كه مدلسازي ارائه شده مي‌تواند چهارچوبي قابل اطمينان براي تخمين مقاومت قابهاي بتن مسلح ارائه دهد. همچنين گسيختگي ميلگرد و اثرات ناشي از آن، در مدل عددي در نظر گرفته مي شود. بر پايه مطالعات پارامتريك، افزايش عمق تيرها باعث افزايش قابل توجهي در عملكرد قوسي فشاري و عملكرد خمشي قاب‌ها مي‌شود اما زوال مقاومت بعد از پيك بار شديد بوده و در تغيير مكاني كمتر از تغيير مكان تيرهاي با عمق كمتر، ميلگردهاي تحتاني گسيخته مي‌شوند. واژه‌هاي كليدي: انهدام پيش¬رونده، قاب بتن مسلح، اتصالات تير به ستون، آزمايش، مسير بار جايگزين

1396/07/24

1/1/1900 12:00:00 AM

Evaluating the ability of structures to resist progressive collapse has been the focus of researchers and government agencies for years. During progressive collapse reinforced concrete structural components and systems undergoing large displacements and deflections. Due to the complexities in progressive collapse analysis, there was need for simple yet reliable nonlinear progressive collapse simulations of reinforced concrete systems that validated with experimental studies. In the present study, experimental tests was carried out on a 3/10 scale sub-assemblage in order to investigate the progressive collapse behavior of reinforced concrete structures. Investigation of alternative load paths and resistance mechanisms in scaled sub-assemblages, and differences between the results of full-scale and scaled specimens are the main goals of this research. Main characteristics of specimens' response including load-displacement curve, mechanism of formation and development of cracks, and failure mode of the scaled specimens had good agreement with the full-scale specimen. In order to provide a reliable numerical model for progressive collapse analysis of RC beam-column sub-assemblages, a macro-model was also developed. First, numerical model was validated with experimental tests in the literature. Then, experimental results in this study were compared with validated numerical results. It is shown that the proposed macro-model can provide a precise estimation of collapse behavior of RC sub-assemblages under the middle column removal scenario. In addition, for further eva​luation, using the validated numerical model, parametric study of new sub-assemblages with different details, geometric and boundary conditions, was also done. Keywords: Progressive collapse, RC frame, Column removal scenario, Scaled specimen, finite element analysis