بررسي نقش ديوار برشي فولادي در امكان رخداد خرابي پيش‌رونده در قاب‌هاي خمشي فولادي

Investigation of the Role of Steel Plate Shear Wall in the Possibility of Progressive Collapse Occurrence in Steel Moment Frames

خرابي پيش‌رونده پديده‌اي است كه با خرابي موضعي اوليه در اثر بارگذاري غيرعادي يا خطاي طراحي و ساخت، آغاز شده و با فروپاشي بخش وسيعي و يا كل سازه پايان مي‌پذيرد. البته پديده‌ي خرابي پيش‌رونده در طول عمر مفيد سازه به ندرت اتفاق خواهد افتاد. با اين‌حال اين مسئله مي‌تواند خسارات مالي و جاني زيادي به بار آورد، از اين‌رو به چالشي مهم در مهندسي سازه تبديل ‌شده است. در اين تحقيق، مدل‌هاي سازه‌اي با سيستم‌هاي ديوار برشي فولادي با پيكربندي متفاوت و قاب خمشي با تعداد طبقات 5، 10 و 15 به‌صورت دو بعدي در نرم‌افزار SAP2000 V.19 بر اساس ضوابط آيين‌نامه‌اي طراحي و سپس در نرم‌افزار اجزا محدودي ABAQUS مورد تحليل ديناميكي غيرخطي قرار گرفتند. در اين ارزيابي از روش مسير باربري جايگزين (AMP)، بر اساس راهنماي UFC4-023-03 كه اقتصادي‌ترين و منطقي‌ترين روش است، استفاده‌ شده است. با توجه به مقادير جابجايي و دوران اعضا در اثر حذف ستون‌ها و شاخص‌هاي خسارت شكل‌پذيري و گسيختگي قاب‌ها، مهم‌ترين نتايج حاصله حاكي از آن است كه احتمال وقوع خرابي پيش‌رونده در اثر حذف ستون گوشه‌ي قاب خمشي 5 طبقه نسبت به ساير قاب‌ها بحراني‌تر بوده است و همچنين عملكرد مناسب و مشابهي در اثر حذف ستون گوشه در قاب‌هايي با ديوار برشي فولادي با پيكربندي‌هاي مورد بررسي مشاهده گرديده است.

Progressive collapse is a phenomenon that begins with initial local damage, due to unusual loading or design and construction errors, and leads to collapse of a large part or the entire structure. Of course, the progressive collapse phenomenon will rarely occur during the useful lifetime of the structure. However, this issue can cause a lot of financial and life damage, thus it has become a major challenge in structural engineering. In this study, the structural models were steel plate shear wall with different configuration and moment frame systems with 5, 10 and 15 stories, which were designed in SAP2000 V.19 software two dimensionally according to code regulations and then the nonlinear dynamic analysis was performed in finite element ABAQUS software. The Alternate Path Method (APM) is used according to UFC4-023-03 guideline in this study, which is the most economical and rational method. Considering the displacement and rotation values of the members due to the column removal and the frame ductility, and failure damage indices, the most important results indicate that the probability of occurrence of progressive collapse due to the corner column removal of the 5-story moment frame is more critical than other frames and also, a proper and similar performance was observed due to the corner column removal in steel plate shear walls with the configurations examined