الگوي بازتوزيع بارها در يك قاب خمشي بتن آرمه در اثر اعمال پروفيل هاي نشست سه بعدي ناشي از گودبرداري

Load redistribution pattern in a RC moment frame due to excavation-induced 3D ground surface settlement profiles

يكي از مسائل مهم در حيطه مهندسي سازه، شناخت الگوي بازتوزيع نيروهاي داخلي در اجزاي باربر ساختمان پس از مواجهه با حوادث نامعمول است. از جمله اين وقايع مي‌توان به بروز نشست‌هاي تفاضلي ناشي از گودبرداري در مجاورت قاب‌هاي خمشي بتني متداول در نواحي شهري اشاره نمود. با اين وجود، بخش عمده‌اي از پژوهش‌هاي موجود صرفا به بررسي نشست در زير يك ستون پرداخته و يا بر اثرات پروفيل‌هاي مربوط به عبور تونل‌هاي شهري بر روي قاب‌هاي دو بعدي تمركز نموده‌ا‌ند. در اين مقاله، با استفاده از دو سري پروفيل نشست واقعي متناظر با انجام گودبرداري عميق (با نام‌هاي متوسط و بزرگ) و تعريف 8 حالت مختلف تحليلي، مقادير نشست تفاضلي به صورت گام به گام در زير هر يك از ستون‌ها اعمال شدند. بدين منظور، علاوه بر پروفيل‌هاي نشست 3 بعدي انتخابي، براي موقعيت قرارگيري سازه نسبت به لبه گود دو وضعيت (در گوشه يا بر روي محور تقارن) و براي راستاي پلان ساختمان نيز دو حالت در نظر گرفته شد. بر پايه‌ يافته‌هاي مدل‌هاي عددي، همزمان با كاهش شديد نيروي محوري فشاري در مجموعه‌اي از ستون‌هاي با نشست زياد، ستون‌هاي غيرمجاور و غير هم محور با ستون‌ داراي حداكثر نشست نيز نقش قابل ملاحظه‌اي در بازتوزيع بارها ايفا نمودند. علاوه بر اين، تحميل پروفيل نشست بزرگ در برخي از حالات به ايجادكشش در برخي از ستون‌ها منجر گرديد. همچنين تغيير علامت لنگر خمشي تيرها در حداقل يكي از وجوه اتصال به ستون داراي نشست حداكثر و نيز در مجاورت ساير ستون‌هاي سازه، احتمال بروز آسيب در محدوده وسيعي از پلان را آشكار ساخت.

Following abnormal events, identification of load redistribution pattern in the load-bearing elements is an important issue in the field of structural engineering. As a possible event, one can imply to initiation of excavation-induced large differential settlements under the columns of common reinforced concrete (RC) moment frames. A large portion of existing literature have studied the effect of single-column settlement scenarios or tunnel-induced ground movements on 2D frames, however. Using two series of real ground surface settlement profiles (called medium and large) representing deep excavation adjacent to the construction site, 8 analysis cases were defined to gradually impose differential settlements under the columns in this paper. Apart from different 3D settlement profiles, the structure was assumed to be located on the corner or center of excavation edge, and two directions were also considered for the building plan. Based on the findings of the numerical models, the axial compressive force significantly decreased in a series of highly settled columns. Also the columns which were relatively far from the location of maximum settlement made key contribution to redistribution of loads. Moreover, a large number of columns experienced tensile axial forces in some of the cases with larger surface settlement imposed. The change in the direction of beam flexural moments in conjunction with some columns (not limited to the column having the largest settlement) shed light on possibility of damage in an extensive area of the building plan.