تحليل احتمالاتي عملكرد سازه‌ها‌ي قاب خمشي فولادي تحت ضربه‌ي وسايل نقليه

The Probabilistic Analysis of Steel Moment-Resisting Frame Structures Performance under Vehicles Impact

در چند دهه‌­ي اخير، با گسترش حوادث غيرطبيعي مانند آتش­‌سوزي، انفجار و برخورد وسايل نقليه، مطالعه­‌ي رفتار سازه‌­ها تحت اثر بارگذاري‌هاي نامتعارف مورد توجه پژوهشگران و مهندسين سازه قرار­ گرفته است. در ميان سناريوهاي مختلف بارهاي ضرب‌ه­اي، برخورد تصادفي يا عمدي وسايل نقليه­‌ي سبك و سنگين به ستون­ خارجي ساختمان­‌هاي­ فولادي به ‌عنوان يك­ موضوع تحقيقي و كاربردي حائز اهميت مي­‌باشد. از آنجا كه بارهاي ضربه‌­اي ناشي از برخورد وسايل نقليه به ساختمان­‌ها در طراحي لحاظ نمي­‌شوند، شايسته است اثر اين بارها، بر عملكرد غيرخطي سازه‌­ها مورد مطالعه قرار گيرد. در اين تحقيق، سازه­‌هاي قاب خمشي فولادي 2، 5، 8 و 12 طبقه با شكل­‌پذيري متوسط براي بارهاي ثقلي و لرزه‌­اي طراحي شده و سپس تحليل­‌هاي­ ديناميكي غيرخطي تحت بارهاي ضربه­‌اي ناشي از برخورد وسيله‌­ي نقليه‌­ي سبك و سنگين به ستون گوشه‌­ي محور كناري توسط نرم‌افزار OpenSees انجام‌ و منحني­‌هاي­ شكنندگي براي سطوح مختلف خسارت ارائه شده است. در نهايت پاسخ‌هاي سازه­‌هاي مورد مطالعه تحت اثر ضربه­‌ي برخورد با سرعت‌­هاي مختلف تا رخداد ناپايداري ديناميكي بررسي و مقايسه شده‌­اند. نتايج نشان داد كه ضربه‌­ي ناشي از برخورد وسيله‌­ي نقليه­‌ي سبك با سرعت­‌هاي 80، 100، 140 و 130 كيلومتر بر ساعت و ضربه­ي ناشي از برخورد وسيله‌­ي نقليه­‌ي سنگين با سرعت­‌هاي 50، 60، 80 و 70 كيلومتر بر ساعت، به ترتيب باعث رخداد ناپايداري ديناميكي در قا­ب‌­هاي 2، 5، 8 و 12 طبقه­‌ي مورد نظر شده است.

Over the recent decades, with spreading unusual events such as fire, blast, and vehicles collision, studying the behavior of structures subjected to abnormal loadings has been attracted the attention of researchers and structural engineers. Among the various scenarios of impact loads, the collision of light and heavy vehicles to the external column of steel buildings accidentally and or intentionally is important as a research and an applied topic. The impact loads caused by vehicle collisions to the column of buildings are usually not considered in the design, so it's necessary that the effect of these loads should be studied on the nonlinear performance of structures. In this study, the steel moment-resisting frame structures 2, 5, 8 and 12-story with intermediate ductility are designed for gravity and seismic loads and then nonlinear dynamic analyses are conducted under the impact induced by Light and heavy vehicles collision to corner column of side axis by OpenSees software and fragility curves are proposed based on the different damage levels. Finally, structural responses of studied frames are investigated and compared due to the collision impact with different velocities until the occurrence of dynamic instability. The results showed that the impact induced by light vehicle collision at velocities 80, 100, 140 and 130 km/h and impact induced by the heavy vehicle at velocities 50, 60, 80 and 70 km/h has been caused dynamic instability in the desired frames 2, 5, 8 and 12-story, respectively.