ارزيابي رفتار سازه هاي فولادي قاب خمشي ويژه و قاب مهاربندي تحت اثر بارگذاري انفجاري

Behavior of the Special Moment Frames and Braced Frames in Steel Structures under Blast Loadings

امروزه با افزايش حملات تروريستي در نزديكي اماكن شهري، طراحي ساختمان ها در مقابل بار هاي ناشي از انفجار به ويژه در برخي ساختمان هاي حساس و شريان هاي حياتي مورد توجه ويژه اي قرار گرفته است. هنگامي كه يك انفجار رخ مي دهد، انتشار امواج در فضا مي تواند منجر به بروز خسارات شديد در سازه و به خطر افتادن جان افراد شود. با توجه به اينكه سازه هاي فولادي موجود به طور معمول بر اساس بارهاي ثقلي و لرزه اي متعارف مورد طراحي قرار گرفته اند، نياز است عملكرد اين سازه ها تحت بارهاي ناشي از انفجار مورد بررسي قرار گيرد. در اين مقاله مطالعات عددي بر روي مدل هاي سازه اي 3 بعدي با تعداد طبقات مختلف 3، 5 و10 داراي سيستم هاي قاب خمشي ويژه (SMF)، مهاربند هم محور(CBF) و مهاربند برون محور(EBF) صورت گرفته است. مدل ها بر اساس دستورالعمل UFC 3-340-02 در دو سطح مختلف بار انفجاري مورد تحليل ديناميكي غيرخطي قرار گرفته اند. مقادير دوران مفاصل پلاستيك، نسبت شكل پذيري، سطوح عملكرد و تغييرات نيروي محوري، نيروي برشي و لنگر خمشي اعضا براي كليه مدل ها مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته اند. نتايج نشان مي دهند سيستم مهاربند برون محور نسبت به ساير سيستم ها عملكرد بهتري در برابر بار هاي ناشي از انفجار از خود نشان مي دهد.

Nowadays, with the increase of terrorist attacks near the urban areas, the building design under the blast loadings is really significant, especially for some important buildings and vital arteries. When an explosion occurs, the blast waves can cause severe damages to the structures and endanger the lives of people. Since the existing steel structures are usually designed to the common gravity and seismic loads, it is necessary to investigate their performances under blast loadings. In this study, analytical studies have been done for 3D structural models of special moment frames (SMF), concentrically braced frames (CBF) and eccentrically braced frames (EBF) with different number of stories 3, 5 and 10. The nonlinear dynamic method is applied for analyzing the models under two different levels of blast loadings. The blast load pattern and other criteria are based on the UFC 3-340-02. The plastic hinge rotation, ductility ratio, performance levels, brace axial forces, shear forces and flexural moments in all models are obtained from the analysis and compared with each others. Based on results, It can be said that the EBF systems generally show the better performances than other systems under blast loadings.