ارزیابی عملکرد سازه‌های فولادی با اتصال درختی در برابر خرابی پیشرونده

خرابی پیشرونده با حذف ظرفیت باربری موضعی قسمت کوچکی از سازه شروع می‌شود و در ادامه خرابی‌هایی در سازه به وجود می‌آورد که به‌طور مستقیم تحت تاثیر رخداد موضعی اولیه نمی‌باشند. در این تحقیق رفتار سازه‌های فولادی 3 و 6 طبقه دارای اتصالات خمشی ستون درختی با نسبت‌های دهانه به ارتفاع طبقه (l/h) 1، 1.5 و 2 در مواجهه با خرابی پیشرونده مورد بررسی قرار گرفته است. در مقایسه بین دو تحلیل استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی پاسخ تقریباً مشابهی مشاهده می‌شود.تغییرشکل‌ها در تحلیل استاتیکی غیرخطی اندکی بیشتر است که دلیل آن اعمال ضریب بار دینامیکی بیشتر از حد واقعی در تحلیل استاتیکی غیرخطی است. حداکثر تغییرشکل و تنش‌ در سناریو حذف ستون گوشه رخ می‌دهد که اگر محل حذف در طبقات میانی سازه باشد، این اثر بیشتر است. سازه با طبقات بیشتر عملکرد بهتری در مواجهه با خرابی پیشرونده دارد. به‌عبارتی هرچه تعداد المان‌های سازه‌ای ناحیه حذف ستون و بالاتر از آن بیشتر باشد، مسیرهای جایگزین بار بیشتری برای انتقال بارهای مازاد ناشی از حذف ستون وجود دارد و تعداد اعضای بحرانی کاهش می‌یابد. با افزایش نسبت l/h، مقادیر تغییرشکل و تنش‌ در اتصال محل حذف ستون افزایش می‌یابد. سازه‌های سه‌طبقه با نسبت l/h مساوی 1 کاملاً در برابر خرابی پیشرونده مقاوم بوده و با افزایش نسبت l/h از میزان مقاومت آنها کاسته شده است. سازه شش‌طبقه با نسبت l/h مساوی 2 به دلیل دارا بودن تعداد المان‌های سازه‌ای بیشتر در محل حذف ستون به‌منظور ایجاد مسیرهای جایگزین بار، در برابر خرابی پیشرونده نسبتاً مقاوم‌اند.

Evaluation the progressive collapse of steel structures with beam to column tree connections

Progressive collapse begins by removing the local bearing capacity of a small part of the structures and causes structural failures which are not directly affected by the initial local event. In this research, the behavior of 3 and 6story moment resisiting structures with tree column bending connections and span length to story height ratios (L/H) of 1.0, 1.5 and 2.0 were investigated under the effects of progressive collapse. In comparison between nonlinear static and dynamic analysis in terms of performance, the structure has almost the same response in two analysis. The deformations are slightly higher in nonlinear static analysis due to the fact that the dynamic load factor is more than actual in static nonlinear analysis. The maximum deformation occurs at the corner scenarios, which is higher if it is located in the middle story scenarios. Structures with more stories show better performance against progressive collapse, in other words, more structural elements in removed column connection area and upper stories means the structure has more alternate paths to carry and transfer the extra load. Therefore the number of critical members will decrease. Increasing the L/H ratio raises tensions and deformations in removed column connection zone. Threestory structures with L/H ratio of 1.0 are throughtly resistant to progressive collapse.and their resistance decreases by increasing L/H ratio. Sixstory structures with L/H ratio of 2.0 are relatively resistant, because they have more structural members to carry extra load although their L/H ratio is relatively high.