بررسی پاسخ ساختمان‌های فولادی مجهز به مهاربندهای کمانش ناپذیر در برابر خرابی پیشرونده

در مطالعه حاضر استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر که به دلیل جلوگیری از کمانش مهاربند،‌ ‌قابلیت جذب انرژی بسیار بیشتری را نسبت به سیستم های رایج مهاربندی همگرا فراهم می آورند، به عنوان نوآوری تحقیق با هدفِ کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده در قاب‌های فولادی مهاربندی شده مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور مدل اجزاء محدود سه بعدی ساختمان‌های 4، 8 و 12 طبقه در دو حالت استفاده از مهاربندهای معمولی و کمانش ناپذیر شبیه سازی شدند و پاسخ آنها در برابر خرابی پیشرونده مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی خرابی پیشرونده با استفاده از روش مسیر بار جایگزین صورت پذیرفت و پاسخ سازه ها در برابر حذف ستون مورد بررسی قرار گرفت. شبیه‌سازی مدل‌ها با استفاده از نرم افزار abaqus انجام شد. همچنین صحت روش اجزاء محدود مورد استفاده در شبیه سازی مدل‌‌های مورد بررسی ارزیابی شد و تطابق مناسبی بین نتایج حاصل مشاهده گردید. مهم ترین نتایج حاصل نشان می دهد که قاب های فولادی که دارای مهاربندهای کمانش ناپذیر می باشند، در مقایسه با قاب های فولادی دارای مهاربندهای معمولی متحمل تنش های کمتری شده اند؛ بطوریکه در تمامی حالت ها، مهاربندهای کمانش ناپذیر با جذب انرژی ورودی سازه، سبب شده اند که تنش های کمتری به سایر اعضای سازه وارد شود و بدین ترتیب پتانسیل وقوع خرابی پیشرونده کاهش یابد. همچنین استفاده از مهاربند کمانش ناپذیر سبب شده است که دوران محل اتصال تیر به ستون در مقایسه با ساختمان‌های با مهاربند معمولی کاهش یابد. این اثرگذاری بویژه در ساختمان‌های با ارتفاع بیشتر مشهودتر می‌باشد؛ بطوریکه مقدار بیشینه چرخش مفصل متناظر با ساختمان 12 طبقه دارای مهاربند کمانش ناپذیر در مقایسه با مهاربند معمولی به میزان 21 درصد کاهش یافته است.

Investigation of steel buildings response equipped with buckling-restrained braces against progressive collapse

In the present study, the use of bucklingrestrained braces (BRBs) has been evaluated as a research innovation aimed at reducing the potential of progressive collapse in steel braced frames. These braces prevent the overall buckling of brace and provide much more energy absorption than conventional convertible bracing systems. For this purpose, threedimensional finite element models of 4, 8, and 12story buildings were simulated in two modes using ordinary and buckling braces and their response against progressive collapse was evaluated. The progressive collapse analysis was carried out using an alternative load path method and the response of the structures to column removal was investigated. Simulation of models was done using ABAQUS software. Also, the accuracy of the finite element method used in simulating the models was evaluated and a suitable agreement between the results was observed. The most significant results show that in steel frames that have BRBs, less stresses have been created compared with conventional steel braces. In all cases, BRBs with internal energy absorption of the structure have caused lower stresses to other structure member, thereby reducing the potential of progressive collapse. Also, the use of BRBs has reduced the rotation of the beam to column connection, compared to conventional bracing. This effect is especially noticeable in buildings with higher altitudes; the maximum amount of joint rotation corresponding to the 12story building with BRBs has been reduced by 21% compared with the conventional braces. The reason for this is that, in bucklingrestrained braces, the members are able to withstand a pressure above the tensile yield strength, and, unlike ordinary systems, the inherent ductility is due to the occurrence of yield in pressure before it begins to buckle.