اثر نشست تفاضلی فزاینده در زیر ستون ها بر رفتار یک قاب بتنی با لحاظ نمودن شرایط تکیه گاهی متفاوت

مخاطرات طبیعی و فعالیت‌های انسانی زمینه‌ساز وقوع نشست کلی یا موضعی زمین هستند. پیش‌بینی اثرات نشست نامتقارن بزرگ بر رفتار قاب‌های سازه‌ای خصوصا در نواحی شهری با تراکم جمعیتی بالا، یک مسئله مهم در فرآیند طراحی است چرا که در صورت عدم توجه کافی می‌تواند منجر به تلفات جانی و مالی جبران ناپذیری شود. در این مقاله به منظور یافتن درک بهتر از نحوه تاثیر پدیده مذکور بر رفتار روبنای سازه، بر روی یک قاب خمشی بتنی سه بعدی دارای طرح سازه‌ای مطابق با آیین‌نامه‌های ایران در شش حالت مجزا، که از در نظر گرفتن سه موقعیت برای محل اعمال نشست‌های تفاضلی فزاینده (زیر یک ستون میانی، کناری و یا گوشه) همراه با دو وضعیت تکیه‌گاهی متفاوت (صلب و غیرصلب) برای پای ستون‌ها حاصل ‌می‌گردند، مجموعه‌ای از تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی انجام شده و مواردی از قبیل تغییرات در الگوی لنگر خمشی تیرهای پل زننده، بازتوزیع نیروی محوری در ستون‌ها و همچنین حداکثر نشست ارتجاعی و غیرارتجاعی قابل تحمل سازه مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. بر پایه یافته‌های مدل‌های عددی اگرچه موقعیت اعمال نشست در محل یک ستون میانی در قیاس با سایر موقعیت‌های مطالعه شده به کمترین تغییرمکان قائم رو به پایین برای تشکیل اولین مفصل پلاستیک در یکی از تیرها نیاز دارد اما بیشترین نشست‌پذیری سازه در یکی از حالات مربوط به وقوع نشست در موقعیت یک ستون گوشه رخ ‌می‌دهد. همچنین الگوی تشکیل مفاصل پلاستیک و بازتوزیع نیروهای محوری در بین ستون‌های طبقه اول سازه تا حد زیادی تحت تاثیر شرایط تکیه‌گاهی مدل شده برای پای ستون‌ها قرار می‌گیرد.

Influence of increasing differential settlement under columns on a RC frame response considering different support conditions

Natural hazards and human activities bring about overall or local ground subsidence. Predicting the effects of large differential settlement on response of structural frames, especially in congested urban areas, is a main issue in design process as inadvertence can lead to irrecoverable human and financial losses. In order to better understand the consequences of the subsidence phenomenon on the superstructure, a three dimensional reinforced concrete (RC) moment frame designed according to the current Iranian codes of practice is analyzed due to six separate nonlinear analysis cases considering three locations for the increasing differential settlements (under corner, exterior, and interior columns) as well as two support conditions (fixed and flexible); Various results including change in pattern of bridging beam bending moments, axial force redistribution in columns, and also maximum tolerable elastic and inelastic settlements are evaluated. Based on the findings of the numerical models, although cases with the settlement imposed under an interior column have the least vertical downward displacement at formation of first plastic hinge in a beam compared to corresponding cases, the highest capacity to bear differential settlement occurs due to one of the cases of a corner column location. Moreover, formation of plastic hinges and redistribution of axial forces in firststory columns are highly affected by the modeled support conditions.