بخشی از مقاله
چکیده
به گسترش خرابی موضعی ناشی از یک رویداد اولیه، از یک عضو به عضوی دیگر، که نتیجهی آن فروپاشی کل یا بخش بزرگی از سازه میباشد، خرابی پیشرونده میگویند. در این مطالعه سعی شده است که اثر دیوار برشی در خرابی پیشرونده و باز توزیع نیروهای داخلی ناشی از حذف ستون یا دیوار برشی مورد بررسی قرار گیرد. به همین منظور، یک سازهی 10 طبقهی بتنی با سیستم دوگانهی دیوار برشی و قاب خمشی که مطابق آییننامه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان طراحی شده است در اثر حذف ناگهانی ستون و یا دیوار برشی مطابق راهنمای UFC مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه، با توجه به نتایج به دست آمده میتوان گفت که وجود دیوار برشی در سازه بهصورت قابل ملاحظهای مقاومت سازه را در برابر خرابی پیشرونده افزایش میدهد. به بیان دیگر وجود دیوار باعث باز توزیع بهتر نیروها میشود و میزان جابهجایی قائم سازه را در محل عضو حذف شده به میزان قابل توجهی کاهش میدهد.
کلمات کلیدی: خرابی پیشرونده، سیستم دوگانه، دیوار برشی، روش مسیر بار جایگزین.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر با افزایش تخریب ساختمانها بر اثر حملات تروریستی و آتشسوزیها و غیره، لزوم توجه به موضوع خرابی پیشرونده افزایش یافته است. طبق تعریف آییننامهی UFC خرابی پیشرونده عبارت است از گسترش یک خرابی از خرابی اولیه از یک عضو به عضو دیگر که در نتیجهی آن، سازه به صورت کامل فرو میریزد یا بخش زیادی از آن دچار خرابی نامتناسب می شود - . - DoD,2009 راهنماهای UFC و GSA به ارزیابی پتانسیل خرابی پیشرونده در ساختمانهای جدید و موجود میپردازند که در آن تحلیل سازه پس از حذف عضو باربر مانند ستون یا دیوار، بدون در نظر گرفتن علت حذف، مورد بررسی قرار میگیرد.
-2 کارهای انجام شده
در این قسمت، به مطالعهی تحقیقاتی در مورد خرابی پیشرونده در ساختمانهای با دیوار برشی و بررسی نتایج آن میپردازیم. هدی هلمی و همکاران در سال 2012 یک ساختمان منظم 10 طبقه با 7 دهانه 6 متری در هر دو طرف را در دو حالت در نظر گرفتن و در نظر نگرفتن دال بررسی کردهاند. نتایج تحلیل نشان داد که طراحی بر اساس آییننامهی ACI318-08 الزامات راهنمای UFC را رعایت نمیکند. در تحلیل قاب به همراه دال، رفتار غشایی دال نقش مهمی در مقاومت خرابی دارد بائو و همکاران در سال 2010 دو ساختمان بتنی 10 طبقه که در دو حالت با خطر لرزهخیزی پایین و با خطر لرزهخیزی بالا طراحی شدهاند را در حالت حذف نیمی از دیوار طبقهی پایین بررسی کردهاند. تحلیل ساختمانها در حالت دوبعدی انجام شده است.
ساختمان طراحیشده در حالت با خطر لرزهخیزی پایین عملکرد بهتری در نیروهای محوری و جابهجایی نسبت به ساختمان طراحیشده در حالت با خطر لرزهخیزی بالا دارد. یک دلیل برای این رویکرد را میتوان گستردگی بهتر در حالت دوم دانست. دلیل دیگر میتواند وجود دو دیوار موازی در حالت دوم باشد. زمانی که یکی از دو دیوار آسیب میبیند، در صورت وجود اتصال مناسب بین دیوارها، بارها و لنگرهای واژگونی میتوانند به دیوار سالم دیگر منتقل شوند. ولی در حالت وجود یک دیوار در قاب، بارهای دیوار آسیب دیده، بهجای انتقال به قاب، به دلیل اختلاف قابلتوجه بین سختی دیوار و قاب، در دیوار آسیبدیده باز توزیع میشوند. این رویداد ناپایداری سازه را افزایش میدهد . - Bao & Kunnath, 2010 -
-3 روش تحقیق
• مشخصات سازهی مورد مطالعه
ساختمان موردبررسی در این مقاله، ساختمانی با ارتفاع 32 متر با پلان متقارن میباشد که در شهر تهران و بر روی خاک نوع III قرار دارد. این ساختمان دارای سیستم دیوار برشی ویژه و قاب خمشی ویژه در هر دو جهت مطابق شکل 1 است. مشخصات مصالح مورد استفاده در جدول 1 آمده است. ساختمان دارای 6 دهانه در هر سمت و فاصله بین دهانهها 5 متر میباشد. بار وارد بر سازه در جدول 1 آمده است. ساختمان طبق آییننامهی مبحث نهم - دفتر امور مقررات ملی ساختمان، - 1392 و 2800 طراحی شده است. جزئیات مقاطع بهکاررفته در ساختمان، در جدول 2 و جدول 3 نشان داده شده است.
برای آنالیز و تحلیل ساختمان، از نرمافزار OpenSees استفاده شده است. به منظور مدلسازی بتن از دستور Concrete01، به صورت یک هسته بتنی محبوسشده و چهار قسمت بتن محبوسنشده استفاده شده است. این دستور برای ساخت ماده تک محوره بتنی کنت-اسکات-پارک1 بر اساس کار کارسان-جیرسا 2و بدون تنش کششی کاربرد دارد. جهت مدلسازی آرماتورهای فولادی نیز از دستور Steel01 استفاده شده است. این دستور برای ساخت ماده فولادی تکمحوره گیفر-منگاتو-پینتو 3همراه با سختشوندگی ایزوتروپیک به کار میرود. تمامی مقاطع بهصورت فایبر مدل شدهاند. در تبدیل المانها از مختصات محلی به مختصات کلی اثر تغییر شکلهای بزرگ المانها نیز در نظر گرفته شده است - کماچی، . - 1391
• ترکیب بار
طبق راهنمای UFC برای تحلیل دینامیکی غیرخطی خرابی پیشرونده در روش مسیر بار جایگزین از ترکیب بار رابطهی 1 استفاده میکنیم:که در آن D بار مرده سقف، L بار زنده سقف، S بار برف سقف و G بار کلی وارد بر سقف میباشد.
• مراحل حذف عضو باربر حذف ناگهانی عضو باربر و تحلیل دینامیکی آن به صورت زیر انجام میشود:
· ابتدا سازه را طبق بارهای ثقلی تحلیل استاتیکی میکنیم و نیروهای داخلی عضوی را که میخواهیم حذف کنیم، تعیین میکنیم.
· در این مرحله سازه را با حذف عضو باربر و جایگزینی نیروهای به دست آمده از مرحلهی قبل در بالای گرهی عضو حذفشده، تحلیل استاتیکی میکنیم. توجه شود که نتایج بهدستآمده از تحلیل در این مرحله باید با نتایج تحلیل در مرحلهی قبل یکسان باشد.
