Numerical Study of Progressive Collapse in Framed Structures: A New Approach for Dynamic Column Removal

خرابي پيشرونده وضعيتي است كه خرابي موضعي يك عضو اصلي سازه اي منجر به خرابي اعضاي مجاور آن و فروريزش هاي اضافي در سازه مي شود به طوري كه خرابي كلي ايجاد شده به نسبت علت ايجاد كننده ي خرابي نامتناسب باشد. در سيستم هاي قابي، رايج ترين خرابي موضعي، خرابي ستون ها فرض مي شود. در اين پژوهش يك روش جديد براي شبيه سازي حذف ديناميكي ستون در سيستم هاي قابي ارايه شده است. با استفاده از اين روش پاسخ سازه اي يك قاب ساختماني فولادي 5 طبقه در سناريو هاي گوناگون حذف ستون سنجيده شده است. تاثيرات غيرخطي مصالح و هندسي در اين تحليل ها لحاظ شده است. روش هاي مدل سازي با جزييات شرح داده شده است. تمركز ويژه اي براي تخمين تغييرمكان قايم نقطه ي حذف ستون صورت پذيرفته است. بر اساس نتايج، پتانسيل خرابي پيشرونده اساسا بستگي به موقعيت حذف ستون دارد. مي توان نتيجه گرفت كه روش پيشنهاد شده، امكاناتي چون سهولت محاسباتي و عملي بودن را براي شبيه سازي حذف ديناميكي ستون در سازه هاي قابي ارايه مي دهد.

Progressive collapse is a situation where local failure of a primary structural component leads to the collapse of adjoining members which, in turn, leads to additional collapse. Hence, the total damage is disproportionate to the original cause. The most common local failure in framed structure is assumed to be column failure. In this paper, a new approach for dynamic column removal in framed structures was proposed. Using this approach, the structural response of a 5-story steel frame building under the sudden loss of columns for different scenarios of column removal was numerically assessed. Both material and geometric nonlinearities were taken into account in the analysis. The modeling techniques were described in details. Special emphasis was focused on the evolution of vertical displacements of column removal point. According to the results progressive collapse potential are strongly dependent on location of column loss. It could be concluded that the proposed approach offers the advantages of computational simplicity and practicality for dynamic column removal of framed structures.