تاثير نوع سيستم باربر جانبي در عملكرد لرزه‌يي قاب‌هاي فولادي ويژه تحت خرابي پيش‌رونده

Effect of Lateral Force Resisting System on Seismic Performance of Special Steel Frames under Progressive Collapse

خرابي پيش‌رونده وضعيتي است كه در آن بروز يك خرابي موضعي در يك عضو سازه‌يي منجر به شكست اعضا مجاور آن و فروريزش‌هاي اضافي در ساختمان مي‌شود. هرگونه ضعف در طراحي و يا اجراي المان‌هاي سازه‌يي ممكن است باعث به‌وجودآمدن پديده‌‌ي خرابي پيش‌رونده در سازه‌ها حين بارگذاري انفجار و يا لرزه‌يي شود. لذا مدل‌كردن پاسخ ساختمان‌ها در برابر خرابي پيش‌رونده، نظر پژوهشگران بسياري را در دو دهه‌ي گذشته به خود جلب كرده است و تلاش‌هايي براي توسعه‌ي روش‌هاي تحليل و طراحي در برابر اين پديده صورت گرفته است. در اين نوشتار به منظور تخمين ايمني لرزه‌يي، با استفاده از تحليل ديناميكي غيرخطي، تغييرمكان جانبي نسبي طبقات، چرخش و روند توزيع مفاصل خميري در تيرها و ستون‌ها در قاب‌هاي خمشي فولادي سالم و آسيب‌ديده با سيستم‌هاي باربر جانبي گوناگون تحت خرابي پيش‌رونده مورد ارزيابي قرار گرفته است. با بررسي پاسخ سازه ملاحظه مي‌شود كه عملكرد لرزه‌يي سازه‌ها اساسا ًوابسته به موقعيت حذف ستون و نوع سيستم باربر جانبي است و نشان از برتري سيستم قاب خمشي ويژه به همراه مهاربند برون‌محور دارد. نتايج حاصل بينش بهتري را براي درك تاثير نوع سيستم باربر جانبي در پاسخ ديناميكي و ايمني لرزه‌يي قاب‌هاي فولادي ويژه تحت خرابي پيش‌رونده به‌دست مي‌دهد و بيان مي‌كند كه در هنگام ايجاد خرابي موضعي در طبقه‌ي پاييني سيستم‌هاي فولادي طراحي‌شده براساس الزامات ويژه‌ي لرزه‌يي، پتانسيل ايجاد خرابي پيش‌رونده وجود ندارد.

Progressive collapse first attracted the attention of engineers from the structural failure of a 22-story apartment building at Ronan-Point, London, UK, in 1968. The terminology of progressive collapse is defined as ʹʹthe spread of an initial local failure from element to element, eventually resulting in the collapse of an entire structure or a disproportionately large part of itʹʹ. Any weakness in design or construction of structural elements can induce progressive collapse in structures during seismic loading. The modeling of building responses to progressive collapse has interested more and more researchers during the past two decades. The aim of this study is to investigate the seismic performance of special steel buildings including, moment resisting frames, moment resisting with concentrically braced frames and moment resisting with eccentrically braced frames, designed based on seismic codes with damaged members, and their ability to resist progressive collapse under earthquake loading. For this purpose, nonlinear dynamic analysis on 3-D structures using PERFORM 3D software was carried out, and seismic performance with a progressive collapse potential of 5 and 15 story buildings with 4 bays, applying an alternate load path method proposed on GSA2003 and UFC2009, was assessed. In this paper, plastic hinge generation in elements, story drift and the performance level of frames for various locations of column removal and lateral force resisting systems are investigated. Considering the response of the structures, it can be observed that the seismic behavior of structures basically depends on the location of the eliminated column and the type of lateral load resisting system, indicating the advantage of special moment resisting frames equipped with eccentric bracings. The reported results give better insight into understanding the effect of the type of lateral load resisting system on the dynamic response and seismic safety of special steel frames under progressive collapse. The results also state that when local damage occurs in the lower stories of steel frames designed according to special seismic requirements, no potential for progressive collapse exists.