بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده

Transcript

1 علم هش» مجله ی ـ ژپو ی «علوم و فناوریاهی پدافند نوین ص 7931 تابستان 2 شماره سال نهم Downloaded from adst.ir at 15: on Sunday September 2nd 2018 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده 4 جواد مشهدی 3 عباس سیوندیپور *2 حامد صفاری 1 مصیب کریمی دانشگاه شهید باهنر کرمان استاد -2 دانشگاه تحصیالت تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان دانشجوی کارشناسیارشد -1 دانشگاه شهید باهنر کرمان دانشجوی دکتری -4 دانشگاه تحصیالت تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان استادیار -3 )36/30/71 : پذیرش 39/77/39 : (دریافت چکیده گسترش یک خسارت جزئی یا شکست موضعی منجر به خرابی بخش قابل توجهی و یا کل سازه خرابی پیشرونده پدیدهای است که در آن تمهیداتی توسط آییننامهها اندیشیده شده است که در آن سازه پس از حذف برای جلوگیری از وقوع خرابی پیشرونده در سازهها. میشود در. میبایست توانایی تحمل بارهای اعمالی و انتقال آنها در یک مسیر جایگزین به دیگر اعضای مجاور را داشته باشد ناگهانی عضو باربر ثقلی بخشی از سقف به همراه اعضای. این مطالعه تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده بررسی شده است سازهای و اتصاالت مدلسازی شده است و پارامترهای مؤثر دال بتنی در افزایش ظرفیت قاب خمشی فوالدی و مسیر گسترش ترک در دال نتایج نشان میدهد قاب خمشی با دال کامپوزیت ظرفیت باالتری. کناری و میانی مورد ارزیابی قرار گرفته است ناشی از حذف ستون گوشه همچنین میزان این افزایش مقاومت بستگی به. نسبت به قاب خمشی بدون دال کامپوزیت در تحمل بارهای ناشی از حذف ستون دارا است. موقعیت قرارگیری ستون در پالن دارد آنالیز اجزاء محدود قاب خمشی فوالدی دال کامپوزیت خرابی پیشرونده : کلیدواژهها Assessment of Concrete Slab Effect in Performance of Steel Moment Resisting Frame in Progressive Collapse M. Karimi, H. Saffari*, A. Sivandi-Pour, J. Mashhadi Shahid Bahonar University of Kerman (Received: 22/01/2017; Accepted: 09/07/2017) Abstract Progressive collapse is the collapse of all or a large part of a structure caused by damage or failure of a relatively small part of it. These efforts tended to focus on improving redundancy and alternate load paths, to ensure that loss of any single component would not lead to a general collapse. To avoid of progressive collapse in structures, some criteria have been considered by regulations that after elimination of a member, structure should have ability to bear applied loads and transfer them to other members using substitution paths. In this study, the effect reinforced concrete slab in performance of steel moment resisting frame in progressive collapse was investigated.in this research a part of roof with structural members and connections were modeled and effective parameters of slab to increase structure capacity and crack propagation path due to corner, lateral and middle column elimination, were evaluated. In modelling, the effects of rebar, concrete strength and slab thickness on strength in different cases of column elimination were investigated. Results showed that moment resisting frame with composite slab have more capacity to bear loads due to column elimination in comparison with frame without composite slab. Also, the rate of increasing strength depends on the location of column in the plan. Keywords: Progressive Collapse, Composite Slab, Steel Moment Resisting Frame, Finite Element Analysis * Corresponding Author Hsaffari@uk.ac.ir Adv. Defence Sci. & Technol. 2018, 03,

2 مجله علمی ـ پژوهشی «علوم و فناوریهای پدافند نوین» سال نهم شماره 2 تابستان مقدمه 7.2 روش تحقیق.1-2 مشخصات هندسی نمونه مورد بررسی در این مقاله ارزیابی پتانسیل گسیختگی پیشرونده با در نظر گرفتن الگوی روش مسیر بار جایگزین صورت پذیرفته است. ایده کلی این روش بدین صورت است که سازه طوری طراحی شود که در صورت حذف و یا آسیبدیدگی مسیرهای عادی انتقال بار Progressive Collapse 1 خرابی پیشرونده معموال به گسترش یک آسیب موضعی اولیه در درون سازه اطالق میشود که گسترش آن باعث تخریب کلی سازه میشود ASCE/SEI7-10]7[. تعریف دقیقی از خرابی پیشرونده به صورت "گسترش یک گسیختگی موضعی اولیه از یک المان به المان دیگر که درنهایت منجر به فروپاشی کل سازه یا بخش بزرگی از آن میشود" ارائه داده است. عواملی که میتواند موجب خرابی پیشرونده شود شامل خطاهایی طراحی یا ساخت روشهای نامناسب احداث بنا آتشسوزی انفجار تصادف وسایل نقلیه و غیره است. آییننامههای متعددی برای بررسی خرابی پیشرونده وجود دارد [ 2 و ]9 که هر کدام از آنها روشهایی را برای حل این موضوع ارائه دادهاند. از جمله این راه حلها میتوان به افزایش نامعینی انتقال بار از مسیر فرعی افزایش مقاومت موضعی و افزایش پیوستگی سازه اشاره کرد. در میان روشهای مقابله با خرابی پیشرونده آییننامهها تأکید بیشتری بر روش مسیر بار جایگزین دارند. فلسفهی این روش مبتنی بر آن است که با حذف یک المان بحرانی سازه قادر به پل زدن و باز توزیع نیروهای سطح بارگیر عضو حذف شده به سایر المانها باشد ].[4 در واقع این روش با قبول خرابی تعدادی از المانها استقرار اعضای دیگر سازه را تأمین میکند. فنگ فو و همکاران [ ]9 مطالعه روی سازه سهبعدی 23 طبقه فوالدی با اتصاالت مفصلی و سقف کامپوزیت با نرمافزار ABAQUS بدون در نظر گرفتن اثرات اتصاالت انجام دادند. یانگ و همکاران] [6 یک مدل جز از قاب کامپوزیت با نرمافزار ABAQUS تحت سناریوی حذف ستون میانی ارائه دادند. اتصال در نظر گرفته شده در مطالعه فوق از نوع اتصال نبشی در جان و اتصال با ورق انتهایی بود. مطالعات ایشان نشان داد که عرشه فوالدی تأثیری در عملکرد زنجیرهای در تغییر شکلهای بزرگ ندارد و نسبت دهانه به عمق تیر تأثیر زیادی در رفتار قاب تحت سناریوی حذف ستون دارد. جیو و همکاران ] [7 به منظور بررسی رفتار اتصال نیمه صلب تحت سناریوی حذف ستون یک قاب کامپوزیت با اتصال تیر به ستون از نوع اتصال با ورق انتهایی را با نرمافزار ABAQUS مدلسازی نموده و نشان دادند با افزایش قطر یا کرنش گسیختگی پیچهای اتصال مقاومت در برابر خرابی پیشرونده اتصال نیمه صلب میتواند بهبود یابد. کیم و همکاران ] [8 یک مدل تحلیلی از اثر دال بر مقاومت در برابر خرابی پیشرونده در قاب خمشی فوالدی با نرمافزار ABAQUS ارائه دادند در مطالعه ایشان از لغزش بین فوالد و بتن صرف نظر شده است و اثر اتصال در مدل منظور نشده است در این مطالعه روش سادهای که قادر به محاسبه انرژی جذب شده توسط دال در اثر حذف ستون است پیشنهاد شده است. تای و همکاران [ ]9 یک روش آنالیز خرابی پیشرونده منطقی و سریع ارائه دادند. با بررسی کمانش ستون اتصال نیمه صلب و عمل غشایی دال مطالعه موردی یک ساختمان 1 طبقه با دال بتنی در نرمافزار LS-DYNA توسط کواسنیواسکی [ ]10 انجام شد در این مدل اثرات محلی مانند خمش غیر االستیک صفحات انتهایی اتصال یا کمانش موضعی بال فشاری ارائه شده است. آستانه اصل و همکاران [ ]11 پژوهشی تجربی بر روی دال مرکب کف در یک سامانه قاب خمشی فوالدی ارائه دادند و استفاده از کابل پیشتنیده فوالدی را یک راه بهبود مقاومت در برابر خرابی پیشرونده دانستهاند. یوو و همکاران [ ]12 نیز در یک پژوهش عددی سهم اتصاالت مختلف دالهای کف را در تیرهای دو دهانه مورد بررسی قرار دادند و پیشنهاد طراحی با استفاده از کابلهای فوالدی پیشتنیده را برای عملکرد زنجیروار به عنوان یک استراتژی جهت تقویت ساختاری سامانه عنوان نمودند. ازودین و همکاران [ ]13 پیشنهاد سادهای را در زمینه تجزیه و تحلیل خرابی پیشرونده در یک سازه فوالدی کامپوزیت یک طبقه ارائه دادند. دات و جینگهای [ ]14 عملکرد تیر و دال بتن مسلح را با فرض یک ستون داخلی به روش شبه استاتیکی مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که عملکرد غشایی دال و تیرهای دو دهانه متصل به آن از لحاظ افزایش ظرفیت حمل بار در زمانی که جابهجایی عمودی بزرگی ایجاد شود مقدار قابل توجهی خواهد شد. ال اشکر و ال طویل [ ]15 با پیشنهاد روش طراحی مقاوم با بهرهگیری از مدلسازی عددی از روش تغییر شکل دال به مطالعه این پدیده پرداختند. این مطالعات و تحلیلها به طور عمده بر سناریوی حذف ستون داخلی متمرکز شدهاند. با توجه به مطالب اشاره شده در این بررسی رفتارسنجی و چگونگی افزایش ظرفیت دال کامپوزیت ناشی از حذف ستون در موقعیتهای ستون گوشه کناری و میانی مورد مطالعه قرار گرفته است و پارامترهای مؤثر دال در افزایش ظرفیت سازه و مسیر گسترش ترک در دال ناشی از حذف ستون مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مدلسازی تحلیلی اثرات میلگرد مقاومت بتن و ضخامت دال در افزایش مقاومت برای حالتهای مختلف حذف ستون بررسی شده است.

3 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده مصیب کریمی و همکاران 863 مسیرهای جایگزین دیگری برای انتقال بار به زمین وجود داشته باشد. بدین ترتیب سازه برای حذف ستونها و یا دیوارهای خاص طراحی میشود. بر همین اساس مدلسازی اجزاء محدود و انجام تحلیل بر روی یک طبقه دال کامپوزیت که ستون زیر خود را در میشود. در شکل ( )7 موقعیتهای ستون حذف شده و قسمتهایی از دال و سازه پیرامون که مدلسازی گردیده مشخص شده است. به این ترتیب دهانههایی از دال که تحت تأثیر مستقیم ستون حذف شده قرار دارند و نیمی از دهانه مجاور توسط نرمافزار ABAQUS مدلسازی شده است. کلیه مقاطع شکل.2 جزئیات اتصال مستقیم تقویت نشده ] [76 تیرها ابعاد آنها و مشخصات مصالح با توجه به نمونه آزمایشگاهی [ ]16 انتخاب شد. شکل.9 ابعاد و جزئیات مدل اجزا محدود قسمت انتخابی شکل.8 پالن مورد مطالعه و قسمت انتخاب شده جهت مدلسازی تیرها در محورهای A تا G و محورهای 7 تا 1 از نوع W24x68 و تیرهای کامپوزیت فرعی از نوع W14x22 میباشند با توجه به مدلسازی قاب سهبعدی از مقطع Box330x330x25.4 برای ستونها استفاده شده است. در مدلسازی نصف ارتفاع ستون ( 7133 میلیمتر) در باال و پایین طبقه مورد نظر مدل شده است. نوع اتصال تیر به ستون از نوع اتصال گیردار مستقیم تقویت نشده است که در شکل ( )2 نشان داده شده است. با توجه به قسمتهای انتخابی در موقعیتهای مختلف حذف ستون که جهت مدلسازی در پالن نشان داده شد در موقعیتهای حذف ستون کناری و ستون میانی میتوان از تقارن بهره گرفت. در موقعیت حذف ستون کناری نیمی از محدوده مشخص شده در پالن شکل ( )7 و در مرز مشترک تقارن تنها نیمی از تیر و ستون مدلسازی شده است. شکل ( )9 ابعاد و جزئیات مدل اجزاء محدود را نشان میدهد..2-2 مدلسازی اجزاء محدود برای تیرها ستونها و دال بتنی از المان پوسته 0 گرهی ( )S4R با انتگرالگیری کاهش یافته استفاده شده است. میلگردها با استفاده از المان Rebar Layers مدلسازی شدهاند. حرکت نسبی اجزای جوش شده نسبت به یکدیگر (شامل ورق پیوستگی به بال و جان ستون ورق برشی به بال ستون و جان تیر و بال تیر به ستون) در سه راستا مقید شده است. به جای جوش از قید Tie موجود در نرمافزار استفاده شده است. همچنین میان سطحی از دال که در تماس با بال تیر قرار دارد اندرکنش تماسی در دو راستای مماسی و عمودی تعریف شده است به طوری که در راستای عمودی اندرکنش به صورت Hard contact تعریف شده است (اجزای تماس در یکدیگر نفوذ نمیکنند). از اصطکاک بین این اجزاء صرف نظر شده است بنابراین در راستای مماسی حرکت بال تیر و دال بتنی توسط برشگیرها به یکدیگر مقید گردیده است. به جای گلمیخ (برشگیر) از فنر غیر خطی استفاده شده است. موقعیت ستون کناری گوشه و میانی از دست داده است انجام

4 مجله علمی ـ پژوهشی «علوم و فناوریهای پدافند نوین» سال نهم شماره 2 تابستان مشخصات مصالح مصالح فوالدی : در جدول ( )7 مشخصات مصالح فووالدی نشوان داده شده است. بورای تیرهوا و سوتونهوای فووالدی یوک رابطوه تنش - کرنش دو خطی و برای میلگرد یک رابطوه تونش - کورنش جدول.8 مشخصات مصالح فوالدی اعضاء ] [16 تنش نهایی تنش تسلیم (مگاپاسکال) (مگاپاسکال) 069 بال 979 بال 011 جان 991 جان عنوان شکل.5 نمودارتنش - کرنش بتن درکشش و فشار ] [17 kn n ) fc 1 (k 2)n 2 ( )7 تیر ستون ورق پیوستگی ورق برشی میلگرد در رابطه ( n )7 از رابطه c ( c n و k از رابطه k 1.1Ecm بهدست میآید. fc ( )2 در رابطه ( fc )2 3 1 ) E cm 9.5(f c 8 بر حسب مگاپاسگال و Ecm بر حسب گیگاپاسکال است. برای بتن در حالت کششی تا هنگام ترک تنش به صورت خطی افزایش پیدا میکند. سپس تنش از مقدار تنش کششی بتن به صورت خطی تا مقدار صفر کاهش پیدا میکند. تنش کششی ترک خوردگی بتن از رابطه زیر محاسبه میشود. شکل.4 نمودار تنش - کرنش مصالح مورد استفاده ( : الف) فوالد و (ب) میلگرد ] [76 ( )9 ft 0.7 f c آسیب کششی بتن :2 متغیر آسیب کششی dt به صورت توابعی مصالح بتنی : مقاومت فشاری بوتن برابور 02 مگاپاسوکال لحواظ شده است. جهت مدلسازی غیر خطی بتن مدل رفتواری خرابوی پالستیک بتن 7 بهکار گرفته شده است. بورای تعریوف رفتوار غیور خطی بتن از منحنی تنش کرنش تک محوری بتن کوه در شوکل ( )9 نشان داده شده استفاده شده است. هور دو تونش کششوی و فشاری در این شکل نشان داده شده اسوت. بورای بوتن در حالوت فشاری منحنی دارای سه قسمت است. بخش اول حالت االستیک که به صورت خطی تا تنش 0/4fc ادامه پیدا میکنود. بخوش دوم بخش غیر خطی نمودار که به صورت سهمی از 0/4fc شروع و بوه ( fc مقاومت فشاری نمونه استوانهای استاندارد) ختم میشود. ایون از کرنش ترک خوردگی قابل تعریف هست که مقوادیر بوین صوفر برای قسمتهای کامال سالم تا 7 برای قسمتهای کامال خوراب را دربر میگیرد ].[19 t Ec 1 ( )0 tpl ( 1b 1) t Ec 1 dt 1 t که در آن σt تنش کششی بتن و Ec مدول االستیسیته بتن εpl برابر کرنش پالستیک بتن و bt پارامتری بین صفر و یک که از سعی و خطا و با توجه به تطابق با نمونه آزمایشگاهی و طبق توصیه مرجع ] 3/7 [73 انتخاب شده است. بخش از منحنی با استفاده از رابطه ( )7 بهدسوت مویآیود. بخوش آسیب فشاری بتن :9 متغیر آسیب فشاری dc به صورت تابعی از سوم منحنی به صورت خطی از fc تا 0/85fc کاهش مییابد. مدول کرنش غیر االستیک قابل تعریف است این پارامتر نیز همانند االستیسیته بتن از رابطه ( )2 بهدست میآید [ 71 و.]71 Concrete Damage Plasticity 1 Tensile Damage Compressive Damage 2 3 سه خطی مطابق شکل ( )0 استفاده شده است.

5 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده مصیب کریمی و همکاران متغیر آسیب کششی مقادیر بین صفر تا یک را به خود اختصاص میدهد ].[19 ( )9 c Ec 1 ( 1b 1) c Ec 1 c pl c dc اندرکنش و لغزش بین فوالد و بتن در سقف کامپوزیت گلمیخها وظیفه تحمل تنش برشی و انتقال آن بین دال بتنی و تیر فوالدی را بر عهده دارند. در واقع گلمیخ (برشگیر) مهمترین قطعه در یک سازه کامپوزیت به شمار میرود. در مدلسازی جهت در نظر گرفتن لغزش بین فوالد و بتن و شبیهسازی اثر گلمیخ از فنر غیر خطی که نقطهای روی بال تیر در محل گلمیخ را در نقطه متناظر آن روی دال بتنی که به صورت نقطه به نقطه به هم متصل میکند استفاده شده است. جهت تعریف رفتار غیر خطی فنری که در محل گلمیخها اتصال بین فوالد و بتن را ایجاد کرده است از رابطه نیرو - لغزش گلمیخ که توسط االگارد ] [20 ارائه گردیده استفاده شده که در شکل ( )6 نشان داده شده است. که در آن Asa سطح مقطع گلمیخ EC مدول االستیسیته بتن و fc مقاومت فشاری مشخصه نمونه استوانه بتن است..5-2 بارگذاری و اعمال شرایط مرزی بار اعمال شده به سازه به صورت جابهجایی کنترل است به این صورت که در محل حذف ستون مورد نظر جابهجایی تعریف میشود و این جابهجایی مرحله به مرحله به صورت فزاینده به محل مورد نظر اعمال میشود تا به جابهجایی هدف (جابهجایی نظیر دوران 9% رادیان) برسد. با بهرهگیری از خاصیت تقارن و اعمال شرایط مرزی قرینه در نرمافزار مدل برای موقعیت حذف ستون میانی به یکچهارم و موقعیت حذف ستون کناری به نصف تقلیل پیدا میکند. در شکل ( )1 اعمال شرایط مرزی قرینه برای موقعیت حذف ستون میانی نشان داده شده است. با توجه به مدلسازی نیمی از ارتفاع ستون در طبقه در باال و پایین ستونها شرایط تکیهگاهی مفصلی اعمال شده است. دو مرز کناری دال به منظور شبیهسازی اثرات و محدودیت محوری ایجاد شده توسط دال و عناصر مجاور دارای مهار جانبی است. شکل.1 اعمال شرایط مرزی قرینه برای موقعیت حذف ستون میانی.6-2 مشبندی مدل اجزاء محدود مشبندی اساس روش المان محدود است که عمده هزینه زمان و حجم کار را به خود اختصاص میدهد. به عبارتی قسمت شکل.6 نمودار نیرو - لغزش برای گلمیخ ] [20 رابطه نیرو - لغزش بر اساس رابطه ( )6 تعریف میشود. ( )6 V (1 e s )0.558Vu در رابطه فوق s برابر لغزش بین فوالد و بتن و پارامتر vu برابر مقاومت برشی اسمی گلمیخ است که از رابطه ( )1 تعیین میشود ].[20 ( )1 f c Ec Vu 0.5 Asa عمدهای از درصد سختی کار و زمان صرف شده در یک تحلیل مربوط به این مرحله است. مشبندی به نوعی تضمین کننده دقت جواب است به این معنی که اگر مشبندی به صورت اصولی و با رعایت نکات ضروری انجام شده باشد دقت کار تضمین شده خواهد بود. برای تعیین مشبندی بهینه در مدلسازی این مطالعه از روش بررسی همگرایی جوابها استفاده گردیده است. برای این منظور در ابتدا مدلها را با المانهای بزرگتر تحلیل کرده و یکی از کمیتهای خروجی (در اینجا مقدار بیشینه نیرو در نمودار نیرو - جابهجایی) برداشت شده است. سپس المانها را ریزتر کرده و مسئله مجدد تحلیل شده است. فرایند ریزتر کردن المانها تا که در آن σc به ترتیب تنش کششی و فشاری بتن Ec مدول االستیسیته بتن εpl برابر کرنش پالستیک بتن و bc پارامتری بین مقادیر صفر و یک که از سعی و خطا و با توجه به تطابق با نمونه آزمایشگاهی و طبق توصیه مرجع ] 3/1 [73 انتخاب شده است. 818

6 مجله علمی ـ پژوهشی «علوم و فناوریهای پدافند نوین» سال نهم شماره 2 تابستان توجه به آنالیز حساسیت مش انجام گرفته برای دال اندازه مش میلی متر و برای تیر در ناحیه نزدیک به اتصال و نیز نواحی اتصال اندازه مش 79 میلیمتر انتخاب شده است و با دور شدن از مدل تحلیلی مدل آزمایشگاهی ( )2 مقادیر بیشینه نیرو در نمودار نیرو - جابهجایی به ازای ابعاد جابهجایی (میلیمتر) مش متفاوت برای قاب با دال تحت حذف ستون گوشه نشان داده شکل.1 مقایسه نمودار بار - جابهجایی نمونه تحلیلی و آزمایشگاهی شده است. در این آزمایش تیر کامپوزیت با تکیهگاه ساده تحت بارگذاری جدول.2 مقادیر بیشینه نیرو به ازای ابعاد مش متفاوت اندازه مش دال ( )mm اندازه مش تیر و نواحی اتصال ( )mm مقدار بیشینه نیرو در نمودار نیرو - جابهجایی ( )KN متمرکز عمودی قرار گرفته است. در شکل ( )3 تصویری از مدل تیر کامپوزیت نشان داده شده است..1-2 صحت سنجی مدل اجزاء محدود قبل از مدلسازی اجزاء محدود و برای بررسی رفتار مدل باید از صحت و دقت نتایج پیشبینی شده توسط این روش اطمینان حاصل نمود. برای این کار نتایج اندازهگیری شده در یک آزمایش معتبر باید با مقادیر حاصل از مدل اجزاء محدود متناظر مقایسه شده و از انطباق نتایج اطمینان حاصل شود. جهت صحت سنجی اتصال تیر به ستون از نمونه اتصال SAC3 گزارش شده در [16] SAC/BD- 1 استفاده شده است. در نمونه آزمایشگاهی تیر از نوع W24 68 با طول 9023 میلیمتر و ستون از نوع W با ارتفاع 9691 میلیمتر و اتصال آنها از نوع اتصال مستقیم تقویت نشده است. انتهای تیر تحت بارگذاری قرار گرفته است. مدل اجزاء محدود نمونه با در نظر گرفتن تمامی جزئیات به وسیله نرمافزار اجزاء محدود ABAQUS ساخته شده است. مشخصات مصالح فوالد مصرفی در مدلسازی مطابق با مشخصات مصالح نمونه آزمایشگاهی در نظر گرفته شده است. شرایط تکیهگاهی به گونهای اختصاص داده شده تا بهترین تطابق را با شرایط آزمایشگاهی داشته باشد. در ساخت این مدل از المانهای شکل.3 مدل اجزاء محدود تیر کامپوزیت آزمایش شده توسط چاپمن مدل اجزاء محدود تیر کامپوزیت نمونه آزمایشگاهی با تمام جزئیات مدلسازی شده و تحت آنالیز پوش آور قرار گرفته است. از المان پوسته 0 گرهی ( )S4R با انتگرالگیری کاهش یافته برای مدلسازی دال بتنی و تیر فوالدی استفاده شده است. در مدلسازی جهت در نظر گرفتن لغزش بین فوالد و بتن و شبیهسازی اثر گلمیخ از فنر غیر خطی که نقطهای روی بال تیر در محل گلمیخ را در نقطه متناظر آن روی دال بتنی که به صورت نقطه به نقطه به هم متصل میکند استفاده شده است. جهت تعریف رفتار غیر خطی فنری که در محل گلمیخها اتصال بین فوالد و بتن را ایجاد کرده است از رابطه نیرو - لغزش گلمیخ که توسط االگارد ] [20 ارائه گردیده استفاده شده است. تحلیل استاتیکی غیر خطی بر روی مدل ساخته شده انجام گرفته و نتایج حاصل از آزمایش و مدل اجزاء محدود با هم مقایسه شدند. در شکل ( )73 نمودار بار - جابهجایی نمونه آزمایشگاهی و مدل اجزاء محدود نشان داده شده است. پوسته 0 گرهای ( )S4R استفاده شده است. تحلیل استاتیکی غیر 600 آزمایش و مدل اجزاء محدود با هم مقایسه شدند. در شکل ( )1 مدل آزمایشگاهی نمودار بار - جابهجایی نمونه آزمایشگاهی و مدل اجزاء محدود مدل تحلیلی آمده است. در ادامه جهت صحتسنجی رفتار بتن و فوالد تیر مرکب معمولی بدون عرشه فوالدی از نمونه آزمایش شده توسط چاپمن و همکاران [ ]21 استفاده شده است. 150 بار (کیلونیوتن) خطی بر روی مدل ساخته شده انجام گرفته و نتایج حاصل از 50 جابهجایی (میلیمتر) شکل.81 مقایسه نتایج بین مدل تحلیلی و آزمایشگاهی تیر کامپوزیت معمولی نواحی اتصال اندازه مش بزرگتر میشود. برای نمونه در جدول بار(کیلونیوتن) جایی ادامه داده شده که اختالف میان نتایج بسیار کم شود. با

7 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده مصیب کریمی و همکاران. 9 نتایج و بحث.8-9 بررسی تأثیر پارامترهای مختلف در عملکرد قاب پس از حذف ستون 600 قاب بدون دال قاب با ضخامت دال mm793 قاب با ضخامت دال mm729 قاب با ضخامت دال mm بار(کیلو نیوتن) 800 جدول.9 مقایسه قاب بدون دال و قاب با دال در ضخامتهای مختلف ناشی از حذف ستون گوشه بار درصد افزایش بار نهایی نهایی نسبت به مدل قاب بدون دال قاب بدون دال 619 قاب با ضخامت دال 733 mm 171 6/61% قاب با ضخامت دال 729 mm 191 3/9% قاب با ضخامت دال 793 mm /91% دال با مقاومت فشاری 02 مگاپاسکال دال با مقاومت فشاری 13 مگاپاسکال بار(کیلونیوتن) با توجه به شکل ( )77 ناچیز بودن اثر دال در افزایش مقاومت نمونه در حالت حذف ستون گوشه به این دلیل است که در این حالت دال عموما تحت کشش است و فقط اندکی میلگردهای دال در این بخش همکاری میکنند. فشاری بتن 13 مگاپاسکال نسبت به مدل با مقاومت فشاری 02 مگاپاسکال نشان داده شده است. همانطور که انتظار میرود با افزایش مقاومت فشاری بتن در حالت حذف ستون گوشه مقدار بار نهایی قاب به مقدار کمی افزایش پیدا کرده است. جابهجایی(میلیمتر) شکل.82 نمودار بار - جابهجایی قاب با مقاومت فشاری مختلف تحت حذف ستون گوشه جدول.4 مقایسه قاب با مقاومت فشاری مختلف تحت حذف ستون گوشه قاب با مقاومت بتن 02 مگاپاسکال قاب با مقاومت بتن 13 مگاپاسکال درصد افزایش بار نهایی % جابهجایی(میلیمتر) شکل.88 نمودار بار جابهجایی حاصل از حذف ستون گوشه با ضخامت های مختلف دال در شکل ( )72 نمودار بار - جابهجایی مدل حاصل از حذف ستون گوشه با مقاومت فشاری بتن 02 و 13 مگاپاسکال نشان داده شده است و در جدول ( )0 درصد افزایش بار مدل با مقاومت در شکل ( )79 نمودار بار - جابهجایی مدل حاصل از حذف ستون گوشه با یک و دو شبکه میلگرد نشان داده شده است و در جدول ( )9 میزان افزایش بار مدل با دو شبکه میلگرد نسبت به مدل با یک شبکه میلگرد نشان داده شده است. همانطور که انتظار میرود با افزایش مقدار میلگرد در حالت حذف ستون گوشه مقدار بار نهایی قاب به مقدار کمی افزایش پیدا کرده است. در این بخش تأثیر پارامترهایی نظیر ضخامت دال مقاومت فشاری بتن و میزان میلگردهای دال بر عملکرد سازه پس از حذف ستون های گوشه کناری و میانی پرداخته شده است. برای بررسی تأثیر ضخامت دال سه ضخامت مختلف 733 میلیمتر 729 و 793 میلیمتر در نظر گرفته شده که در هر سه مورد مقاومت فشاری بتن 02 مگاپاسکال و شبکه میلگرد با قطر 72 میلیمتر و فاصله 793 میلیمتر است. جهت بررسی تأثیر مقاومت فشاری دو مقاومت فشاری 02 مگاپاسکال و 13 مگاپاسکال در نظر گرفته شده که در هر دو مور ضخامت دال 793 میلیمتر و شبکه میلگرد با قطر 72 میلیمتر بافاصله 793 میلیمتر است. جهت بررسی تأثیر میلگردها در ابتدا شبکه میلگرد به قطر 72 میلیمتر با فاصله 793 میلیمتر به صورت یک الیه و سپس این شبکه در دو الیه در نظر گرفته شده است. در این دو حالت اخیر ضخامت دال 793 میلیمتر و مقاومت بتن 02 مگاپاسکال در نظر گرفته شده است. شکل ( )77 نمودار بار جابهجایی حاصل از حذف ستون گوشه در سازه با ضخامتهای مختلف دال در دوران 9% رادیان نشان داده شده است. جدول ( )9 مقدار بار نهایی قاب به ازای ضخامتهای مختلف دال و درصد افزایش باربری سازه نسبت به قاب بدون دال را نشان میدهد. 819

8 مجله علمی ـ پژوهشی «علوم و فناوریهای پدافند نوین» سال نهم شماره 2 تابستان جدول.6 مقایسه قاب بدون دال و قاب با دال در ضخامتهای مختلف 800 ناشی از حذف ستون کناری 300 جابهجایی(میلیمتر) شکل.89 نمودار بار - جابهجایی قاب با یک و دو شبکه میلگرد تحت حذف ستون گوشه جدول.5 مقایسه قاب با یک و دو شبکه میلگرد تحت حذف ستون گوشه درصد افزایش بار نهایی بار نهایی ( )KN 169 قاب با یک شبکه میلگرد 112 قاب با دو شبکه میلگرد 2/9% در حالت حذف ستون گوشه دال و تیر بوه صوورت توومم بوه مانند یک تیر طره تحت خمش منفی عمل می کنند که باالی دال تحت کشش قرار میگیرد. با توجه به این موضووع تعوداد شوبکه میلگرد از یک شبکه در پایین مقطع به دو شوبکه در بواالو پوایین مقطع تغییرکرده است. قاب بدون دال 7371 قاب با ضخامت دال 733 mm % قاب با ضخامت دال 729 mm % قاب با ضخامت دال 793 mm % در شکل ( )79 نمودار بار - جابهجایی مودل حاصول از حوذف ستون کناری با مقاومت فشاری بتن 02 و 13 مگاپاسکال نشوان داده شده است و در جدول ( )1 میزان افزایش بار مدل با مقاومت فشاری بتن 13 مگاپاسکال نسبت به مدل با مقاومت فشواری 02 مگاپاسووکال نشووان داده شووده اسووت. در شووکل ( )76 نمووودار بار - جابه جایی مدل حاصل از حذف ستون کنواری بوا یوک و دو شبکه میلگرد نشان داده شده است و در جدول ( )1 میزان افزایش بار مدل با دو شبکه میلگرد نسبت به مدل با یک شوبکه میلگورد نشان داده شده است. در شوکل ( )71 نموودار بوار جابوهجوایی حاصل از حذف ستون میانی در سازه با ضخامتهای مختلوف دال در دوران 9% رادیان نشان داده شده است. جدول ( )3 مقودار بوار نهایی قاب به ازای ضوخامتهوای مختلوف دال و درصود افوزایش باربری سازه نسبت به قاب بدون دال را نشان میدهد. دال با مقاومت فشاری 02 مگاپاسکال دال با مقاومت فشاری 13 مگاپاسکال قاب با ضخامت دال mm793 قاب با ضخامت دال mm729 قاب با ضخامت دال mm733 قاب بدون دال 600 بار(کیلونیوتن) 800 جابهجایی (میلیمتر) شکل.84 نمودار بار جابهجایی حاصل از حذف ستون کناری با ضخامتهای مختلف دال جابهجایی (میلیمتر) بار(کیلو نیوتن) در شکل ( )70 نمودار بار جابهجایی حاصل از حذف سوتون کناری در سازه با ضخامتهای مختلوف دال در دوران 9% رادیوان نشان داده شده است. با توجه به شکل ( )70 افزایش ضخامت دال در مقاومت سامانه پس از حذف ستون کناری تأثیر قابل مالحظوه دارد. جدول ( )6 مقدار بار نهایی قاب به ازای ضخامتهای مختلف دال و درصد افزایش باربری سوازه نسوبت بوه قواب بودون دال بوا مقاومت بتن 02Mpa را نشان میدهد. شکل.85 نمودار بار - جابهجایی قاب با مقاومت فشاری مختلف تحت حذف ستون کناری جدول.1 مقایسه قاب با مقاومت فشاری مختلف تحت حذف ستون کناری قاب با مقاومت بتن 02 مگاپاسکال 7927 قاب با مقاومت بتن 13 مگاپاسکال 7021 درصد افزایش 1% دال با یک شبکه میلگرد دال با دو شبکه میلگرد بار(کیلونیوتن) 600 درصد افزایش

9 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده مصیب کریمی و همکاران دال با یک شبکه میلگرد دال با دو شبکه میلگرد دال با مقاومت فشاری 02 مگاپاسکال دال با مقاومت فشاری 13 مگاپاسکال جابهجایی (میلیمتر) شکل.86 نمودار بار - جابهجایی قاب با یک و دو شبکه میلگرد تحت حذف ستون کناری جدول.1 مقایسه قاب با یک و دو شبکه میلگرد تحت حذف ستون کناری قاب با یک شبکه میلگرد 7927 قاب با دو شبکه میلگرد 7910 درصد افزایش 9% قاب با ضخامت دال mm733 قاب باضخامت دال mm729 قاب با ضخامت دال mm793 بار (کیلونیوتن) جابهجایی (میلیمتر) 500 جابهجایی(میلیمتر) شکل.81 نمودار بار - جابهجایی قاب با مقاومت فشاری مختلف تحت حذف ستون میانی جدول.81 مقایسه قاب با مقاومت فشاری مختلف تحت حذف ستون میانی درصد افزایش 2277 قاب با مقاومت بتن 02 مگاپاسکال قاب با مقاومت بتن 13 مگاپاسکال /0% 2992 در شکل ( )73 نمودار بار - جابهجایی مدل حاصل از حذف ستون میانی با یک و دو شبکه میلگرد نشان داده شده است. در جدول ( )77 مقدار افزایش بار مدل با دو شبکه میلگرد نسبت به مدل با یک شبکه میلگرد نشان داده شده است. جدول.88 مقایسه قاب با یک و دو شبکه میلگرد تحت حذف ستون میانی درصد افزایش 2700 قاب با یک شبکه میلگرد 6% 2261 قاب با دو شبکه میلگرد شکل.81 نمودار بار جابهجایی حاصل از حذف ستون میانی با ضخامتهای مختلف دال 2500 جدول.3 مقایسه قاب بدون دال و قاب با دال در ضخامتهای مختلف 2000 درصد افزایش قاب بدون دال 7009 قاب با ضخامت دال 733 mm % قاب با ضخامت دال 729 mm % قاب با ضخامت دال 793 mm % در شکل ( )71 نمودار بار - جابهجایی مدل حاصل از حذف ستون میانی با مقاومت فشاری بتن 02 و 13 مگاپاسکال نشان داده شده است و در جدول ( )73 درصد افزایش بار مدل با مقاومت فشاری بتن 13 مگاپاسکال نسبت به مدل با مقاومت فشاری 02 مگاپاسکال نشان داده شده است. دال با یک شبکه میلگرد دال با دو شبکه میلگرد بار(کیلو نیوتن) ناشی از حذف ستون میانی جابهجایی(میلیمتر) شکل.83 نمودار بار - جابهجایی قاب با یک و دو شبکه میلگرد تحت حذف ستون میانی در شکل ( )23 درصد افزایش بار نهایی قاب با ضخامتهای مختلف دال در حالتهای مختلف حذف ستون نمایش داده شده است. بار(کیلو نیوتن) 500 بار(کیلو نیوتن) 1500

10 مجله علمی ـ پژوهشی «علوم و فناوریهای پدافند نوین» سال نهم شماره 2 تابستان ستون میانی ستون گوشه ستون کناری 53% 30% ضخامت دال % 40% 24% 19% 9.5% ضخامت دال % فرعی نسبت به دال کامپوزیت معمولی نشان داده شده است. با توجه به نتایج بهدست آمده با گیردار کردن تیرهای فرعی 20% و کاهش فاصله آنها با افزایش 1% بار نهایی همراه خواهد بود. 0% این در حالی است که با افزایش میلگرد و افزایش مقاومت بتن به ضخامت دال 733 شکل.21 مقایسه درصد افزایش بار نهایی قاب با ضخامتهای مختلف دال در حالتهای مختلف حذف ستون جدول.82 مقایسه قاب با اتصال ساده و گیردار تیر فرعی درصد افزایش بار نهایی نسبت به قاب بااتصال مفصلی تیر فرعی ( )kn قاب با ضخامت دال 793mm با اتصال مفصلی تیر فرعی قاب با ضخامت دال 793mm با اتصال گیردار تیر فرعی 169 % قاب با ضخامت دال mm793 بار(کیلو نیوتن) با توجه به شکل ( )23 کمترین افزایش مقاومت نهایی ناشی از اثر دال مربوط به حالت حذف ستون گوشه است که در هر سه ضخامت انتخابی کمتر از 79 درصد افزایش مقاومت نسبت به قاب بدون دال داشته با توجه به نتایج با افزایش ضخامت دال از 733 میلیمتر به 793 میلیمتر در حالت حذف ستون گوشه تقریبا 1 درصد به مقاومت نهایی افزوده شده است. در حالت حذف ستون کناری نیز با افزایش ضخامت دال از 733 به 793 میلیمتر 77 درصد مقاومت نهایی نسبت به قاب بدون دال افزایش پیدا کرده است که نسبت به ستون گوشه با تغییر ضخامت عملکرد بهتری در برابر حذف ستون از خود نشان میدهد. بیشترین افزایش مقاومت نیز مربوط به حالت حذف ستون میانی است که در هر سه ضخامت انتخابی بیش از 93 درصد افزایش مقاومت نسبت به قاب بدون دال دارد با افزایش ضخامت از 733 به 793 میلیمتر 20 درصد مقاومت نهایی نسبت به قاب بدون دال افزایش پیدا کرده است و بیشترین سهم از اثر دال را به خود اختصاص داده است. با توجه به مقایسه انجام گرفته در ضخامتهای مختلف دال افزایش ضخامت دال چندان تأثیری در بهبود عملکرد و افزایش مقاومت در حالت حذف ستون گوشه نداشته است. ترتیب 2/9% و 9% افزایش بار نهایی خواهد داشت. قاب با ضخامت دال mm 793 با اتصال گیردار تیر فرعی جابهجایی(میلیمتر).2-9 بررسی تأثیر تیرهای فرعی در افزایش مقاومت ناشی شکل.28 نمودار بار - جابهجایی قاب با اتصال ساده و گیردار تیر فرعی از حذف ستون گوشه تحت حذف ستون گوشه در حالت معمول با توجه به اتصال ساده (مفصلی) تیرهای فرعی.9-9 بررسی ترک خوردگی در دال در حالتهای مختلـف عمال این تیرها تأثیری در عملکرد زنجیرهای و مقاومت در برابر حذف ستون حذف ستون نداشته بنابراین برای اینکه این تیرها بتوانند در مقاومت در برابر خرابی ناشی از حذف ستون نقش ایفا کنند اتصال تیرهای فرعی از نوع گیردار انتخاب شد. بنابراین با انتخاب اتصال گیردار برای تیرهای فرعی و کاهش فاصله بین تیرهای فرعی از 2233 میلیمتر به 7733 میلیمتر به بررسی افزایش مقاومت در حالت حذف ستون گوشه پرداخته شده است. در شکل ( )27 مقایسه بین نمودار بار - جابهجایی قاب با ضخامت دال 793 میلیمتر با نمودار بار - جابهجایی قاب با ضخامت 793 برای بررسی ترک خوردگی و مشاهده مسویر گسوترش تورک در دال پارامترهای مختلفوی شوامل خرابوی کششوی بوتن و خرابوی فشاری بتن مورد استفاده قرار گرفته است. این پارامترها مقوادیر بین صفر (برای قسمتهای کامال سالم) تا ( 7 بورای قسومتهوای کووامال خووراب) را دربوور موویگیرنوود. در شووکل ( )22 پووارامتر DAMAGET برای بررسی خرابی بتن در کشش و مشاهده مسیر گسترش ترک در حالت کششوی در دوران 9% رادیوان در حالوت حذف ستون گوشه نشان داده شده است. 13.4% 80% جدول ( )72 درصد افزایش بار نهایی دال با اتصال گیردار تیر درصد افزایش بار نهایی 77% 65% 100% میلیمتر با اتصال گیردار تیر فرعی نشان داده شده است. در

11 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده مصیب کریمی و همکاران کششی دال کامپوزیت تأثیر قابل توجهی روی مقاومت در برابر خرابی و عملکرد زنجیرهای نسبت به مقاومت فشاری دال دارد. زیرا مقاومت کششی باالی دال کامپوزیت فرایند ترک خوردگی در سطح باالی دال را به تأخیر میاندازد و از خرابی بتن در تغییر شکلهای کوچک جلوگیری میکند. در شکل ( )20 پارامتر DAMAGET برای بررسی خرابی بتن در کشش و مشاهده مسیر گسترش ترک در حالت کششی در دوران 9% رادیان در حالت حذف ستون کناری نشان داده شده است. ستون گوشه در ابتدا شروع ترک خوردگی دال کامپوزیت در ناحیه اطراف ستونهایی (ستون G6 و )F7 که تحت اثر مستقیم ستون حذف شده قرار دارند در دوران 7% رادیان اتفاق میافتد و رفتهرفته با افزایش جابهجایی ترک خوردگی در امتداد خطوط F6-G6 و F6- F7 ادامه مییابد. در دوران 9% رادیان کل نواحی تکیهگاهی ( F6- F7 و )F6-G6 ترک میخورد. در امتداد خطوط F6-G6 و F6-F7 قسمت باالی دال در کشش و قسمت پایین دال در فشار است. در بخشهایی از ناحیه F7G6F6 قسمت باالی دال در کشش است. همانطور که در شکل ( )22 نشان داده شده است پارامتر آسیب کششی در امتداد خطوط F6-G6 و ( F6-F7 نواحی تکیهگاه) از 3/3 نیز فراتر رفته که این موضوع نشان از خرابی کامل بتن در این نواحی است. در شکل ( )29 پارامتر DAMAGEC برای بررسی خرابی بتن در فشار و مشاهده مسیر گسترش ترک در حالت فشاری در دوران 9% رادیان در حالت حذف ستون گوشه نشان داده شده است. شکل.24 نمایش نواحی آسیب و ترک کششی در بتن در حالت حذف ستون کناری شروع ترک خوردگی در ابتدا اطراف ستونهایی ( C6 و )D7 که تحت تأثیر مستقیم ستون حذف شده قرار دارند و در قسمت باالی دال اتفاق میافتد و رفتهرفته با افزایش جابهجایی ترک خوردگی در امتداد خطوط ( C6-D6 و )D7-D6 ادامه مییابد به دنبال آن در دوران 9% رادیان (جابهجایی 293 میلیمتر) ترک خوردگی در اطراف ستون حذف شده ( )C7 در قسمت پایین دال شروع و در امتداد خط ( )C7-C6 ادامه مییابد. همانطور که در شکل ( )20 نشان داده شده است پارامتر آسیب کششی در امتداد خطوط ( C6-D6 D7-D6 و ( )C7-C6 نواحی تکیهگاه) از 3/3 نیز فراتر رفته قسمتهای قرمز رنگ که این موضوع نشان از خرابی کامل بتن در این نواحی است. در شکل ( )29 پارامتر DAMAGEC برای بررسی خرابی بتن در فشار و مشاهده مسیر گسترش ترک در حالت فشاری در دوران 9% رادیان در حالت حذف ستون کناری نشان داده شده است. شکل.29 نمایش نواحی آسیب و خردشدگی فشاری در بتن در حالت حذف ستون گوشه با توجه به نمایش آسیب فشاری در هیچ قسمتی از دال پارامتر آسیب فشاری حتی از 3/79 نیز فراتر نرفته و این موضوع نشان از سالم بودن و خرد نشدن بتن در فشار است. با مقایسه بین ترک خوردگی بتن در کشش و فشار مشخص میشود که تنش فشاری در دال از مقاومت فشاری بتن تجاوز نمیکند. ولی آسیب و ترک کششی در قسمتهایی از دال رخ میدهد که بیانگر تجاوز تنش کششی از تنش ترک خوردگی بتن است. بنابراین مقاومت شکل.25 نمایش نواحی آسیب و خردشدگی فشاری در بتن در حالت حذف ستون کناری شکل.22 نمایش نواحی آسیب و ترک کششی در بتن در حالت حذف 811

12 مجله علمی ـ پژوهشی «علوم و فناوریهای پدافند نوین» سال نهم شماره 2 تابستان با توجه به نمایش آسیب فشاری در شکل ( )29 خردشدگی است. فشاری در ابتدا از اطراف ستون حذف شده ( )C7 در قسمت باالی دال در دوران 7% رادیان شروع میشود و سپس در امتداد تیر ( )C7-C6 ادامه پیدا میکند. با توجه به شکل پارامتر آسیب نیست. بنابراین بتن در حالت فشاری سالم میماند و دچار گسیختگی و کاهش سختی نمیشود. با توجه به نتایج بهدست آمده مقاومت کششی دال در حالت حذف ستون کناری نسبت به مقاومت فشاری دال بحرانیتر است. بنابراین مقاومت کششی دال کامپوزیت تأثیر قابل توجهی روی مقاومت در برابر خرابی و عملکرد زنجیرهای نسبت به مقاومت فشاری دال دارد. زیرا قبل از اینکه بتن به مقاومت فشاری خود برسد به جهت کشش به وجود آمده در دال ناشی از حذف ستون بتن دچار ترک خوردگی و کاهش سختی میشود و درنهایت نیز گسیخته میشود. در شکل ( )26 پارامتر DAMAGET برای بررسی خرابی بتن در کشش و مشاهده مسیر گسترش ترک در حالت کششی در دوران 9% رادیان در حالت حذف ستون میانی نشان داده شده است. شروع ترک خوردگی در ابتدا اطراف ستونهایی ( D2 و )E3 که تحت تأثیر مستقیم ستون حذف شده قرار دارند و در قسمت باالی دال اتفاق میافتد و رفتهرفته با افزایش جابهجایی ترک خوردگی در امتداد خطوط ( D2-E2 و )E3-E2 ادامه مییابد به دنبال آن در دوران 9% رادیان ترک خوردگی در اطراف ستون حذف شده ( )D3 در قسمت پایین دال شروع میشود. همانطور که در شکل ( )26 نشان داده شده است پارامتر آسیب کششی در نواحی نزدیک به تکیهگاه از 3/3 نیز فراتر رفته قسمتهای قرمز رنگ که این موضوع نشان از خرابی کامل بتن در این نواحی است. شکل.26 نمایش نواحی آسیب و ترک کششی در بتن در حالت حذف ستون میانی در شکل ( )21 پارامتر DAMAGEC برای بررسی خرابی بتن در فشار و مشاهده مسیر گسترش ترک در حالت فشاری در دوران 9% رادیان در حالت حذف ستون میانی نشان داده شده شکل.21 نمایش نواحی آسیب و خردشدگی فشاری در بتن در حالت حذف ستون میانی با توجه به نمایش آسیب فشاری در شکل ( )21 خردشدگی فشاری در ابتدا از اطراف ستون حذف شده ( )D3 در قسمت باالی دال در دوران 7% رادیان شروع میشود و سپس در امتداد تیر ( D3-D2 و )D3-E3 ادامه پیدا میکند. با توجه به شکل پارامتر آسیب فشاری از مقدار 3/9 تجاوز نکرده و وسعت خردشدگی نیز زیاد نیست. بنابراین در حالت حذف ستون میانی نیز به مانند حالتهای دیگر حذف ستون قبل از اینکه بتن به مقاومت فشاری خود برسد به علت کشش به وجود آمده در آن گسیخته میشود..4 نتیجهگیری در این مقاله با استفاده از نرمافزار اجزاء محدود بخشی از سقف به همراه اعضای سازهای و اتصاالت آنها جهت بررسی تأثیر دال کامپوزیت در افزایش مقاومت سازه در برابر حالتهای مختلف حذف ستون شبیهسازی شده است. تأثیر پارامترهای مختلف مانند درصد میلگرد مقاومت بتن و ضخامت دال بر عملکرد سازه آسیبدیده ناشی از حذف ستون گوشه کناری و میانی مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به موارد بررسی شده این نتایج حاصل شده است که به طور کلی عملکرد دال باعث افزایش مقاومت سازه آسیبدیده میشود. تأثیر دال به افزایش مقاومت سازهای که ستون میانی آن حذف شده در مقایسه با افزایش مقاومت سازهای که ستون کناری یا گوشه آن حذف شده به مراتب بیشتر است به طوری که دال بتنی در حالت حذف ستون میانی حدود 99 درصد ستون کناری 73 درصد و ستون گوشه 1 درصد مقاومت سازه را افزایش داده است و پتانسیل خرابی در حالت حذف ستون گوشه نسبت به دو حالت دیگر بیشتر است. افزایش ضخامت دال و مقاومت بتن میتواند توان سازهای که ستونهای کناری یا میانی خود را از دست دادهاند افزایش دهد ولی به علت ضعف بتن در تحمل کشش تأثیر قابل مالحظهای در توان سازهای که ستون گوشه خود را از دست داده است نداشت. در حالت حذف ستون گوشه با گیردار کردن تیرهای فرعی و کاهش فاصله آنها با افزایش 1% بار نهایی همراه خواهد بود. این در حالی است که با دو برابر کردن ABAQUS فشاری از مقدار 3/6 تجاوز نکرده و وسعت خردشدگی نیز زیاد

13 813 بررسی تأثیر دال بتنی در عملکرد قاب خمشی فوالدی در برابر خرابی پیشرونده مصیب کریمی و همکاران [10] Kwasniewski, L. Nonlinear Dynamic Simulations of Progressive Collapse for a Multistory Building ; Eng. Struct. 2010, 32, Downloaded from adst.ir at 15: on Sunday September 2nd 2018 [11] Astaneh-Asl, A.; Madsen, E. A.; Noble, C.; Jung, R.; McCallen, D. B.; Hoehler, M. S.; Li, W.; Hwa, R. Use of Catenary Cables to Prevent Progressive Collapse of Buildings ; Report No.: UCB/CEE-STEEL-2001/02, [12] Yu, M.; Zha, X.; Ye, J. The Influence of Joints and Composite Floor Slabs on Effective Tying of Steel Structures in Preventing Progressive Collapse ; J. Constr. Steel. Res. 2010, 66, [13] Izzuddin, B.; Vlassis, A.; Elghazouli, A.; Nethercot, D. Progressive Collapse of Multi-Storey Buildings Due to Sudden Column Loss - Part I: Simplified Assessment Framework ; Eng. Struct. 2008, 30, به دلیل باال. افزایش بار نهایی باعث شده است 2/9% میلگردها بودن میدان کششی دال در دو طرف دال در مقایسه با حالت حذف ستون کناری و همچنین فشاری بودن دال در مقایسه با بیشترین افزایش مقاومت مربوط به حالت حذف ستون گوشه. حذف ستون میانی است مراجع.5 [1] ASCE Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures ; American Society of Civil Engineers, Reston, VA, [2] [14] Dat, P. X.; Hai, T. K. Membrane Actions of RC Slabs in Mitigating Progressive Collapse of Building Structures ; Eng. Struct. 2013, 55, GSA, U. Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernization Projects ; Washington DC, [3] [15] Alashker, Y.; El-Tawil, S.; Sadek, F. Progressive Collapse Resistance of Steel-Concrete Composite Floors ; Eng. Struct. 2010, 136, DOD, U. Unified Facilities Criteria: Design of Buildings to Resist Progressive Collapse ; UFC United States Department of Defense, [4] Rahmani, I.; Azhdary Moghaddam, M.; Moayyedian, M. Effect of Catenary Action on Reducing the Vulnerability of Steel Bending - Frame Structures Versus Progressive Collapse ; Passive Defence Science and Technology 2014, 4, [17] No E, 2 Design of Concrete Structures, Part 1: General Rules and Rules for Buildings ; Commission of European Communities ENV, 1992, 1-1. [5] Fu, F. Progressive Collapse Analysis of High-Rise Building with 3-D Finite Element Modeling Method ; J. Constr. Steel. Res. 2009, 65, [18] Nguyen, H. T.; Kim, S. E. Finite Element Modeling of Push-Out Tests for large Stud Shear Connectors ; J. Constr. Steel. Res. 2009, 65, [6] Yang, B.; Tan, K., H.; Xiong, G. Behaviour of Composite Beam Column Joints under a Middle-Column-Removal Scenario: Component-Based Modelling ; J. Constr. Steel. Res. 2015, 104, [7] [20] Ollgaard, J. G.; Slutter, R. G.; Fisher, J. W. Shear Strength of Stud Connectors in Lightweight and Normal Weight Concrete ; AISC Eng. J. 1971, 8, Guo, L.; Gao, S.; Fu, F. Structural Performance of Semirigid Composite Frame Under Column Loss ; Eng. Struct. 2015, 95, [8] [21] Chapman, J.; Balakrishnan, S. Experiments on Composite Beams ; Structural Engineer 1964, 42, Kim, S.; Lee, C-H; Lee, K. Effects of Floor Slab on Progressive Collapse Resistance of Steel Moment Frames ; J. Constr. Steel. Res. 2015, 110, [9] Tay, C.; Koh, C.; Liew, J. Efficient Progressive Collapse Analysis for Robustness Evaluation of Buildings Experiencing Column Removal ; J. Constr. Steel. Res. 2016, 122, [16] Lee, K-H; Stojadinovic, B.; Goel, S. C.; Margarian, A. G.; Choi, J.; Wongkaew A.; Reyher, B. P.; Lee, D-Y. Parametric Tests on Unreinforced Connections ; Contractors Report to the SAC, [19] Birtel, V.; Mark, P. Parameterised Finite Element Modelling of RC Beam Shear Failure ; ABAQUS Users Conf. 2006,

14 Downloaded from adst.ir at 15: on Sunday September 2nd 2018