عنوان مقاله:
یک روش جدید برای تحلیل خرابی پیش رونده در قابهای فولادی
A new method for progressive collapse analysis of steel frames
سال انتشار: 2019
رشته: مهندسی عمران
گرایش: سازه، مدیریت ساخت، زلزله
دانلود رایگان این مقاله:
مشاهده سایر مقالات جدید:
3. Finite element model validation
In order to verify the rationality of finite element model and the reliability of finite element analysis method, the test specimen [20] of steel frame inside the bunker with the explosive charge is analyzed with the highly non-linear finite element analysis software LS-DYNA. The column section is H260 × 260 × 10 × 17.5, and the beam section is H220 × 110 × 5.9 × 9.2. The mechanical properties of steel frame material are shown in Table 7. Fig. 6 shows the comparison of failure modes obtained from test and numerical model. The analytical results demonstrate that the failure length of column web is about 0.6 m. However, the plastic deformation of column flange predicted by numerical simulation is slightly larger. This may be due to the fact that the shape of cylindrical explosive charge is not fully consistent with that of experimental test. But as a whole, the failure mode of steel frame obtained from finite element analysis is very close to that of the test. In this way, the parameters of TNT-Air-Structure field and the rationality of numerical model are verified.
4. Massive explosion scenario inside a building
When a massive explosion happens inside a building, the limited space can amplify the intensity of shock wave. A number of structural members can be damaged or failed, along side with non-zero initial conditions, and the progressive collapse of building structures is most likely to occur. Nevertheless, limited research works have been conducted about this scenario. Therefore, the massive explosion scenario inside a building is selected in this study, and its basic principles are as follows: There are many reasons for triggering the massive explosion inside a building, for instance, the attack of targets of military importance shown in Fig. 7(a), the terrorist bombings shown in Fig. 7(b), inadequate management of hazardous chemical materials shown in Fig. 7(c), and combustible and explosive gas leakage shown in Fig. 7 (d). All kinds of explosions can be represented by a certain quantity of hemispherical explosive charge, such as TNT. The explosive location should have the limited space, and the shock wave will go through a series of complicated changes, such as reflection, refraction, diffraction, convergence and superposition. Thus, the distribution of fluid field is very complicated. For the steel frame in this study, there may be more than one explosion scenarios, in other words, several combinations of explosion position and explosion quantity. In order to fully get understanding of the progressive collapse resistance of the steel frame, it is necessary to carry out progressive collapse analysis for each combination.
چکیده
زمانی که یک انفجار بزرگ در داخل ساختمان اتفاق می‌افتد، تعدادی از اعضای سازه‌ای (ستونها، تیرها، دال ها و غیره) آسیب می‌بینند یا کلا تخریب می‌شوند که در کنار شرایط اولیه غیر صفر (جابجایی، سرعت، شتاب و غیره)، خرابی پیش رونده سازه های ساختمانی بسیار محتمل است. با این حال تحقیقات محدودی در مورد تاثیر بار انفجار بر اعضای سازه ای در ساختمان، وجود دارد و با توجه به این مساله، بر اساس یک مدل زیرساختاری، روشی جدید برای بررسی خرابی پیش رونده در قابهای فولادی تحت اثر بار انفجار ارائه شد. در ابتدا سناریوی انفجار گسترده در داخل ساختمان معرفی سپس مدل زیرساختاری در نواحی تاثیر پذیر از اثرات انفجار ایجاد میگردد، بعد از آن روش محاسبه ای برای شرایط غیر صفر و آسیب اولیه در اعضای سازه ای ارائه و در آخر مراحل خاص این روش پیشنهادی تشریح می‌شود. به عنوان مثال یک قاب فولادی دارای 5 طبقه در ارتفاع، 4 دهانه در طول محور طولی و 3 دهانه در طول محور عرضی، به ترتیب، با استفاده از روش شبیه سازی مستقیم، روش بار متناوب و روش ارائه شده جهت بررسی خرابی پیش رونده شبیه سازی شد. بواسطه تجزیه و تحلیل نمونه، مشخص شد که نمی‌توان تاثیر بار انفجار در طبقه همکف را نادیده گرفت اما در طبقات دیگر بواسطه دالهای بتن آرمه این امر ممکن است. شرایط اولیه غیر صفر و آسیب اولیه اعضای سازه ای بخوبی با استفاده از مدل زیر ساختاری قابل پیش بینی است و مدل پیشنهاد شده دقیق و قابل اعتماد است.
