مقایسه روش LRFD با روش عملکردی در طراحی قاب‌های خمشی بتن‌آرمه میان‌مرتبه تحت بارگذاری انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترای تخصصی، گروه سازه و زلزله، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی، بروجرد، ایران

3 استاد، فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

چکیده .

در طراحی سازه­ها مخصوصا طراحی در برابر انفجار، اگر روش طراحی به درستی انتخاب نشود طرح ارائه شده ممکن است غیراقتصادی یا غیر ایمن گردد. از آن جا که روشی مانند استفاده از ضریب رفتار، در طراحی سازه­ها در مقابل انفجار وجود ندارد و ضریب رفتار موجود برای طراحی لرزه­ای سازه­ها، در مورد رفتار سازه­ها در مقابل انفجار صدق نمی­کند. لذا این پژوهش به مقایسه طراحی به روش LRFD و طراحی بر اساس عملکرد در دو قاب 5 طبقه بتن آرمه به همراه دیوار برشی بتن مسلح نیمه مدفون که تحت بار انفجار 10تن TNT که به فاصله 30متری از سازه قرار دارد، می‌پردازد. در ابتدا مدل‌ها با انجام تحلیل­های دینامیکی خطی، به روش LRFD طراحی شده‌اند. در مرحله بعد مدل‌های مذکور، به روش طراحی براساس عملکرد، جهت تامین سه سطح عملکرد قابلیت بهره­برداری بی­وقفه، ایمنی جانی و آستانه فرو ریزش طراحی گردیده‌اند. نتایج نشان می­دهد که مقدار شتاب همه­ی طبقات در روش LRFD بیشتر از  مقادیر حداکثر شتاب مربوط، بر مبنای سه سطح عملکرد            (IO ،LS و CP) می‌باشد. لذا طراحی بر اساس عملکرد، ضمن اقتصادی­تر بودن نسبت به روش LRFD، منجر به کاهش شتاب طبقات نیز می‌گردد. همچنین تحلیل عملکردی قاب‌های طراحی شده به روش LRFD تحت بار انفجاری نشان داد که این قاب‌ها سطح عملکرد IO را تأمین می‌کنند.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of the LRFD Method and the Performance-Based Method in the Design of Mid-Rise Reinforced Concrete Moment Frames under Blast Loading

نویسندگان [English]

  • Sajjad Mohammadian Abi 1
  • Pouya hassanvand 2
  • Mojtaba Hoseini 3
1 PhD, Department of civil engineering, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Faculty of Technology and Engineering, Ayatollah Boroujerdi University, Boroujerd, Iran.
3 Professor, Faculty of Technology and Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran.
چکیده . [English]

In the design of structures, especially blast design, if the design method is not selected correctly, the proposed design may be uneconomical or unsafe. Since there is no method such as using behavior coefficient in blast design of structures, and the behavior coefficient available for seismic design of structures does not apply to the behavior of structures against blast. Therefore, this research compares the design using the LRFD method and the         performance-based design in two 5-story reinforced concrete frames with a semi-buried reinforced concrete shear wall under a 10-ton TNT blast load located 30 meters away from the structure. Initially, the models were designed using the LRFD method by performing linear dynamic analyses. In the next stage, the aforementioned models were designed using the performance-based design method to provide three performance levels of uninterrupted operation, life safety, and collapse threshold. The results show that the acceleration value of all floors in the LRFD method is greater than the maximum acceleration values ​​based on the three performance levels (IO, LS and CP). Therefore, performance-based design, while being more economical than the LRFD method, also leads to a reduction in floor acceleration. Also, the performance analysis of frames designed using the LRFD method under explosive loading showed that these frames provide the IO performance level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Explosion
  • LRFD
  • Performance-Based Design
  • Economic Design
  • Performance Levels

مراجع

  • Hassanvand, A. R. Sarvghad Moghadam, and M. Heydari Rasoul Abadi, “Assessment Behaviour of the Concrete Flexural Frame and Shear Wall Partially Buried System under Blast Loadings,” J. Struct. Constr. Eng., vol. 5, no. 1, pp. 55-70, 2018. (In Persian). doi: 10.22065/jsce.2017.83948.1162
  • US Department of the Army, Fundamentals of Protective Design for Conventional Weapons, TM 5-855-1, Washington, DC, 1986.J.L. Drake, et al., “Protective Construction Design Manual. Final Report, Air Force Engineering and Services Center,” ESL-TR-87-57, November 1989.
  • Unified Facilities Criteria (UFC 3-340-02), “Structure to Resist the Effects of Accidental Explosion,” U.S. Army Corps of Engineers, 2008.
  • S. Army, U.S. Navy, and U.S. Air Force, “Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions, ” TM 5-1300, p. 1400, 1990.
  • C. Woodson and J. T. Baylot, “Structural collapse quarter-scale model experiments (No. WES/TR/SL-99-8),” Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS, Structures Lab, 1999.
  • M. Luccioni, R.D. Ambrosini, R.F. Danesi, “Analysis of building collapse under blast loads,” Eng. Struct., vol. 26, no. 1, pp. 63-71, 2004. doi.org/10.1016/j.engstruct.2003.08.011
  • Bao, B. Li, “Residual strength of blast damaged reinforced concrete columns,” Int. J. Impact Eng., vol. 37, no. 3, pp. 295-308, 2010. doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2009.04.003
  • R .Jayasooriya, D.P. Thambiratnam, N. J. Perera, Kosse, “Blast and residual capacity analysis of reinforced concrete framed buildings,” Eng. Struct., vol. 33, no. 12, pp. 3483-3495, 2011. doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.07.011
  • Lan, J.E. Crawford, K.B. Morrill, “Design of reinforced concrete columns to resist the effects of suitcase bombs,” In Proc. of 6th Int. conf. on Shock and Impact Loads on Structures, pp. 5-10, 2005.
  • Asadi Jafari, S. Sadrnejad, A. Saedidarian, H. Bahrampour, “The Study of Blast Effect on Reinforced Concrete Structures,” Passiv. Def., vol. 1, no. 1. 2010. (In Persian)
  • Peyman, S. Karimi, “Determining the Appropriate Configuration of FRP in Retrofitting of Concrete Walls Against Blast Loading,” Passiv. Def., vol. 7, no. 3, pp.1-8, 2016. (In Persian)
  • E. Ibrahim, M. A. Ismail, M. Nabil, “Response of reinforced concrete frame structures under blast loading,” Procedia Eng., no. 171, pp. 890-898, 2017. doi.org/10.1016/j.proeng.2017.01.384
  • Fatima, A. J. Sangi, A. F. Mohammad, M. Joohi, “Global response of reinforced concrete framed building under varying blast load pulse shapes,” Struct., Vol. 50, pp. 482-493, 2023. doi.org/10.1016/j.istruc.2023.02.001
  • Ngo, P. Mendis, A. Gupta, J. Ramsay, “Blast loading and blast effects on structures–an overview,” Electron. J. Struct. Eng., vol. 1, pp.76-91, 2007. doi.org/10.56748/ejse.671
  • FEMA-445, “Next Generation Performance-Based Seismic Design Guidelines,” Redwood City, CA: Federal Emergency Management Agency, 2006.
پدافند غیرعامل
دوره 16، شماره 4 - شماره پیاپی 64
شماره پیا پی 64 زمستان 1404
بهمن 1404
صفحه 91-104

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 خرداد 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش: 29 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار: 30 بهمن 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار