ارزیابی عددی عملکرد لرزه‌ای دستگاه پله بتنی جداسازی شده با ستونک فشاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه قم ایران

2 گروه عمران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه قم ایران

3 گروه مهندسی عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه قم ایران

چکیده

دستگاه پله بتنی به عنوان جزء حیاتی مسیر خروج ایمن در ساختمان‌ها، در زلزله‌های گذشته آسیب‌پذیری قابل‌توجهی از خود نشان داده است. با وجود رواج روش‌های جداسازی لرزه‌ای، کارایی آن‌ها نیازمند ارزیابی دقیق است. هدف این پژوهش، ارزیابی عددی عملکرد و مکانیزم‌های خرابی یک روش متداول جداسازی، یعنی استفاده از ستونک‌های فشاری در قاب‌های خمشی بتن آرمه است. بدین منظور، چهار مدل اجزا محدود شامل: قاب بدون پله (مبنا)، قاب با پله کاملاً متصل و دو حالت جداسازی با ستونک فشاری (با رمپ یکپارچه و با رمپ جدا شده در پاگرد میانی) در نرم‌افزار ABAQUS تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جداسازی با ستونک فشاری در حالت اجرایی رایج (رمپ یکپارچه)، در کاهش سختی و اندرکنش لرزه‌ای با سازه اصلی ناکارآمد است. این مدل، با تشکیل مفاصل پلاستیک در رمپ‌ها، عملکردی مشابه حالت پله کاملاً متصل از خود نشان می‌دهد. در مقابل، جداسازی رمپ‌ها در پاگرد میانی، خرابی را از رمپ‌ها حذف می‌کند؛ اما آسیب را در ستونک‌های فشاری متمرکز می‌سازد که این امر همچنان می‌تواند ایمنی مسیر خروج را تهدید کند. این پژوهش محدودیت‌های ذاتی روش جداسازی با ستونک فشاری را برجسته کرده و بر لزوم جداسازی کامل رمپ‌ها در پاگرد میانی به عنوان یک الزام طراحی تأکید می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical evaluation of the seismic performance of a concrete staircase isolated with compression struts

نویسندگان [English]

  • Mohammad Chavoshi 1
  • Ehsan Dehghani 2
  • Shakiba Kamali 3
1 Department of Structural Engineering, Faculty of Engineering, University of Qom, Iran
2 Department of Structural Engineering, Faculty of Engineering, University of Qom, Iran
3 Department of Structural Engineering, Faculty of Engineering, University of Qom, Iran
چکیده [English]

The reinforced concrete stair system, as a critical component of a safe egress path in buildings, has shown considerable vulnerability during past earthquakes. Despite the widespread use of seismic separation techniques, their effectiveness requires careful evaluation. The objective of this study is to numerically assess the performance and failure mechanisms of a commonly used separation method—namely, the use of compression struts in reinforced concrete moment-resisting frames. To this end, four finite element models were developed: a bare frame (baseline), a fully connected stair–frame system, and two separated configurations using compression struts (one with a continuous flight and another with the flights separated at the mid-landing). These models were subjected to nonlinear static analysis in ABAQUS.
The results indicate that the commonly used configuration with continuous flights is ineffective in reducing stiffness and seismic interaction with the main structure. This model exhibits similar behavior to the fully connected stair system, with plastic hinges forming in the stair flights. In contrast, separating the flights at the mid-landing eliminates damage in the flights but concentrates it within the compression struts, which may still compromise the safety of the egress path.
This study highlights the inherent limitations of the compression-strut separation method and emphasizes the necessity of complete flight separation at the mid-landing as a design requirement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • staircase
  • seismic isolation
  • compression strut
  • finite element analysis
  • seismic behavior
CAPTCHA Image