Static and dynamic analysis of a reinforced concrete flat slab frame building for progressive collapse

This study investigates the influence of buckling restrained brace systems (BRBs) on the overall structural stability against fire following a severe incident, which caused the failure of a column on the first storey of a steel building. A four-storey moment frame fitted with the inverted-V arrangement of braces is modelled, considering a multi-hazard approach. This technique concentrates on a structural plane frame that is designed to meet the progressive collapse criteria according to the U.S. Department of Defense guidelines and assumes that an extreme event damaged a first-storey centre column, before the exposure to an ensuing fire. The performance of BRBs in preventing the global collapse of the structure due to a post-event fire is compared with that of ordinary concentric brace systems (OCBs). The results indicate that BRBs offer a higher global collapse time to the building owing to the greater stiffness they provide to the structural frame. The fire resistance provided by BRBs is restricted to the participation of bracing elements and framing girders afterwards. In the case of OCBs, columns contribute to the structural resistance prior to the full capacity of braces used. To conclude, it is found that BRBs are more capable in maintaining the stability of a damaged building against fire resulting from an extreme event than OCBs.

show abstract

“…In the current study, the removal time is considered as 5ms, which connotes a quasi-instant elimination [20]. …”

Section: Progressive Collapse Analysismentioning

confidence: 99%

Fire Resistance of a Damaged Building Employing Buckling Restrained Braced System

Talebi

Tahir

Zahmatkesh

et al. 2018

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Pojęcie nagłości jest jednak nieprecyzyjne i dlatego ważne jest zbadać jak czas trwania utraty słupa wpływa na odpowiedź dynamiczną. W tym celu przeprowadzono symulacje numeryczne odpowiedzi żelbetowego budynku słupowo-belkowego, który wcześniej został poddany eksperymentalnej utracie słupów [5]. …”

unclassified

“…Wymiary ramy płaskiej i trzy przypadki utraty słupa A, B i C Słupy ram są kwadratowe o wymiarach 0,4 x 0,4 m. Z powodu zredukowanej wysokości rygla, zbrojenie belek jest znaczne po obu stronach, a tylko niektóre pręty zbrojeniowe są zakotwione w słupach. Obiekt ten najpierw został poddany testom sejsmicznym w laboratorium ELSA Wspólnotowego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej w Isprze, Włochy [5,6]. Po tych testach można było zaobserwować jedynie nieznaczne zarysowanie w pobliżu połączeń słupów i belek, a następnie budynek ten został przeznaczony do kontrolowanego zniszczenia poprzez wycinanie słupów w sposób quasi-statyczny.…”

unclassified

Wpływ Szybkości Utraty Słupa Na Dynamiczną Odpowiedź Konstrukcji Żelbetowej

Kokot

2017

ZNPRzBiS

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

W konstrukcjach ramowych, nagła utrata słupa spowodowana na przykład eksplozją ładunku wybuchowego czy uderzeniem pojazdu powoduje dynamiczną odpowiedź, która w przypadku niewystarczającej odporności konstrukcji może prowadzić do częściowej lub całkowitej katastrofy. Pojęcie "nagłości" jest nieprecyzyjne i dlatego warto zbadać jak szybkość utraty słupa wpływa na maksymalne przemieszczenie i jak to przemieszczenie odnosi się do przemieszczenia statycznej utraty słupa. W tym celu przeprowadzono symulacje numeryczne odpowiedzi żel-betowego budynku słupowo-belkowego, który wcześniej został poddany eksperymentalnej quasi-statycznej utracie słupów. Symulacje polegają na stopniowym wydłużeniu czasu trwania utraty słupa od zera do wartości, która asymptotycznie zbliża się do odpowiedzi statycznej. Ze względu na różne rozpiętości przęseł, rozważono trzy scenariusze utraty słupa. Stwierdzono, że wpływ szybkości utraty słu-pa zależy od możliwości przeniesienia obciążeń przez pozostałą część konstrukcji, a to przejawia się w wartościach okresu drgań własnych dla postaci w kierunku pionowym konstrukcji bez danego słupa. Podano także czasy trwania utraty słupa, dla których odpowiedź jest na umownym poziomie 95% maksymalnej odpowiedzi dynamicznej oraz wartości znormalizowanego czasu w stosunku do odpowiedniego okresu drgań własnych, co może posłużyć jako wskazówka przy dobieraniu kroku czasowego całkowania równań ruchu w obliczeń dynamicznych przy użyciu metody elementów skończonych.Słowa kluczowe: postępująca katastrofa, obciążenie wyjątkowe, modelowanie konstrukcji żelbetowej, współczynnik dynamiczny WprowadzenieNagła utrata elementu nośnego, jakim jest słup, belka lub fragment ściany, może prowadzić do zjawiska częściowej lub całkowitej katastrofy postępującej. Przyczyną utraty elementu nośnego konstrukcji może być eksplozja ładunku wybuchowego, wybuch gazu, czy uderzenie pojazdu. Analizowanie szczegóło- we konkretnego przypadku obciążenia wyjątkowego działającego na daną konstrukcję wymaga dużego nakładu pracy na etapie modelowania konstrukcji i obciążenia, dlatego istotne jest przyjęcie założeń, które pozwolą na uproszczenie całego procesu analizy z zachowaniem żądanego poziomu dokładności rozwią-zania. W ostatnich latach pojawiło się wiele wytycznych i przepisów w dokumentach normowych [1,2,3] dotyczących projektowania nowych obiektów, jak rów-nież sprawdzenia i wzmacniania istniejących budynków na możliwość wystą-pienia obciążenia wyjątkowego prowadzącego do postępującej katastrofy [4]. Oprócz ogólnych wymagać spełnienia integralności konstrukcji poprzez układ stężeń pionowych i poziomych, bardziej dokładne analizy wymagają przeprowadzenia obliczeń dynamicznych za pomocą metody elementów skończonych z uwzględnieniem nieliniowości materiałowych i geometrycznych.W wielu dokumentach [1,2,3] zalecana jest analiza dynamiczna modelu konstrukcji ze względu na nagłą utratę słupa lub belki. W konstrukcjach ramowych, nagła utrata słupa wywołuje drgania, które w przypadku niewystarczają-cej odporności konstrukcji może prowadzić do...

show abstract

“…The authors conclude after performing their analyses that the initial damage suffered by the building must have been more severe than the sudden loss of a column. The progressive collapse (both experimental and numerical) of a flat plate RC structure is studied by Kokot et al [10]. The design methods available in various guides or codes which could be used in order to resist progressive collapse are presented by Wang et al [11].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Analysis on the Collapse of a RC Frame

Nica

Pavel

2016

Mathematical Modelling in Civil Engineering

View full text Add to dashboard Cite

This paper focuses on the collapse analysis of a planar RC frame. This research is based on an experimental study presented in the literature. The analyses are conducted using a dedicated software based on the Applied Element Method. This numerical method is able to model accurately all the structural behaviour stages leading up to the collapse itself. A very good match between the experimental and numerical results is observed. The numerical investigation highlights several behaviour stages for the model RC frame. Moreover, the contribution of the RC slab and the impact of the concrete strength on the overall collapse mechanism is discussed and evaluated through numerical investigation.

show abstract

Static and dynamic analysis of a reinforced concrete flat slab frame building for progressive collapse

Cited by 81 publications

References 8 publications

Fire Resistance of a Damaged Building Employing Buckling Restrained Braced System

Fire Resistance of a Damaged Building Employing Buckling Restrained Braced System

Wpływ Szybkości Utraty Słupa Na Dynamiczną Odpowiedź Konstrukcji Żelbetowej

Numerical Analysis on the Collapse of a RC Frame

Contact Info

Product

Resources

About