بخشی از مقاله
چکیده
خرابی پیشرونده، پدیدهاي است که طی آن، خسارت جزئی در یکی از اعضاي سازه، باعث خسارت کلی در سازه میشود. در حقیقت، با گسیختگی موضعی در بخشی از سازه، پایداري کل سازه مورد تهدید قرار میگیرد. خسارت جزئی در عضو میتواند ناشی از انفجار، آتش سوزي، برخورد وسیله نقلیه به سازه، نشست ناگهانی و غیره باشد. این آسیبها اغلب در مدت زمان کوتاه و به صورت دینامیکی به سازه اعمال میشود. مشکل اصلی این پدیده نامتناسب بودن میزان خرابی نهایی با علت و گسیختگی اولیه میباشد. بررسی ساز و کار خرابی پیشرونده به منظور یافتن راهحلی براي افزایش مقاومت سازهها و کاهش پتانسیل گسیختگی پیشرونده، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. از این روي، ارزیابی رفتار میانقابها در برابر این پدیده، ضروري به نظر میرسد. بنابراین، تأثیر میانقابهاي فولادي در کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده، قابل تأمل میباشد. براي رسیدن به این هدف، پتانسیل خرابی پیشرونده در قابهاي خمشی فولادي با حذف اختیاري یک ستون ارزیابی گردیده است و تحلیل استاتیکی غیرخطی بارافزون قائم با استفاده از آنالیز المان محدود غیرخطی در نرمافزار آباکوس انجام شده است. عملکرد سازهها با ورقه اي پرکننده سوراخدار بررسی شده است . نتایج تجزیه و تحلیل نشان میدهد که میانقابهاي فولادي سوراخدار در کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده قابهاي خمشی مؤثر هستند.
مقدمه
خرابی پیش رونده به صورت گسترش یک آسیب موضعی اولیه از یک عضو سازه اي به اعضاء مجاور که منجر به شکست آن ها شده و در نهایت به فروپاشی کل سازه یا به طور نامتناسب بخش اعظم سازه میانجامد، تعریف میگردد و از مهمترین عواملی که سبب تحمیل بارهاي غیرمتعارف به سازه و بروز آسیب موضعی اولیه میگردد، میتوان به خطاي طراحی یا ساخت، آتشسوزي، انفجار، اضافه بار تصادفی، برخورد وسائل نقلیه و ... اشاره نمود. این پدیدهها، در صورت عدم تأمین پیوستگی و شکلپذیري کافی در المانهاي سازهاي، سبب وقوع گسیختگی پیشرونده میشوند که ممکن است موجب تحمیل خسارت قابل توجه و تلفات جانی فراوانی شود. از این روي، کاهش پتانسیل خرابی پیشرونده و انجام طراحی سازهها به گونهاي که با کنترل آسیبهاي موضعی بتوان از گسترش خرابیها ممانعت به عمل آورد، حائز اهمیت ویژهاي میباشد. در این راستا، پژوهشهاي گسترده اي انجام شد و در آییننامههاي معتبر راهکارهاي متعددي پیشنهاد گردید. با توجه به تنوع سیستمهاي باربر سازهاي، پیشگیري از پدیده خرابی پیشرونده از جنبههاي مختلفی مورد ارزیابی قرار گرفت. ازجمله بررسی پایداري کلی سازه دراثر متغییرهاي گوناگون و یا تحلیل رفتار المانها و اتصالات و عوامل مؤثر بر آنها که در نهایت منجر به تجدیرنظر در معیارها و ضوابط استاندادهاي موجود و نیز تدوین آییننامههایی در مورد گسیختگی پیشرونده گردید. در این میان، سناریو ي حذف ناگهانی ستون، سادهترین و مؤثرترین روش براي تحلیل و طراحی سازهها به منظور بررسی رفتار آنها تحت خرابی پیشرونده میباشد. براي شبیهسازي پدیدهي حذف ناگهانی ستون، نخست سازه تحت ترکیب بارهاي مشخص شده براساس آییننامههاي مربوطه، در نرمافزار مدلسازي و تحلیل میشود و به این ترتیب نیروي محوري ایجاد شده در ستون مورد نظر محاسبه خواهد شد. در این مرحله، ستون از مدل سازه حذف میگردد و براي لحاظ نمودن اثرات دینامیکی ناشی از حذف ناگهانی ستون اصلاحات لازم براساس شیوه تحلیل - استاتیکی و یا دینامیکی غیرخطی - و مطابق دستورالعمل آییننامههاي معتبر انجام میشود. دیوارهاي فولادي مشتمل بر ورقهاي عمودي متصل به تیرها و ستونهاي مجاور میباشد و عمدتاً براي تحمل بارهاي جانبی نصب میشوند و براساس پژوهشهاي قبلی، ورقهاي فولادي سختی اولیه بالایی دارند و سبب اتلاف مقادیر قابل ملاحظهي انرژي لرزهاي میشوند. - تیملر و کولاك، - 1983 و - ترومپوش و کولاك، - 1987 دریافتند که دیوار فولادي با ورقهاي نازك مهار نشده، شکل پذیري بالا و همچنین مقاومت بالایی حتی بعد از کمانش موضعی ورق نازك دارند. - درایور و همکاران، - 1998 متوجه شدند که میانقابهاي فولادي رفتار شکلپذیر، بدون گسیختگی ترد در محل اتصال از خود نشان میدهند. و - پارك و همکاران ، - 2007 دریافتند که به منظور دست یاف تن به شکلپذیري زیاد، ستونهاي مرزي میبایست در برابر ترکیب نیرو محوري و نیروي عرضی ایجاد شده توسط میدان کشش ورقهاي فولادي، مقاومت کنند.
