بخشی از مقاله
چکیده
خرابی پیشرونده، در طراحی ساختمانهای امروزی اهمیت ویژهای پیداکرده است. این پدیده باعث ایجاد تلفات جانی و مالی زیادی میگردد. در سالهای اخیر، روشهای مختلفی در تحقیقات و آییننامههای طراحی برای بررسی این پدیده ارائهشده است. یکی از این روشها، روش مسیر بار جایگزین است. هدف از این تحقیق بررسی رفتار قاب چهار طبقه بتن مسلح با نسبت طول به ارتفاعهای 1/5 ، 2/5 و 3/5 با سیستم دال حبابی است. در این تحقیق آییننامه DoD2013 بهعنوان آییننامه مرجع استفادهشده و بارگذاریها و معیارهای خرابی نیز بر اساس آن تعیینشده است.
بررسی نتایج بهدستآمده نشان میدهد تأثیر نسبت طول به ارتفاع دراثر حذف ستون گوشه، در جلوگیری از خرابی پیشرونده نسبت به حالت حذف ستون کناری بیشتر است، و در سه حالت در اثر حذف ستون گوشه خرابی پیشرونده رخ نمی دهد.
واژههای کلیدی: خرابی پیشرونده، مسیر بار جایگزین، دال حبابی، ساختمان بتنی
مقدمه
امنیت سازه همیشه در طراحی پروژه های مهندسی عمران امری کلیدی بوده است. یکی از مهمترین مسائلی که در مباحث سازه ای پدافند غیر عامل مطرح می شود، بحث خرابی پیشرونده در سازه ها است. آیین نامهASCE/SEI7-0 خرابی پیشرونده را انتشار شکست های موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر که سر انجام آن، فروریزش کامل ساختمان یا فرو ریزش نا متناسب قسمت بزرگی از سازه تعریف میکند بارهای غیر متعارف از قبل: ضربات هواپیما، انفجار گاز، خطاهای طراحی و ساخت، مصالح نامرغوب و خطرناک و ... را از عواملی می داند که آسیب موضعی را ایجاد میکند و سازه به دلیل کمبود پیوستگی و شکل پذیری و نا معینی این آسیب را پخش میکند و در نهایت می تواند موجب تخریب پیشرونده در سازه شود.
طبق آیین نامه ASCE/SEI7-0 خرابی پیشرونده عبارت اند ازگسترش یک گسیختگی موضعی اولیه از یک عضو به عضو دیگر که در نهایت منجر به فروریزش کلی سازه یا فروریزش نامتناسب بخش بزرگی از آن شود. در حالی که توصیه های کلی برای کاهش دادن خطر ایجاد خرابی پیشرونده در سازه در آیین نامه ASCE7-05 بیان شده است، لیکن هیچ ضوابط الزام آور طراحی و مقدار محاسبات - عددی - برای این روند ارائه نشده است.
اما دو آیین نامه UFC4-023-03 و GSA 2003 به صورت تخصصی به ارائه راهکارها و استراتژی های طراحی برای مقاوم سازی سازه ها در برابر تخریب پیشرونده پرداخته اند. استاندارد های جاری که برای طراحی سازه ها در برابر بارهای معمول استفاده می شوند عموما از یک سیستم سازه ای با درجاتی از مقاومت و شکل پذیری موجود در آن برای مقاومت در برابر بارهای شدید و پیشگیری از این پدیده بهره می برند. این آسیب ها باید بوسیله سیستم سازه ای تحمل شود و نباید از محل شروع به دیگر قسمت ها گسترش یابد. روش های طراحی برای مقاومت در برابر تخریب پیشرونده در سازه ها قصد دارند ظرفیت یک سازه را در برابر بارهای غیر عادی تعیین کنند که شامل روش های طراحی مستقیم و غیر مستقیم می باشد.
طراحی سازه های مقاوم در برابر این رویداد به عنوان کاربردی ترین روش جهت ارزیابی آسیب پذیری ساختمان های جدید یا موجود پذیرفته شده است. در روش AP فرض میگردد ستون مورد نظر سازه در نتیجه یک بار غیر متعارف و شدید حذف میشود. سپس توانایی پل زدن سازه به آنطرف المان حذف شده مورد بررسی قرار میگیرد که به این فرض سناریوی تخریب پیشرونده میگویند. سناریوی حذف ستون در روش طراحی AP برای ارزیابی سازه در برابر تخریب پیشرونده بکار رفته، رویدادی واقعی بوده و در هر یک از آزمایشات انفجار وقایع پیش آمده اثبات شده است.
ایجاد مسیر جایگزین انتقال بار بدین معنا می باشد که اگر هر یک از اجزای سازه منهدم گردد، مسیر جایگزین برای انتقال بار آن عضو موجود باشد و اعضای باربر اطراف عضو محذوف بدون وقوع فروریزش کلی ظرفیت اضافی جهت تحمل نیروی آنرا داشته باشد. بدین صورت با توانایی انتشار بار بر روی تعداد بیشتری از المان های موجود، باعث کاهش تقاضا بر روی هر المان می شود. در این روش از سه نوع تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیر خطی و دینامیکی غیر خطی مورد استفاده قرار میگیرد.
در این تحقیق برای بررسی اثر نسبت طول به ارتفاع بر روی مقاومت سازه در برابر خرابی پیشرونده اقدام به مدل نمودن قابی چهار طبقه در سه حالت با نسبت طول به دهانه 1/5، 2/5 و 3/5 کرده و سپس میزان خرابی بوجود آمده را در سناریوی حذف ستون گوشه بدست آورده و با میزان ارائه شده در آیین نامه مورد ارزیابی قرار داده می شود.
مدلسازی
به منظور بررسی پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده در طیفی از سازه های منظم که فراوانی قابل توجهی دارند، در این مقاله یک ساختمان 4 طبقه که بر روی خاک نوع 2 قرار دارد مد نظر قرار داده می شود. در این سازه که دارای اسکلتی بتنی با سیستم مقاوم قاب خمشی متوسط در هر دو جهت است، چنین فرض می گردد که تراز حفاظتی از نوع متوسط، تکیه گاه ها گیر دار و بتن مصرفی دارای مقاومت مشخصه و کلیه آرماتور های به کار رفته در سازه از نوع AIII با قاومت جاری شدن و مقاومت گسیختگی هستند.
