حل اینگونه مشکلات توسط محققیق ارائه شده است. اما یکی از مسائل مهم در زمینهی پلهای خرپائی، حذف ناگهانی یک یا چند عضو از اعضای پل در اثر یک عامل خارجی میباشد که سبب فروپاشی بخشی از پل شده و یا گاهی به صورت پدیدهی فروپاشی پیشرونده ظاهر گشته و منجر به فروریزش کل پل میگردد. امروزه آییننامهها و به خصوص، آییننامهی طراحی پلها و سازههای معلق در برابر فروپاشی پیشرونده در سراسر دنیا با ارائه راهکارهای ویژه طراحی، در جهت کاهش احتمال فروپاشی پیشرونده، این ضعفها را تا حدودی پوشش دادهاند. با این وجود، همواره طراحی با ضرایب اطمینان بالا مقرون به صرفه نمیباشد. لذا در این پایاننامه تلاش شده است که به ارائهی روشی کاربردی در جهت شناخت اعضای بحرانی و تقویت آنها به منظور کاهش احتمال فروپاشی پیشروندهی پل پرداخته شود.
هدف تحقیق
در این تحقیق، پس از انجام تحلیل استاتیکی بر روی پل خرپایی در حالت سازهی سالم، با حذف اعضای کاندید شده در چهار گروه، طی ۴۸ سناریو به کمک فاکتوری به نام شاخص تغییرات، مقایسهی نسبت نیروی هر عضو در حالت سازه سالم و آسیبدیده پرداخته و در نهایت از هر گروه دو عضو به عنوان عضو بحرانی، و در مجموع هشت عضو بحرانی (با عضو کلیدی) شناسایی شدند، که از این میان به علت ناپایداری سازه در اثر عذف عضو کلیدی، ۴ عضو حذف گردید. سپس با حذف عضو کلیدی در هر سناریو با کمک تحلیل استاتیکی خطی و تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی شاخص تغییرات برای هر عضو کلیدی بدست آمد، و درنهایت به کمک ضریب افزایش بار دینامیکی، برای چهار عضو کلیدی باقیمانده به مقایسه ضریب افزایش بار دینامیکی در سه حالت تحلیل استاتیکی خطی، تحلیل استاتیکی غیرخطی، تحلیل دینامیکی غیرخطی در حالت ۵/۰ ثانیه و تحلیل دینامیکی غیرخطی در حالت ۱ ثانیه برای هر عضو پرداخته شد. در نهایت به ارائه راهکارهای مناسب جهت مقابله با پدیدهی فروپاشی پیش رونده پرداخته خواهد شد.
لذا هدف از این تحقیق :
معرفی پدیدهی فروپاشی پیشرونده و شرح پیرامون علت وقوع و همچنین پروسهی این پدیده در سازهها، بخصوص پلها و روشهای مقابله با این پدیدهی خطرناک.
مطالعه بر روی عضو بحرانی به عنوان عضو عامل در شروع پدیدهی فروپاشی پیشرونده در سازه و بررسی اثر آن بر روی سازهی باقیمانده.
مطالعه و بررسی تاثیر تضعیف و یا حذف عضو بحرانی بر روی سازهی باقیمانده تحت اثر دینامیکی آن.
ارائهی راهکارهای مناسب، از جمله استفاده از ضریب افزایش دینامیکی جهت مقابله با پدیدهی فروپاشی پیشرونده.
شیوه تحقیق
در این پایاننامه سعی شده تا با کمک الگوهای بارهای لرزهای وارده، روش مناسبی برای شناسائی سیستم و تشخیص آسیب در کل پل خرپایی ارائه شود. لذا با مقایسه بین سازهی سالم و آسیب دیده، به بررسی آسیب و فروپاشی موضعی و پیشرونده در پل خرپایی پرداخته میشود. پس از مدلسازی پل به کمک نرم افزار sap2000، ابتدا به منظور اعتبارسنجی مدل، و بهروز رسانی مدلها براساس دادههای مربوط به حالت سالم سازهی پل، با استفاده از سه شتابنگاشت لرزهای کوبه، السنترو و نورتریچ، فرکانسهای موبوط به مدهای مختلف پل بدست آورده میشود. سپس این فرکانسها با فرکانسهای مدل آزمایشگاهی که در سال ۲۰۱۲ در دانشگاه کویینسلند۶ ، با کمک ۹ عدد سنسور شتابنگار، که در تمامی قسمتهای مدل آزمایشگاهی کار گذاشته شدهبود، در تمام مدهای آنالیز مورد مقایسه و صحتسنجی قرارگرفت. پس از اطمینان از صحت فرکانسهای مدل عددی در مدهای مختلف، با کمک یکی از روشهای متفاوت مانند، روش هوش مصنوعی، پردازش سیگنال، آنالیز طیفی، الگوریتم ژنتیک و … به بررسی و انتخاب بحرانیترین ناحیهی پل پرداخته و در ادامهی این پژوهش، با استفاده از سناریوهای مختلف حذف، تاثیر این تغییرات بر سازهی باقیمانده مورد بررسی قرار میگیرد. و در نهایت به بررسی نتایج و پیشنهاد راهکارهای کارآمد در زمینهی کاهش پتانسیل سازه در برابر پدیدهی فروپاشی پیش رونده پرداخته میشود.
ساختار پایاننامه
این پایان نامه در ۵ فصل گردآوری شده است که به شرح زیر میباشد :
فصل اول – مقدمه : چارچوب کلی از پایان نامه و تعاریفی از مفاهیم فروپاشی پیشرونده بیان شده است. همچنین ضرورت اهداف مورد نظر و شیوه‌های رسیدن به این اهداف بیان شد.
فصل دوم- مروری بر ادبیات فنی : در این فصل ابتدا به تعریف اصطلاحات مربوط به فروپاشی پیشرونده و بررسی روشهای مختلف شناسائی آسیب و بیان نقاط ضعف و قوت هریک از آنها، سپس به بررسی بارهای غیرعادی وارد بر سازهها، همچنین مروری بر تاریخچهی پیدایش پدیدهی فروپاشی پیشرونده به همراه آیین نامههای مربوط به فروپاشی پیشرونده، ترکیب بارهای مورد استفاده جهت فروپاشی پیشروندهی پلها بیان میگردد، سپس به بررسی انواع فروپاشی پیشرونده در سازهها، مروری بر وقوع فروپاشی پیش رونده در پلها تا به امروز پرداخته و در نهایت به بررسی روشهای تجزیه وتحلیل سازهها در مقابل فروپاشی پیشرونده به همراه شرح انواع سازهها و همچنین طراحی سازههای پل در مقابل پدیدهی فروپاشی پیشرونده، پرداخته خواهدشد.
فصل سوم- تحلیل و مدلسازی عددی پل خرپایی سه دهانه با نرمافزار SAP2000: در این فصل ابتدا به مروری جامع در خصوص مطالعات پیشین بر پلها، کلیاتی پیرامون نمونهی آزمایشگاهی و معرفی و توضیح مشخصات پل، صحتسنجی مدل آزمایشگاهی، تشریح نحوهی مدلسازی پل خرپایی سه دهانهی آزمایشگاهی، مشخصات مصالح و ابعاد و بارگذاری پل جهت انجام تحلیلها، تعیین اعضای کلیدی، پارامترهای طراحی پل خرپایی، و همچنین بارگذاریهای لرزهای مربوط به فروپاشی پیشرونده و فرضیات مورد نظر، جهت انجام تحلیلهای فروپاشی پیشرونده پرداختهخواهدشد .
فصل چهارم- ارائه و تحلیل نتایج : در این فصل ابتدا نتایج مربوط به مدل‌های سازه‌ای بر اساس تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی خطی و سپس دینامیکی غیرخطی بررسی می‌شود و تاثیر سناریوهای مختلف حذف بر پاسخ‌های دینامیکی خطی و غیرخطی سازه‌ها تحت تحریکات لرزه‌ای ارزیابی می‌گردد. در نهایت ، با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیلهای فروپاشی پیشرونده سازه‌ها تحت بارهای لرزه‌ای و سناریو های مختلف، راهکارهای گوناگون جهت تقویت اعضای مورد بررسی اتخاذ و ارائه خواهدشد .
فصل پنجم: نتیجهگیری و جمعبندی : در این فصل به جمع‌بندی نتایج تحقیق بصورت کلی و خلاصه در این فصل ارائه میگردد. همچنین پیشنهادهایی در راستای پژوهشهای تکمیلی پیرامون این موضوع، در تحقیقات آینده ارائه میگردد.

ادبیات و پیشینهی تحقیق

مقدمه
به همراه تغییر در سبکهای معماری و تکامل روشهای طراحی پلها، به تدریج استفاده از پلهائی با دهانههای بلند و همچنین استفاده از تعداد ستون کمتر رواج یافته است. این امر سبب بروز مشکلات بسیاری در طراحی پلها، از جمله فروپاشی پیشرونده میشود.
در این فصل مبانی و کلیات فروپاشی پیشرونده مورد بررسی قرار خواهدگرفت. در ابتدا، تعریفی از آسیب دیدگی موضعی سازه و فروپاشی پیشرونده ارائه خواهدشد. در ادامه عوامل موثر بر فروپاشی پیشرونده، انواع مختلف فروپاشی و راهکارهای مقابله با آن ارائه میشود.
تعریف آسیب سازهای
منظور از آسیب سازهای، تغییرات ایجاد شده در سازه که اثرات منفی بر کارائی و عملکرد آن دارد، میباشد. وجود آسیب میتواند بر رفتار سازه اثر خطی یا غیر خطی داشته باشد. منظور از اثر خطی این است که چنانچه رفتار سازه پیش از وقوع آسیب در محدودهی الاستیک باشد، پس از آسیب دیدگی نیز در این محدوده باقی میماند. در مقابل، اثر غیر خطی سبب بروز رفتار پلاستیک در سازه میگردد. از آنجائیکه آسیب، یک پدیدهی موضعی است، لذا ممکن است تاثیر قابل ملاحظهای بر رفتار سازه در فرکانسهای پائین نداشته باشد. برای رفع این مشکل بایستی محدودهی فرکانسی وسیعتری مورد بررسی قرار گیرد. علاوه بر این، شرایط محیطی و تغییر کاربری نیز سبب تغییر رفتار سازه شده و امکان تشخیص آسیب را دشوار میسازد[۱, ۲].
تعریف فروپاشی پیش رونده
در تفسیر ASCE7، فروپاشی پیش رونده به صورت گسترش گسیختگی اولیهی موضعی از المانی به المان دیگر، که در نهایت سبب فروپاشی کل سازه و یا بخش اعظمی از آن میشود، تعریف میگردد [۹]. عوامل مختلفی میتوانند باعث آسیب موضعی و در نتیجهی آن فروپاشی پیش رونده، سازه شوند. از جمله مهمترین این عوامل، بارگذاری بیش از حد، وقوع انفجار در سازه و یا برخورد شدید با اجزای سازه میباشد. در اثر هریک از عوامل ذکر شده، ممکن است یک یا چند المان باربر کلیدی درسازه آسیب ببیند که در نهایت سازه دچار فروپاشی پیش رونده گردد. در تحلیل سازه، هنگامی فروپاشی پیش رونده رخ میدهد که یک یا تعداد بیشتری از اعضای سازهای دچار گسیختگی شوند. گسیختگی اعضای سازهای، منجر به باز توزیع بار در سایر المانهای سازه میگردد. این امر سبب تغییر در توزیع سختی سازه، الگوی اعمال بار و یا تغییر در شرایط مرزی سازه میشود. نتایج اولیه این گسیختگی، بیشتر در اعمال بار و نیروی اضافه به اعضا و نارسایی و گسیختگی المانهای سازهای دیگر نمود پیدا میکند[۹-۱۱].
فروپاشی پیش رونده اغلب به علت ایجاد آسیب، در اثر عوامل متفاوت از جمله بروز فروپاشی، زنگ زدگی، پوسیدگی ، خطای ناشی از ساخت و … در یک عضو بحرانی در سازه، رخ میدهد. به عبارت دیگر در جریان مکانیسم فروپاشی پیشرونده، گاهی میزان تخریب بسیار فراتر از اثر عامل پدید آورندهی آن میباشد.
بارهای غیرعادی
فروپاشی پیشرونده ممکن است در اثر مجموعهی وسیعی از بارهای غیرعادی آغاز شود. از آنجائیکه احتمال وقوع این خطرات کم میباشد، در طراحی سازه در نظر گرفته نمیشوند، و یا به طور غیرمستقیم در محاسبات دخیل میشوند. این روش طراحی مبتنی بر عواملی همچون، فقدان دادههای بارگذاری، عدم اطمینان در خطرات احتمالی، و عدم قطعیت روشهای طراحی جهت مقابله با فروپاشی پیش رونده سازه، میباشد. یک روش جامع جهت مقابله با پدیده فروپاشی پیش رونده، روشی است که در آن سیستم سازهای آسیب دیده حتی پس از وقوع فروپاشی شدید نیز قادر به حفظ پیوستگی و یکپارچگی کلی در سازه باشد[۱۲-۱۴].
به طور معمول، منشا بارهای شدید وارده به سازه به بارهای فشاری مانند بارهای ضربهای همچون برخورد پرتابه و وسایل نقلیه، تغییرشکل ناهمگن مانند تغییر حالت مصالح در آتشسوزی و یا نشست پایههای پل و اقدامات خرابکارانه، طبقهبندی میشوند . از ویژگیهای اصلی این بارها، پریود بسیار کوتاه آنها در مقایسه با بارهای معمولی میباشد. این بارها عموما نسبت به زمان متغیر میباشند، با این حال، با توجه به محتوای فرکانسی آنها و مشخصات دینامیکی سازه، ممکن است به صورت استاتیکی و یا دینامیکی عمل کنند[۱۲].
انفجار گاز
با توجه به وسعت شبکهی خطوط لولهی توزیع گاز طبیعی

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید