نیاز درتحلیل فروپاشی پیش رونده
ترکیبات بارها، احتمال وقوع همزمان بارهای تصادفی از قبیل بارهای زنده، برف یا باد را منعکس میکند و برای ارزیابی پتانسیل فروپاشی پیش رونده در سازهها با توجه به نوع آییننامهی انتخابی در جدول زیر قابل محاسبه و تحلیل میباشد که در این جدول D بار مرده ، L بار زنده ،W_n بار باد ، S بار برف ، A_k بار غیر عادی میباشد. ضریب بار زنده در تمامی موارد و تنها به جز ساختمانهایی که به عنوان انبار استفاده می شوند، می بایست برابر یک در نظر گرفته شوند. استانداردهای مختلف، الگوی ترکیب بار مختلفی را جهت انجام تحلیلهای مورد نیاز فروپاشی پیشرونده ارائه میدهند. نمونهای از این ترکیب بارها در جدول (۲-۱) نشان داده شده است:
ترکیبات بارگذاری آئین نامه ها در ارزیابی پتانسیل فروپاشی پیش رونده سازه ها
استانداردها
ترکیب بارها پس از حذف فرضی یک عضو
بار تصادفی
[۲۰]BS-8006-1, 2010

۳۴ KPa(5psi)
[۲۱]Canada 2010

A_k

[۲۲]ASCE 7-10
((روش حذف عضو

(روش مقاومسازی موضعی ویژه)

(روش مقاومسازی موضعی ویژه)

DOD UFC 4-010-01
(بلند شدگی کف)

DOD UFC 4-023-10
[۲۳]
(بلند شدگی کف)

(تحلیل دینامیکی غیر خطی)

(تحلیل استاتیکی)

NYC 1998-2003
۲D + 0.25L + 0.2W_n

[۲۴]GSA2013
(تحلیل استاتیکی)
(تحلیل دینامیکی)

بررسی انواع فروپاشی پیش رونده در سازهها
بر مبنای مطالعاتی که در زمینهی مکانیسمهای اساسی گسیختگی، توسط استاروسک۲۶ ، انجام شدهاست، انواع فروپاشی پیشرونده درسازهها، به شش گروه طبقهبندی میشود و هرگروه دارای ویژگیهای خاص خود میباشد. بر اساس این طبقه بندی، شناخت رفتار فروپاشی پیشرونده و همچنین توسعهی اقدامات پیشگیرانهی لازم در برابر این پدیده، بهصورت ملموستری صورت میپذیرد. در ادامه اشارهی مختصری به انواع مختلف این پدیده میشود [۲۵].
فروپاشی پنکیکی۲۷
همانطور که در اشکال (۲-۴) و (۲-۵) مشهود است، این نوع آسیب پس از حادثه یازده سپتامبر ارائه گردید. گسیختگی موضعی سازه میتواند سبب، ریزش بخش آسیب دیده بر روی سایر قسمتها و اعمال ضربه ثانویه به آن نواحی شود. با توجه به اندازه بخش افتان و ارتفاع سقوط، انتقال انرژی جنبشی حاصل از سقوط، ممکن است سبب گسترش آسیب موضعی آسیب و ایجاد نیروهای ضربهای متوالی در سازه در اثر سقوط بخشهای جدید و در نهایت فروپاشی کل سازه شود[۲۵-۲۷].

مراحل فروپاشی پیش رونده پنکیکی [۲۷]

فروپاشی برجهای دو قلو در اثر فروپاشی پیش رونده پنکیکی [۲۸]
فروپاشی دومینویی۲۸
فروریزش دومینویی در شکل (۲-۶)، نوعی فروپاشی پیشرونده است که در آن در اثر واژگونی یک المان و برخورد آن با المانهای مجاور در اثر ضربه، فروپاشی در جهت واژگونی(جانبی) پیشرفت می‌کند [۲۵-۲۷].

مراحل فروپاشی پیش رونده دومینوئی[۲۷]
فروپاشی زیپی۲۹
این نوع فروپاشی، در اثر گسیختگی یک یا چند المان، نیروی این المانها بین سایر اعضای مجاور آنها توزیع می‌شود. باز توزیع نیروهای داخلی و نیز ضربهی حاصل از حذف ناگهانی یک عضو، سبب تمرکز تنش در المان‌های مجاور شده و باعث فروپاشی آنها می‌گردد. این فروپاشی در سازه گسترش یافته و منجر به فروریزش کل سازه می‌شود[۲۵]. اشکال (۲-۷) و (۲-۸) نشاندهنده مراحل فروپاشی زیپی است.

مراحل فروپاشی پیش رونده زیپی[۲۷]

فروپاشی پیش رونده زیپی پل کابلی[۲۶]
فروپاشی برشی۳۰
مطابق شکل (۲-۹) چنانچه بخشی از مقطع عرضی یک عضو در اثر آسیب دیدگی حذف شود، نیروی منتقل شونده به کمک آن بخش، به بخش باقیمانده از مقطع عرضی منتقل میشود. این باز توزیع نیرو، سبب افزایش تنش داخلی و در نتیجه، گسیختگی سایر نقاط مقطع عرضی و گسترش آسیب به کل مقطع میشود.

فروپاشی پیش رونده برشی اسلیپر پیش تنیده [۲۹]
فروپاشی ناشی از ناپایداری۳۱
مطابق شکل (۲-۱۰) ناپایداری به صورت نقص ناچیز که سبب تغییر شکلهای غیر قابل قبول میشود، تعریف میگردد. سازهها اغلب به صورت پایدار طراحی میشوند. با این وجود، گسیختگی یک عضو میتواند سبب ناپایداری جزئی سازه شود. توسعه این ناپایداری ممکن است باعث عدم تطابق شدید بین عامل ناپایدار کننده و اثرات آن گردد. این عدم تطابق سبب ناپایداری کلی سازه و در نتیجه، فروپاشی آن میشود[۲۵-۲۷].

مراحل فروپاشی پیش رونده ناشی از ناپایداری[۲۷]
فروپاشی ترکیبی۳۲
ممکن است فروپاشی ایجاد شده مانند شکل (۲-۱۱) در سازه در اثر ترکیب روشهای ذکر شده باشد. به این نوع فروپاشی پیش رونده، فروریزش ترکیبی گویند.

فروپاشی پیش رونده ترکیبی ساختمان مورا [۲۶]
فروپاشی پیش رونده پلها
طبقه بندی فروپاشی پیش رونده در پلها نقش اساسی در تعیین مکانیسم فروپاشی و به کارگیری یک روش طراحی منطقی ایفا میکند.
همانطور که اشاره شد، به طور کلی، فروپاشی پیشروندهی سازهها به شش گروه تقسیم میشود. هر گروه، مد گسیختگی و ویژگیهای مخصوص به خود را دارد. با توجه به سیستم سازهای نسبتا ساده پلها و حساسیت بالا به ارتعاشات دینامیکی، بررسی دقیق پلها نیازمند طبقه بندی دقیقتری میباشد[۷].
به طور کلی، عواملی که سبب فروپاشی پیشرونده در پلها میشوند، شامل سه گروه زیر میباشند[۷]:
وقایع غیر منتظره شامل برخورد، انفجار، زلزله و وسایل نقلیه سنگین
فرسایش سازه و کاهش سطح عملکرد اجزا
طراحی و اجرای نامناسب
براساس ویژگیهای سازه، فروپاشی پیشرونده پلها به دو دسته گسیختگی تکیه گاه و گسیختگی موضعی تقسیم میشوند که در ادامه مورد بررسی قرارمیگیرند.
فروپاشی ناشی از گسیختگی تکیهگاه
اثر مستقیم گسیختگی اجزای اصلی تکیهگاه شامل موارد زیر میشود[۷]:
الف) کاهش درجه نامعینی استاتیکی و تبدیل آن به یک سیستم ناپایدار
ب) باز توزیع نیروی داخلی و اعمال اثرات ثانویه بر سازه
همانگونه که در شکل (۲-۱۲) مشاهده میشود، برخورد کشتی باربری با پایه میانی پل گوآنگ دونگ۳۳ سبب فروریزش چهار دهانه مجاور آن شده است. مطالعات انجام شده نشان میدهد که نیروی برخورد بیش از نیروی مجاز طراحی بوده است و آسیبدیدگی پایه پل سبب بازتوزیع نیروهای داخلی و تجاوز نیروی داخلی پایه مجاور از ظرفیت باربری آنها و در نتیجه فروپاشی پل شده است. نمونهای دیگری از فروپاشی پلها در شکل (۲-۱۳) قابل مشاهده است. در این شکل دهانهای به طول ۸۰۰ متر از پل در حال ساخت هانگجو۳۴در اثر از بین رفتن ستون موقت میانی فرو ریخته است. در این نمونه نیز گسیختگی اولیه حاصل از آسیب تکیه گاه و باز توزیع نیروهای داخلی سبب فروپاشی پل شده است همچنین در اثر زلزله ونچوآن۳۵، بسیاری از تکیه گاههای پل بایهوآ۳۶ آسیب دیده و سبب سقوط عرشه در اثر نیروی زلزله شدهاند که در شکل (۲-۱۴) قابل مشاهده است[۷].

فروپاشی پیشرونده پل کوآنگ دونگ در اثر آسیب دیدگی پایه میانی[۷]

فروپاشی پیشرونده پل هانگجو در اثر حذف ناگهانی ستون موقت[۵]

فروپاشی پیشرونده پل بآیهوا در اثر آسیب دیدگی ستونهای آن [۷]
فروپاشی ناشی گسیختگی موضعی
در این حالت، در اثر آسیبدیدگی برخی از اجزای باربر پل، توزیع سختی سازه و نیروهای داخلی آن دچار تغییر میشود و این تغییر ممکن است سبب فروپاشی پلهای گردد[۷].
پل کبک۳۷ در سال ۱۹۰۷ به دلیل طراحی نامناسب شبکه بندی مهارهای فشاری و محاسبه نامناسب بارها، در اثر کمانش یکی از مهارهای آن در نزدیکی پایه میانی و گسترش این کمانش به سایر اعضا فروریخت (شکل ۲-۱۵). پل قوسی زیاوتانمن۳۸ در اثر گسیختگی برخی از مهارهای۳۹ آن به دلیل عبور کامیون با بار بیش از حد و در نتیجه، سقوط برخی از شاهتیرهای آن دچار فروپاشی شده است (شکل ۲-۱۶). نمونه دیگری از فروپاشی ناشی از گسختگی موضعی، فروریزش پل پرچمسرخ۴۰ به هنگام تخریب آن میباشد (شکل ۲-۱۷).

فروپاشی پیشرونده پل کبک در اثر کمانش مهارهای جانبی آن[۷]

فروپاشی پیشرونده پل زایاوتانمن در اثر گسیختگی مهارهای آن[۷]

فروپاشی پیشرونده پل پرچم سرخ در اثر تخریب غیر اصولی[۷]
روشهای تحلیل سازهها در مقابل فروپاشی پیش رونده
تعریف ریاضی پدیده فروپاشی پیشرونده بایستی بیانگر توصیف دقیقی از این پدیده باشد. بهطور کلی، این پدیده میتواند به چهار روش مورد ارزیابی قرار گیرد :
تحلیل استاتیکی خطی
تحلیلی استاتیکی غیرخطی
تحلیل دینامیکی خطی
تحلیل دینامیکی غیرخطی
پدیده فروپاشی پیشرونده، یک پدیده دینامیکی است که در اثر آزاد شدن انرژی به دلیل حذف ناگهانی یک عضو سازهای به وجود میآید. بنابراین تحلیل فروپاشی پیشرونده به صورت حذف ناگهانی یک یا چند عضو باربر اصلی و ارزیابی توانائی سازه باقیمانده برای مقاومت در برابر آسیب ایجاد شده، مدلسازی میشود. حذف ناگهانی عضو، تعادل نیروهای داخلی و خارجی را برهم زده و سبب ارتعاش سازه میشود[۳۰].
تحلیل استاتیکی الاستیک خطی۴۱
ابتدائیترین و سادهترین روش تحلیل فروپاشی پیشرونده، روش استاتیکی خطیمیباشد که در آن اجزای سازهای اصلی به صورت استاتیکی حذف میگردند. از آنجائی که این روش سادهترین و تقریبیترین روش تحلیل میباشد، به طور معمول، شرایط بارگذاری محافظه کارانهتری به همراه معیارهای ارزیابی بسیار محافظه کارانه به کار گرفته میشود[۳۰-۳۲].
مزایای تحلیل استاتیکی خطی شامل موارد زیر میباشد :
روشی نسبتا ساده
سرعت محاسبات بالا
به کارگیری آسان
بررسی و ارزیابی آسان نتایج
محدودیتهای تحلیل استاتیکی خطی به شرح زیر میباشد:
تحلیل سازههای بزرگ و پیچیده چندان قابل اعتماد نمیباشد.
تحلیل استاتیکی خطی فقط به سازههای ساده با رفتار قابل تخمین محدود میشود.
تحلیل استاتیکی غیرخطی۴۲
تحلیل استاتیکی غیرخطی به صورت گسترده برای تحلیل ساختمانها در برابر بارهای جانبی به کار میرود و از آن به عنوان تحلیل پوشآور۴۳ یاد میشود. در این روش، بار وارده به صورت مرحله به مرحله و تا زمان رسیدن به بار نهائی (کنترل شونده توسط نیرو) یا تغییرمکان نهائی (کنترل شونده توسط تغییر مکان) افزایش مییابد، در حالیکه رفتار غیرخطی اجزای سازهای مجاز میباشد. این روش برای تخمین شکلپذیری سازه در برابر بارهای جانبی قابل اعمال میباشد. شکلپذیری به صورت نسبت جابهجائی ماکزیمم به جابهجائی تسلیم تعریف میشود. به طورکلی، شکلپذیری بالای سازه منجر

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید