، انفجار گاز به عنوان یک خطر بالقوه در روند ساخت سازه در مناطق شهری، گرفته میشود. شدت این بارها وابسته به میزان تهویه و جریان هوا در محدوده مورد نظر میباشد. شکل (۲-۱) تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار را نشان میدهد. ملاحظه میشود که تهویه مناسب سبب کاهش شدت فشار در ضربه اولیه میشود. در مقابل نوسان با محتوای فرکانسی بالای متناظر با فاز دوم فشار، اثر کمتری بر پاسخ سازه دارد[۱۲].

تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار گاز [۱۲]

انفجار بمب
امروزه بمب گذاری به عنوان یکی از شایعترین تهدیدهای سلامت سازهای بوده و به سرعت در حال افزایش میباشد. هر چند، فروپاشی سبب مرگ و میر میشود، تخریب ناشی از انفجار به بخشی از سازه محدود میشود. با این وجود اثرات جانبی انفجار میتواند سبب خطرات بیش از خرابیهای معمول ناشی از انفجار باشد.
انفجار بمب سبب انتشار امواج ضربهای فشاری پیش رونده نسبت به منبع انفجار و به صورت جبهه موج نیم دایرهای میشود. فشار دینامیکی ایجاد شده وابسته به فاصله از نقطه انفجار، ماده منفجره و نحوه آماده سازی آن میباشد. به طور معمول، فاز فشاری مثبت اولیه، با فاز منفی ضعیفتر و طولانیتر دنبال میشود. بنابراین، تاریخچه زمانی فشار انفجار، میتواند به صورت بار ضربهای مثلثی با زمان صعود ناگهانی و کاهش خطی و زمان تناوبی متناسب با میزان ماده منفجره و فاصله قرار گیری، در نظر گرفته شود[۱۲].

تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار : (a فاصله ۱ متر، (b فاصله ۵ متر، (c فاصله ۱۰ متر[۱۲]
ضربهی ناشی از برخورد
در اثر برخورد وسایل نقلیه، مانند یک هواپیمای غولپیکر با یک سازه، تعداد زیادی از المانهای آن منهدم میشود و یا دچار آسیبدیدگی قابل توجه میگردد. ویژگیهای دینامیکی ضربهی به وجود آمده، تحت تاثیر سرعت حرکت و نحوه توزیع قطعات تشکیل دهنده آن میباشد[۱۲].
در کنار اقدامات خرابکارانه، انحراف از مسیر سبب برخورد وسایل نقلیه با سازهها میشود. بار ناشی از برخورد وسایل نقلیه، از طریق تحلیل انرژی جذب شده توسط سازه و خودرو قابل تعیین است. با این وجود، عواملی مانند سرعت اولیه، جهت برخورد و نحوه وارد شدن ضربه، بایستی در تخمین بار ناشی از برخورد وسیله نقلیه در نظر گرفته شود[۱۲, ۱۳].
حتی اگر اثرات اولیه برخورد هم شدید نباشد، اثرات ثانویه میتواند سبب مکانیسم سازه و فروپاشی پیشرونده آن شود. علاوه بر این، سقوط اجسام و قطعات نیز میتواند سبب بروز خطراتی برای سازه و کاربران آن شود.
آتش سوزی
آتشسوزی شدید میتواند سبب فروپاشی پیشرونده سازههای فولادی شود. آتشسوزی در فصل مشترک بارهای عادی و غیرعادی میباشد. گرمایش اعضا سبب ایجاد کرنش حرارتی در آنها میشود. مقاومت در برابر آتشسوزی به صورت توانائی سازه برای مقاومت در برابر آتشسوزی و ایمنی در برابر آن میباشد. بنابراین بایستی سازه در مقابله با آتشسوزی یکپارچگی و پایداری خود را حفظ کند[۱۲-۱۵].
خطای ساخت
بخش اعظمی از گسیختگیها و آسیبهای سازهای ناشی از خطا در معماری، طراحی، اجرا و استفاده نادرست میباشد. این خطاها، حتی در صورت به کارگیری افراد آموزش دیده نیز رخ خواهد داد. با این وجود، به دلیل اینکه این خطاها ناشی از نقص بشر میباشد، کمی سازی آنها دشوار میباشد. راه مقابله با این دسته از بارهای غیرعادی، به کارگیری روشهای مختلف کنترل کیفیت میباشد.
مفاهیم اولیه در فروپاشی پیش رونده
براساس AISC-7-10 اصطلاحات و مفاهیم زیر در مباحث فروپاشی پیشرونده، به طور عمده، مورد استفاده قرار میگیرد[۱۰]:
مسیر بار: مسیر انتقال بارهای ثقلی که در طراحی بهکار گرفتهمیشود. در اغلب سازههای فولادی، مسیر بار از دالها به تیرها، به شاهتیرها به ستونها، به پی و در نهایت به خاک میباشد.
فروپاشی اعضا: فروپاشی هر عضوی به گونهایست که دیگر هیچ بار قائمی را تحمل نخواهد کرد.
فروپاشی موضعی: فروپاشی به یک ناحیه خاص از سازه محدود میشود. محدودههای گسیختگی بزرگتر، میتواند به صورت فروپاشی پیشرونده یا فروپاشی نامناسب درنظر گرفته شود.
فروپاشی پیش رونده: ناپایداری سازه در اثر حذف عضو
مسیر بار جایگزین۷: پس از حذف المان کلیدی دیگر امکان انتقال بارهای ثقلی از مسیر اولیه امکان پذیر نبوده لذا هرگونه مسیر بار ممکن برای انتقال بارهای ثقلی پس از حذف عضو کلیدی (هر مسیر به غیر از مسیر شامل عضو کلیدی محذوف) را مسیر بار جایگزین گویند. مسیر بار جایگزین از طریق طراحی سازه، به گونهای که توانائی عبور۸ از گسیختگی المانهای کلیدی را داشته باشد، اعمال میشود.
المان کلیدی: هر المانی که فروپاشی آن سبب اثراتی بیش از فروپاشی موضعی میشود. سایر المانهای کلیدی عبارتند از خرپاها و تیرهای اصلی، ستونها و غیره.
مقاومت موضعی ویژه۹: یک روش طراحی که در آن، از تمامی اعضای کلیدی در برابر فروپاشی، از طریق افزایش مقاومت محافظت میشود. این کار با طراحی اعضا برای بارهای اضافی مشخصی که بیانگر رفتار بارهای ناگهانی میباشند، انجام میشود.
روش غیر وابسته به تهدید۱۰: یک روش طراحی، که در آن هیچ بار غیرعادی به سازه وارد نمیشود. هدف از به کارگیری روش غیر وابسته به تهدید، جلوگیری از فروپاشی در برابر یک تهدید خاص نمیباشد، اما کنترل و محدود کردن گسترش آسیب به محض وقوع آسیب موضعی یا فروپاشی، مورد نظر میباشد. این روش تضمینی بر طول عمر ، ظرفیت پس از حادثه، شکل پذیری و استحکام مناسب سازه در مقایسه با استفاده از بار معین، در طراحی المانهای کلیدی میباشد.
تاریخچه پیدایش استانداردهای مربوط به فروپاشی پیش رونده
بعد از فروپاشی ساختمان مورا۱۱ در شهر اوکلاهاما در سال ۱۹۹۵ در (شکل ۲-۳)، بررسی پتانسیل فروپاشی پیشرونده مورد توجه قرار گرفت. سازمان سرویس عمومی آمریکا۱۲، در GSA 2005 جهت تحلیل فروپاشی پیشرونده و طراحی ساختمان‌های اداری فدرال و پروژههای جدید مهم برای مهندسین استانداردهائی ارائه داد. همچنین بیشتر این اطلاعات را میتوان در آییننامه نیویورک(NYCBC)، بریتانیا (BS) و انجمن بتن آمریکا (ACI)13 یافت. یکی از الزامات مشترک در آییننامه‌های مختلف، بررسی وجود مسیر بار جایگزین در مورد عضو حذف ‌شده، میباشد[۱۶]. استاندارد GSA 2005 با گذشت زمان مورد بازبینی قرار گرفت در سال ۲۰۱۳ ویرایش جدید آن ارائه گردید. در این ویرایش از مسیر جایگزین و اضافه مقاومت۱۴ به عنوان راهکارهائی جهت مقابله با فروپاشی پیشرونده یاد شده است[۱۷].

ساختمان آلفرد پ. مورا قبل از انفجار و بعد از انفجار[۱۸]
عامل دیگر، میزان مقاومت اعضای کلیدی مهم است که براساس تعاریف فروپاشی، میتواند باعث ایجاد صدماتی به سازه شود. برای جلوگیری از فروپاشی پیشرونده در اثر بارهای غیرمعمول، آییننامه ملی کانادا (NBCC) الزاماتی را برای طراحی المان‌های اصلی، اتصال المان‌ها و روش‌هائی برای ایجاد مسیرهای انتقال بار تعیین کرد[۷].
پس از سقوط برج رونان پوینت۱۵ در انگلستان، در این کشور مجموعهای از مقررات طراحی توسعه یافت. استاندارهای انگلیسی (BSI,1997; BSI,2000; BSI,2005a ; BSI,2005b) در نظر گرفتن فروپاشی پیشرونده را برای ساختمانهای بلندتر از چهار طبقه، الزامی میدانند و سه روش متفاوت برای جلوگیری از فروپاشی نامناسب ارائه میدهند؛ رابط نیرو۱۶، پل زدن۱۷ و المانهای کلیدی۱۸ [۱۰].
دپارتمان دفاع آمریکا (DoD) با بررسی آئیننامههای موجود، ویرایش جدیدی از استانداردهای خود را با عنوان UFC 4-023-03 جهت مقابله با فروپاشی پیشرونده ارائه داد. بر این اساس، طراحی در برابر فروپاشی پیشرونده، وابسته به سطح کاربری سازه میباشد. در سطوح پائین ایمنی، هر دو روش مستقیم (رابطهای نیرو) و غیر مستقیم (مسیر بار جایگزین) به کار گرفته میشود. در سطوح بالاتر، استفاده از مسیر بار جایگزین علاوه بر رابطهای نیرو الزامی میباشد. الزامات شکلپذیری اضافی نیز برای سطوح بالاتر ایمنی در نظر گرفته شدهاست[۹].
به طورکلی، آئیننامه‌های طراحی که پدیدهی فروپاشی پیشرونده در آنها مورد ارزیابی قرار میگیرد، شامل: استاندارد انگلیسی۱۹ ، استاندارد اروپایی۲۰ ، آئین نامه ملی ساختمان کانادا۲۱ ، جامعه مهندسین آمریکا۲۲، دستور العمل های ساختمانی شهر نیویورک۲۳ ، دپارتمان دفاعی آمریکا۲۴، معیارهای تجهیزات یکپارچه۲۵ و سازمان سرویس های عمومی (GSA) می‌باشد[۹].
ترکیب بارهای فروپاشی پیش رونده در استانداردها[۱۹]
ترکیب بار شامل بارگذاریهای نامشخص
این نوع بارگذاری اغلب شامل بارهای پیشبینی نشده است که به سازه وارد میشود.که پیشتر در فصل دوم نیز به اینگونه بارها پرداختیم.
ترکیب بارهای اسمی با استفاده از تنش مجاز طراحی
بارگذاریهای ذکر شده باید در ترکیب بار ذکر شده در نظر گرفته شود. در ترکیبهای زیر باید هر کدام که بیشترین و نامطلوبترین اثر در سازهی بنیادی یا عضو سازهای ایجاد میکند، در نظر گرفتهشود..
ترکیب بارهای مبنا
بارگذاری های ذکر شده باید در ترکیب بار ذکر شده در نظر گرفته شود. ترکیب بارهای زیر هر کدام باید بر اساس بیشترین و نامطلوب ترین اثر بار در ساختمان لحاظ شوند. در ضمن اثر هر بار بر روی سازه باید فقط یک بار لحاظ گردد. ترکیب بارهای مبنا شامل موارد زیر است.
۱. D
۲. D + L
۳. D + (Lr or S or R)
۴. D + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
۵. D + (0.6W or 0.7E)
۶a. D + 0.75L + 0.75(0.6W) + 0.75(Lr or S or R)
۶b. D + 0.75L + 0.75(0.7E) + 0.75S
۷. ۰.۶D + 0.6W
۸. ۰.۶D + 0.7E
ترکیبات بار برای حوادث فوق العاده و استثنایی
جایی که مقاومت و پایداری سازه تحت کدهای بارگذاری خاص قرار گیرد، مسلما باید سازه تحمل مقاومت در برابر حوادثی از قبیل انفجار، آتش سوزی و یا برخورد وسایل نقلیه به سازه را داشته باشد و دچار فروریزش نشود.
ظرفیت تحمل بار
برای چک کردن ظرفیت یک ساختار و یا ساختار المان جهت مقاومت در برابر اثر رخ دادهای فوق العاده، ترکیب بار گرانشی زیر در نظر گرفته می شود:
D (9/0 یا ۲/۱ ) + A_K + L 5/0 + S2/0
〖 A〗_Kدر اینجا مقدار بار یا اثر بار ناشی از رخداد فوق العادهی A است.
ظرفیت باقیمانده
برای چک کردن ظرفیت تحمل بار در ساختار باقیمانده و یا عناصر ساختاری المانهایی که دچار آسیبدیدگی شدهاند، ابتدا المانهایی که باید شناسایی و انتخاب میشوند، سپس در المانهای انتخاب شده ظرفیت تحمل بار المانهای مشخص شده، و در طراحی نیز باید حذف شود و ظرفیت تحمل بار در سازه آسیبدیده باید از ترکیب بار گرانشی زیر مورد ارزیابی قرارگیرد :
D (9/0 or 2/1 ) + L 5/0+ (Lr or S or R)2/0
شرایط ثبات و پایداری سازه
شرایط ثبات و پایداری باید برای ساختار کل و یا تکتک المانهای سازه برقرار باشد. در نتیجه هر روشی که تاثیر مرتبه دوم را ارضا کند مجاز است.
ترکیبات بارگذاری مورد

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید