خرابی پیشرونده پدیده ای است که در آن یک خسارت جزیی یا شکست موضعی باعث خرابی کل سازه یا قسمت زیادی از آن می شود به گونه ای که خرابی نهایی تناسبی با خرابی اولیه ندارد. برای بررسی خرابی پیشرونده سازه ها، روش دینامیکی غیر خطی پاسخ های دقیق تری را نسبت به روش های استاتیکی به دست می دهد. به دلیل زمان بر بودن تحلیل دینامیکی غیر خطی استفاده از مدل های ساده تر و روش های تقریبی اهمیت زیادی یافته است. در این مقاله به رابطه سازی یک مدل ساده و تقریبی برای محاسبه تغییرمکان نقطه بالای ستون حذف شده در تحلیل خرابی پیشرونده پرداخته شده است. سعی شده است مدل پیشنهادی در عین دقت مناسب، ساده نیز باشد به طوری که به کمک محاسبات دستی نیز در زمانی اندک به پاسخ برسد. همچنین با رسم منحنی ظرفیت سازه و مقایسه آن با نیروی محوری ستون حذف شده به بررسی مقاومت سازه در برابر خرابی پیشرونده پرداخته شده است.

در این مقاله، خرابی پیشرونده و عوامل به وجود آورنده آن در قالبهای خمشی فولادی فضایی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مهمترین روشهای مقاوم سازی در برابر خرابی پیشرونده بررسی شده اند که عبارتند از: روش کنترل حادثه، روش طراحی غیر مستقیم و روش طراحی مستقیم. روش طراحی مستقیم خود شامل دو روش مقاوم سازی محلی ویژه و روش مسیر جایگزین می باشد. با توجه به بررسی های انجام شده، نشان داده شده است که روش مسیر جایگزین کاراترین و اقتصادی ترین روش برای مقاوم سازی سازه ها میباشد و به وسیله آن میتوان توانایی سازه ها را دربرابر خرابی پیشرونده ارزیابی کرد. در این مقاله با استفاده از روش مسیر جایگزین و به وسیله تحلیلهای غیر خطی هندسی و مصالح، وضعیت قابهای خمشی فولادی فضایی در برابر خرابی پیشرونده بررسی شده است. با توجه به اهمیت تعیین درست اعضای بحرانی در سازه ها، سه معیار برای این کار ارائه شده است. این معیارها عبارتند از: معیار باربری، معیار انرژی کرنشی و معیار سختی. دراین مقاله نشان داده شده است که تحلیل های استاتیکی به تنهایی برای بررسی خرابی پیشرونده کافی نیستند و برای ارزیابی واقعی بایستی از تحلیل های دینامیکی نیز استفاده کرد. همچنین اثرات استفاده از شبکه های تقویتی بر روی قابها بررسی شده است. در نهایت با توجه به تحلیل های انجام شده به چندین نتیجه گیری مهم اشاره شده و توصیه های کلی برای طراحی مقاوم سازه ها در برابر خرابی پیشرونده ارائه شده اند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

خرابی پیشرونده در سازه به دلیل رخ داد اقدامات اتفاقی و اثر زنجیروار خرابی، منجر به شکست دامنه وسیعی از سازه و یا حتی ریزش کلی سازه می شود. خطوط انتقال برق یکی از اجزای جدایی ناپذیر در سیستم برق قدرت هستند. شکست ساختارهای خط انتقال برق یکی از مشکلات اصلی شرکت های برق در مناطق مختلف جهان است. در این پژوهش به بررسی رفتار خرابی پیشرونده مطالعه موردی خط انتقال برق 230 کیلوولت در استان فارس پرداخته شده است. در مطالعه حاضر، دو روش تحلیل دینامیکی خطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی جهت شناسایی آسیب با روش مسیر بار جایگزین مورداستفاده قرارگرفته است. مدل المان محدود دکل عبوری (DC0)، دکل انتهایی (DC90) و هادی های خط انتقال برق 230 کیلوولت در نرم افزار SAP2000 مدل سازی گردیده است. در این پژوهش رفتار خرابی پیشرونده در اثر حذف پایه دکل های انتقال برق موردبررسی و ارزیابی قرارگرفته است. نتایج نشان داد که دکل های عبوری و انتهایی در اثر خرابی یک پایه تحت بار ثقلی پایدار هستند. همچنین نتایج نشان داد که در اثر حذف یک پایه در تحلیل خرابی پیشرونده دکل های انتهایی نسبت به دکل های عبوری از مقاومت بالاتری برخوردارند.

با توجه به حوادث ناشی از خرابی های پیشرونده در سال های اخیر، اکثر آیین نامه ها بر کنترل موضوع خرابی پیشرونده تاکید نمودند. تحلیل خرابی پیشرونده نقش مهمی در تشخیص پایداری سازه ها در اثر بمب گذاری، برخورد وسائل نقلیه، آتش سوزی و غیره دارد. تحقیق حاضر به تحلیل وضعیت خرابی پیشرونده سازه های طراحی شده بر اساس آیین نامه های رایج در ایران می پردازد. برای این منظور، چند نمونه ساختمان های با سیستم قاب خمشی فولادی متوسط (دارای تعداد طبقات و طول دهانه های متنوع)، انتخاب شد و با حذف ناگهانی هر یک از ستون های آن، امکان پل زدن بر روی المان های دیگر بررسی شد. در ارزیابی سازه ها از روش مسیر جایگزین، معرفی شده توسط آیین نامه DOD2009 استفاده شد. در تحلیل سازه ها، سه روش تحلیل استاتیکی خطی، تحلیل استاتیکی غیر خطی و تحلیل دینامیکی غیر خطی مورد استفاده قرارگرفت. نتایج نشان می دهند که، اکثر تیرهای موجود در قاب، قادر هستند پس از حذف ستون، بر روی المان های دیگر پل بزنند. هر چند بر اساس نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی خطی بعضی از تیرها، در معرض خطر قرار دارند. تیرهای قرار گرفته در بالاترین طبقه ساختمان از این قاعده مستثنی هستند و در تمامی تحلیل ها از عملکرد مناسبی برخوردار نمی باشند. در مورد ستون ها نیز نتایج نشان می دهند که فقط بر اساس تحلیل استاتیکی خطی، بعضی از ستون ها مستعد خرابی هستند. به طور کلی می توان ادعا کرد بر اساس نتایج به دست آمده در این تحقیق، روش استاتیکی خطی نسبت به روش های دیگر محافظه کارانه تر عمل می نماید.

با توجه به اهمیت مساله خرابی پیشرونده در سازه های شبکه دولایه فضاکار، ضروری است در هنگام طراحی این نوع سازه ها تدابیر خاصی برای پیشگیری از خطر وقوع خرابی پیشرونده اتخاذ شود. یکی از روشهای بسیار مناسب و مقبول برای طراحی مقاوم در برابر خرابی پیشرونده، استفاده از روش مسیر جایگزین است. در این روش اجازه وقوع خرابی موضعی در سازه داده می شود ولی در عین حال مسیرهای جایگزین انتقال بار طوری فراهم می شوند که خرابی موضعی اولیه جذب شده و از انتشار آن در سازه و به تبع آن خرابی کلی سازه جلوگیری شود. ناگهانی بودن خرابی موضعی اولیه، خود می تواند منجر به اثرات دینامیکی شدیدی شود که در ارزیابی واکنش خرابی سازه باید مدنظر قرار گیرند. در این مقاله برای اعمال اثرات دینامیکی ناشی از خرابی موضعی اولیه، روش خاصی تحت عنوان روش مسیر جایگزین غیرخطی دینامیکی بسط داده شده است. روش مزبور با در نظر گرفتن ماهیت دینامیکی پدیده می تواند رفتار خربی سازه و نیز خطر وقوع خرابی پیشرونده در سازه را به نحو واقع بینانه تری ارزیابی کند.