دانلود پیشینه تحقیق و مبانی فروپاشی پیش رونده

فرمت ورد قابل ویرایش

شامل: 47 صفحه

منابع کامل

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[1, 2].

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 [9]. 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 کلیدي 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[9-11].

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[12-14].

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[12].

• انفجار گاز

با توجه به وسعت شبکه­ی خطوط لوله­ی توزیع گاز طبیعی، 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 (2-1) 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[12].

تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار گاز [12]

• 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[12].