روش های کلی بررسی پدیده خرابی پیشرونده

عمده استانداردها به سه روش طراحی برای کاهش خرابی پیشرونده اشاره می‌کنند :

• روش اول، کاهش قرارگیری در معرض صدمات و خسارتها می‌باشد.برای مثال، با اجرا نمودن موانع محافظتی در برابر ضربه‌ی وسایل نقلیه یا افزایش فاصله‌ محافظتی در برابر بمب‌های تروریستی،  یا ممنوع کردن استفاده از گاز آشپزی در ساختمان‌های آسمان خراش.
• روش دوم و سوم ، برای تأمین مقاومت در برابر خرابی پیشرونده مورد استفاده قرار می‌گیرند که روش غیرمستقیم و روش‌های مستقیم می‌باشند [۱۱,۱۲,۱۵].

روش غیر مستقیم^[۱] :

در این روش مقاومت در برابر خرابی پیشرونده با ایجاد پیوستگی^[۲]، شکل‌پذیری^[۳] و افزایش مقاومت با ایجاد درجات نامعینی^[۴] بالاتر در سازه فراهم می‌شود که بوسیله جزئیات مناسب بست و اتصالات،  جانمایی صحیح دیوارها و ستون‌ها، صفحات توکار جهت کنترل گسترش خرابی  و همچنین در نظر گرفتن جزئیات لرزه‌ای انجام می گیرد تا ساختمان به صورت یکپارچه عمل کند که در اینصورت انسجام کلی سازه افزایش می‌یابد.

روش‌ مستقیم^[۵]:

این روش به میزان زیادی وابسته به روش تحلیل سازه دارد. مقاومت در برابر خرابی پیشرونده، از طریق بالا بردن مقاومت اعضای کلیدی سازه‌ای در برابر بارهای ویژه و یا از طریق پل زدن در عرض ناحیه خرابی موضعی فراهم می‌شود،  که به دو روش تقسیم می‌شوند :

الف) روش مقاومت موضعی ویژه :

در این روش طراح مستقیماً اعضای ساختمانی باربر عمودی بحرانی را برای مقاومت در برابر مقدار مشخص بار طراحی مانند فشار انفجار،  طراحی می‌کنند. این روش به روش طراحی اعضای کلیدی نیز معروف است.

ب) روش مسیر جایگزین انتقال بار :

مهمترین روش که در این گروه برای مدل‌سازی وقوع پدیده خرابی پیشرونده مورد استفاده قرار می‌گیرد،  بر مبنای روش مسیر جایگزین انتقال بار، حذف یک ستون خارجی در طبقه اول سازه بوده  و سازه به گونه‌ای طراحی می‌شود که اگر هر یک از اجزای آن منهدم گردند،  مسیرهای جایگزین برای انتقال بار از آن عضو موجود باشند و اعضای باربر اطراف عضو محذوف بدون وقوع فروریزش کلی، ظرفیت اضافی جهت تحمل نیروی آنرا داشته باشند.

علت حذف ستون خارجی علاوه بر ایجاد حالت عدم تقارن در سازه،  مربوط به احتمال بیشتر بروز آسیب‌های عمدی و غیرعمدی در آن‌ها می‌باشد. تحلیل‌های مورد استفاده در این روش شامل تحلیل استاتیکی خطی،   استاتیکی غیرخطی،  دینامیکی خطی،  دینامیکی غیرخطی  می باشند [۱۱,۱۲,۱۵].

استاندارد ۰۵-۷ انجمن مهندسین عمران آمریکا، تنها استاندارد رایجی است که به مسئله گسیختگی پیشرونده در جزئیات می پردازد.

 

این آیین نامه بر شدیدترین حوادثی تأکید می کند که می توانند منتج به گسیختگی پیشرونده شوند،  و دو روش طراحی برای مقاومت دربرابر گسیختگی پیشرونده ارائه می دهد: روش طراحی مستقیم و روش طراحی غیر مستقیم. در روش طراحی مستقیم،  مقاومت در برابر گسیختگی پیشرونده را مستقیماً در طول فرایند طراحی از دو طریق در نظر می گیرند: الف- روش مسیر فرعی^۱ که به دنبال ارائه مسیر فرعی برای بار پس از وقوع خرابی است،  به نحوی که جلوی آسیب موضعی گرفته شده و از گسیختگی کلی جلوگیری شود،  ب- روش مقاومت موضعی ویژه،  که به دنبال ارائه توان کافی برای مقاومت دربرابر خرابی در محل های بحرانی است.

روش طراحی غیر مستقیم به طور ضمنی مقاومت در برابر گسیختگی پیشرونده را از طریق ضوابط حداقل سطوح توان،  پیوستگی و انعطاف پذیری بررسی می کند. راهبرد هایی را هم برای انسجام کلی سازه و تنش ها و انعطاف پذیری اتصالات ارائه می کند که می توانند در معرض تغییر شکل های بزرگ قرار بگیرند و مقادیر زیاد انرژی را در اثر شرایط غیر طبیعی جذب نمایند.

راهبردهایی برای طراحی در برابر گسیختگی پیشرونده را می توان در اسناد دولتی آمریکا مثل GSA و UFC  مشاهده نمود. راهبردهای  GSAروشی مستقل برای تعدیل امکان گسیختگی پیشرونده سازه ها بر اساس روش مسیر فرعی ارائه کرده است. این رهنمود سناریوهایی را تعریف می کند که طبق آن یکی از ستون های ساختمان برداشته شده و سازه آسیب دیده برای بررسی واکنش های سیستم تحلیل می گردد. این آئین نامه کاربری ساختمان، نوع سکونت، نوع ساختمان، نزدیکی به وسایل نقلیه متحرک یا پارک شده را همانند در نظرگرفتن خصوصیات سازه ای در طرح لرزه ای،  لحاظ مینماید تا به طراح برای تصمیم گیری در لزوم طراحی در برابر خرابی پیشرونده ساختمان کمک کند.

روش UFC هم یک روش طراحی مبتنی بر عملکرد است،  و تا حدی بر اساس ضوابطGSA است.در این آئین نامه دو روش طراحی یعنی روش نیروی اتصال^[۶]، روش مسیر فرعی^[۷] بیان گردیده است که روش نیروی اتصال یک روش طراحی غیر مستقیم است، که در آن حداقل ظرفیت نیروی اتصال باید در سیستم موجود باشد تا بارها را از قسمت آسیب دیده به باقی سازه انتقال دهد. به عبارت دیگر هدف از روش نیروی اتصال، کمی کردن حداقل شرایط انعطاف پذیری،  پیوستگی و نا معینی است [۱۱, ۱۲].

[۱] -Indirect Design

[۲] -Continuity

[۳] -Ductility

[۴] -Redundancy

[۵]-Direct Design

[۶] -TFM

[۷] –APM