طراحان سازه ها، معمولاً سازه ها را با توجه به بار های گوناگونی طراحی می کنند.. اما در برخی از مواقع نمی توان بعضی از بار های وارده به سازه ها را پیش بینی کرد. در چنین مواقعی در صورت وارد آمدن چنین بارهایی، سازه ها دچار خرابی پیشرونده می شوند. حال ممکن است برایتان سوال پیش بیاید که منظور از خرابی پیشرونده چیست؟
اگر سازه ها و ساختمان به دلیل فشار ها و بار های وارده دچار تخریب و خرابی های جزئی شوند، در این صورت اگر از برخی اصول در طراحی آنها استفاده نشده باشد، باعث می شود که این خرابی های جزئی به مرور گسترش یابند و در نهایت باعث از بین رفتن و نابودی کلی سازه شوند.
منظور از خرابی پیشرونده چیست؟
در فرآیند طراحی و ایجاد ساختمان ها معمولاً آنها را بر اساس بار های گوناگونی، مانند؛ بارهای مرده، بارهای زنده، زلزله، باد و… طراحی می کنند. علاوه بر این بارها، بارهای دیگری نیز وجود دارد که احتمال رخ دادن آنها بسیار کم می باشد اما در صورت رخ دادن ممکن است باعث بروز خسارات جبران ناپذیری شود که به اصطلاح به آن خرابی پیشرونده گفته می شود.
منظور از خرابی پیشرونده، فرآیندی می باشد که در آن یک شکست و یا یک خرابی کوچک باعث تخریب و نابودی کل سازه ها و یا قسمتی از آنها می شود. این خرابی های پیشرونده به گونه ای پیش می روند که شدت خسارات آن هیچ تناسب هماهنگی با خرابی های جزئی و اولیه سازه ها ندارد.
در چند سال اخیر ساختمان ها و سازه های بسیار زیادی وجود داشته اند که به دلیل از بین رفتن اعضای باربر ثقلی خود، بخش هایی از آنها و یا تمام آنها دچار تخریب شده است، که این عوامل سبب شده است که طراحی ساختمان ها و سازه ها به گونه ای صورت پذیرد که علاوه بر مقاومت در برابر زلزله، در برابر خرابی های پیشرونده نیز مقاومت خوبی را از خود نشان دهند.
از جمله مواردی که اهمیت بسیار زیادی برای مقاومت ساختمان ها در برابر خرابی پیشرونده دارد، نوع سیستم های سازه ای و همچنین پیکربندی ساختمان ها دارد.
امروزه روش های گوناگونی، مانند؛ روش دینامیکی غیر خطی و روش استاتیکی برای بررسی و سنجش خرابی پیشرونده سازه ها و ساختمان ها وجود دارد که معمولاً روش های دینامیکی غیر خطی نتایج دقیق تر و مطمئن تری را به ما ارائه می دهند. اما از آنجایی که روش های دینامیکی احتیاج به زمان بسیار زیادی دارد، معمولاً از روش های ساده تر و سریع تری برای بررسی خرابی پیش رونده سازه ها استفاده می شود.
عوامل مورد نیاز برای وقوع خرابی پیشرونده در سازه ها
به طور کلی برای این که یک ساختمان دچار خرابی های پیشرونده باشد، وجود عامل مورد نیاز می باشد. یکی از این عوامل وجود یک بارگذاری غیر عادی و غیر اصولی که باعث به وجود آمدن خرابی های اولیه در ساختمان ها و سازه شود و عامل دیگر وجود نداشتن هیچ گونه پیوستگی، میزان درجه نامعینی کافی و شکل پذیری درست در ساختمان ها که باعث پیش روی کردن خرابی های اولیه در کل سازه و تخریب کامل ساختمان ها و سازه ها می شود. از این رو برای پیشگیری از وقوع خرابی های پیشرونده در ساختمان ها و سازه ها یکی از عوامل فوق باید مورد کنترل قرار گیرد.
این بدان معنی می باشد که طراحی ساختمان ها باید به نحوی انجام شود که یا در زمان بارگزاری های غیر عادی دچار خرابی های جزئی نشود و یا اینکه طراحی آنها به نحوی انجام شود که در صورت به وجود آمدن خرابی های جزئی، این خرابی ها گسترش پیدا نکنند. همانطور که گفته شد برای جلوگیری از پیش روی و گسترش خرابی های پیشرونده، به ۳ عامل پیوستگی، درجه نامعینی کافی و شکل پذیری نیاز می باشد.
دلیل اهمیت بررسی خرابی های پیشرونده در طراحی ساختمان ها و سایر سازه ها
یکی از اصلی ترین دلایل برای وقوع خرابی های پیشرونده، پیش بینی نکردن آنها در زمان طراحی سازه ها می باشد و همین عامل باعث می شود که وقوع خرابی های پیشرونده، فجایع بسیار جبران ناپذیری را بر جای بگذارد.
این پدیده، یک اتفاق نادر و کمیاب در کشور های توسعه یافته و پیشرفته می باشد، اما در صورت اتفاق افتادن باعث به وجود آمدن خسارات بسیار جبران ناپذیر و پر هزینه ای می شود.
نتایج مرگبار و خطرناک ناشی از پدیده خرابی های پیشرونده و رخ دادن برخی از حوادث تروریستی برای برخی از ساختمان های مهم دنیا که در چند سال اخیر رخ داده است، سبب شده است که روز به روز به اهمیت پدیده خرابی های پیشرونده و جلوگیری از وقوع آن افزوده شود.
بررسی روش مسیر بار جایگزین برای خرابی پیشرونده در اتصالات خمشی با فولاد کم مقاومت
یکی از روش هایی که برای سنجش و ارزیابی پتانسیل رخ دادن خرابی های پیشرونده وجود دارد، روش مسیر بار جایگزین می باشد. این روش به نحوی می باشد که در آن یک یا چند ستون به طور کامل حذف و یا برداشته می شوند. اما در این روش معمولاً آسیب هایی که بر اثر انفجار به قسمت های مجاور ستون های حذف شده وارد می شود، نادیده گرفته می شود که این عامل یک پیش بینی نادرست و غلط برای خرابی های پیشرونده به وجود می آورد. به طور کلی ممکن است سازه ها در اثر وقوع یک انفجار به طور کلی تخریب شوند. از این رو لازم است که طراحان سازه ها و ساختمان ها، قبل از ساخت بنا بهترین و موثر ترین روش را برای پیش بینی خرابی های پیشرونده استفاده کنند تا بعد از ساخت سازه دچار چنین مشکلانی نشوند.
حذف ستون در خرابی پیشرونده سازه های فولادی
همانطور که گفته شد، مهم ترین دلیل برای وقوع خرابی های پیشرونده وجود یک عضو آسیب دیده و شکسته شده در سازه ها می باشد. به دلیل نداشتن توانایی لازم بخش های مجاور عضو های آسیب دیده یک سازه که به دلیل حذف ستون ها رخ داده است، باعث می شود که این خرابی های جزئی در تمام جهت های عمودی و افقی گسترده شود و در نهایت منجر به نابودی و تخریب کلی سازه شود. از این رو بهره گیری از روش مسیر بار جایگزین باعث می شود که میزان اضافه باری که به دلیل حذف یک عضو به وجود آمده است، منتقل شود و مانع از تخریب و نابودی کلی سازه و ساختمان شود.