با پدیده تخریب پیشرونده سازه فولادی آشنا شوید

در مطلب قبلی درباره خرابی های شایع بتن در سازه های بتنی صحبت کردم. این مطلب از خانه معماری قصد داریم شما عزیزان را با پدیده تخریب پیشرونده سازه فولادی آشنا کنیم. با ما همراه شوید.

تخریب پیشرونده سازه فولادی چیست؟

تخریب یا خرابی پیش رونده پدیده‌ای است که طی آن، خسارتی جزیی یا شکست موضعی منجر به تخریب کل سازه و یا بخش زیادی از آن می گردد. این پدیده به گونه ‌ای است که خرابی نهایی هیچ تناسبی با تخریب اولیه ندارد. روش دینامیکی غیر خطی برای بررسی خرابی پیش رونده سازه‌ها نسبت به روش های استاتیکی، پاسخ‌های دقیق تری را ارائه می دهد. اما تحلیل دینامیکی غیر خطی بسیار زمان بر است. از این رو امروزه استفاده از مدل‌های ساده‌ تر و روش‌های تقریبی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. تخریب پیش رونده در واقع نوعی گسترش شکست موضعی اولیه از جزئی به جزء دیگر است. در این پدیده کل سازه یا بخش نامتقارن بزرگی از آن در نهایت فرو می‌ریزد.

برای جلوگیری و مقاومت در برابر تخریب پیشرونده، سازه باید طوری طراحی شود که توانایی پل زدن به آن طرف المان ناقص را داشته باشد. روش مسیر جایگزین، کاربردی‌ترین روش ارزیابی سازه در برابر این پدیده است. در این روش تحلیل استاتیکی خطی و تحلیل استاتیکی غیرخطی و همچنین تحلیل دینامیکی غیرخطی مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش، پتانسیل سازه فولادی قاب خمشی منظم و نامنظم در پلان و ارتفاع با تعداد طبقات مختلف 5، ۱۰ و ۱۵ تحت بار‌گذاری تخریب پیشرونده ارزیابی و بررسی می شود. جهت این ارزیابی، روش تحلیل استاتیکی خطی و غیرخطی در سازه مورد استفاده قرار می گیرد. طبق این روش اعضایی از سازه که دچار نقص شده ا‌ند باید از آن حذف شوند.

پدیده تخریب پیشرونده

تخریب پیش رونده به مثابه یک واکنش شیمیایی زنجیره ای با گسترش یک آسیب موضعی اولیه در درون سازه باعث از هم فروپاشیدن جزئی و یا کلی سازه می ‌شود. در سال های اخیر مطالعات بسیاری در ارتباط با خرابی‌های سیستم‌های سازه‌ای صورت گرفته است. این مطالعات اهمیت پدیده خرابی پیش رونده که از بارگذاری غیر عادی مانند: ضربات تصادف، زمین لرزه، انفجار و… ناشی می شود را مشخص می‌ کند. در اسناد دولتی آمریکا مانند GSA و UFCراهبرد‌هایی برای طراحی در مقابل گسیختگی پیش رونده جهت کاهش یا جلوگیری وقوع خرابی پیش رونده ارائه شده است. این پدیده در حقیقت یک فاجعه سازه‌ای است که بر اساس سهل انگاری ‌های انسانی ‌یا حوادث طبیعی اتفاق می افتد. در خرابی پیش رونده سازه فولادی، خرابی موضعی یک عضو منجر به تغییر شکل‌های قابل توجهی می شود که در نهایت انهدام سازه را به همراه دارد.

‌لازم است بدانید یکی از عوامل اصلی افزایش قابل ملاحظه خسارات بر اثر بارهای خاص از قبیل: بارهای لرزه‌ای و بارهای انفجاری همین پدیده است. همچنین در شرایط خاص، اثرات ناشی از آتش‌سوزی روی اجزای سازه ‌ای نیز می تواند منجر به بروز تخریب پیش‌رونده شود. مانند اتفاقی که در ساختمان پلاسکو رخ داد. این پدیده زمانی اتفاق می افتد که بخش محدودی از سازه به دلیل نوع بارگذاری متاثر شده و دچار خسارت اولیه شود. اگر سازه در برابر تخریب پیش‌رونده مقاومت نداشته باشد، خرابی های اولیه گسترش پیدا می کند و منجر به فروپاشی کل سازه می‌شود. وقوع حریق در سازه و ضعف اجزای سازه‌ای ساختمان‌ها در مقابل حریق منجر به وارد آمدن خسارت در بخش‌هایی از آن می شود. در نتیجه بار آن بخش ها به سایر اعضای سازه وارد می شود.

نکته

حرارت بالای ناشی از آتش باعث می شود تا باربری اعضا به طور عمومی و تا حد زیادی کاهش‌ پیدا کند. در نتیجه، شرایط برای تخریب ‌دومینو وار که به آن تخریب پیش‌رونده می گویند به راحتی فراهم می‌شود. اگر موضوع تخریب پیش‌رونده سازه فولادی در طراحی سازه در نظر گرفته و پیش بینی شود، از توسعه خسارت اولیه در سازه می توان به شکل قابل توجهی جلوگیری کرد. بدین ترتیب ضرر و زیان های جانی و مالی حوادث احتمالی نیز تا حد زیادی کاهش می یابد.

چگونه مقاومت در برابر تخریب پیشرونده سازه فولادی را بهبود بخشیم؟

برای این منظور، سه روش اصلی وجود دارد: ‌نیروهای کلافی، ‌بهبود مقاومت موضعی و ‌روش مسیر جایگزین. این سه روش اصلی انسجام، یکپارچگی و شکل‌پذیری را افزایش می دهند. در نهایت مقاومت سازه در برابر تخریب پیش‌ رونده بالا می رود و از رخ دادن آن جلوگیری به عمل می آید.