انهدام پیشرونده گسترش شکست موضعی از عضوی به عضو دیگر است که منجر به فروریـزش کـل سازه و یا قسمت اعظمی از آن می شود. این فصـل بـه روشهـای طراحـی سـازه در مقابـل انهـدام پیشرونده میپردازد و حوزه شمول آن مطابق جدول ٢١-١-٢-الف می باشد.
٢١-٦-١- کلیات
نیروهای ناشی از انفجار به صورت فشارهای شدید به ناحیه محـدودی از جبهـه مقابـل انفجـار وارد میشود و به اعضای دورتر فشار کمتری اعمال می گردد. روال جاری برای طراحـی سـازه در مقابـل انفجار، طراحی در مقابل تخریب موضعی عناصر موجود در جبهه مقابل موج طبـق روش هـای ارائـه شده در بخش های ٢١-٣ تا ٢١-٥ می باشد. در صورت عدم تحقق، روش دیگر، پذیرش تخریبهای موضعی و اندیشیدن تدبیری برای جلوگیری از گسترش این تخریبها بـه بخـشهـای دیگـر سـازه است.
٢١-٦-٢- ره یافتهای طراحی
در حالت کلی دو ره یافت برای طراحی در مقابل انهـدام پـیش رونـده وجـود دارد؛ روش مسـتقیم و روش غیرمستقیم.
در روش مستقیم، انهدام موضعی ایجاد شده و مسیر جایگزینی ایجاد میشود تا از انهدام رونده پیش جلوگیری شود و به آن روش مسیر جایگزین می گوینـد. بـه عنـوان گزینـه دوم، در روش مسـتقیم ظرفیت اعضای مجاور انفجار به قدر کافی در نظر گرفته میشود تا در مقابل بارهای انفجار مقاومـت نماید.
روش غیرمستقیم، شامل دستورات تجویزی می باشد که حـداقل مقاومـت پایـه بـرای جلـوگیری از خرابی پیشرونده را بوجود میآورند.
در روند نمای شکل ٢١-٦-١، روشهای طراحی در مقابل انهدام پیشرونده ارائه شده است.
٢١-٦-٣- انتخاب روش طراحی
برای ساختمان های گروه ١، باید علاوه بر مقاومت کلافی افقی و مقاومت کلافی قائم، شرایط مسـیر جایگزین نیز تامین گردد. در ایـن سـاختمانهـا، بـه منظـور اطمینـان از پاسـخ شـکل پـذیر بـرای ستون های خارجی طبقه همکف، مقاومت برشی آنها بایـد بزرگتـر از نیـروی برشـی نظیـر تشـکیل مفصل پلاستیک در دو انتهای تحتانی و فوقانی ستون ها باشـد. عـلاوه بـر مقاومـت کلافـی و روش مسیر جایگزین، لازم است چشمه های کف ها و بام، بطور جداگانه بـرای فشـار رو بـه بـالای خـالص مساوی وزن دال و نصف بار زنـده طراحـی شـوند (1/0D+0/5L). اسـتفاده از ایـن روش بـرای ساختمانهای گروه ٢ مورد توصیه اکید میباشد.
در این حالت نیز به علت تأثیر سریع بارها، برای محاسبه ظرفیت اعضا و کلاف ها، از مقاومت افزایش یافته مصالح استفاده میشود.
توصیه میشود برای ساختمان های گروه ٣، هر دو مقاومـت کلافـی افقـی و قـائم تـامین شـود. در صورت عدم تامین مقاومت کلافی قائم، میتوان از روش مسیر جایگزین استفاده نمود.
٢١-٦-٤- ضوابط روش مقاومت کلافی
در هر سازة قابی باید کلاف های زیر تعبیه گردد:
١- کلافهای داخلی
٢- کلافهای محیطی
٣- کلافهای افقی به ستونها یا دیوارهای خارجی
٤- کلافهای ستون گوشه
٥- کلافهای قائم
شکل ٢١-٦-٢ کلاف بندی لازم در قاب ساختمانی را نشان میدهد، کـلافهـا بایـد الزامـات زیـر را برآورده نمایند:
١- کلاف های داخلی در تراز کف ها و بام در دو امتداد متعامد بصورت مسـتقیم و پیوسـته از یک لبه تا لبه مقابل امتداد دارند.
٢- آرماتورهای کلافها میتواند دارای وصله پوششی، جوشی و یا مکانیکی باشند.
٣- کلاف های داخلی باید به کلاف های محیطی مهار شوند. کلاف های داخلـی مـی تواننـد در ضخامت دال و یا تیرها تعبیه شوند.
٤- کلاف های محیطی باید در کف ها یا بـام در محـیط سـاختمان و در محـدودة عـرض 1/2 متری از لبه محیط به داخل تعبیه گردند.
٥- در تراز کف ها و بام، لازم است کلاف های افقی، ستون هـای خـارجی را بـه سـازة داخلـی متصل نمایند. لزومی به پیوستگی این کلافها نیست و فقط باید در دو انتها مهار شوند.
٦- در تراز کف و بام، لازم است کلاف های افقی در دو امتداد متعامد، ستون های گوشه را بـه سازة داخلی متصل نمایند.
٧- به منظور تامین کلاف های قائم، لازم است ستونها از تـراز فونداسـیون تـا بـالاترین تـراز بصورت ممتد ادامه یابند.
٨- فاصله آزاد بین کلاف های قائم نباید از ٥ متر تجاوز کند.
٩- وصله ستون در ارتفاع طبقه باید در یکسوم میانی ارتفاع ستون قرار گیرد.
١٠- در سازه هایی که از چند بخش مجزا تشکیل شده اند و یا دارای درز انقطاع هستند، ضوابط مربوط به کلاف ها در مورد هر بخش باید به تنهایی صادق باشد.
١١- تمام مسیرهای انتقال بار در کلاف ها باید به صورت مستقیم باشد و تغییر جهت در مسیر بازشوها مجاز نمیباشد.
٢١-٦-٤-١- مقاومت کلاف ها
آرماتورهای تعبیه شده برای کلاف ها برای سایر مقاصد طراحی، می تواند بـه عنـوان بخشـی از آرماتور لازم برای کلاف منظور شود. مقاومت لازم برای کلافها بصورت زیر محاسبه میشود:
الف: کلاف های داخلی باید مقاومتی بیش از بزرگترین دو مقدار زیر را داشته باشـند (تـن بـر واحـد عرض دال):
(1-6-21) | |
(2-6-21) |
Ft |
D = بار مرده (تن بر مترمربع)
L = بار زنده (تن بر متر مربع)
lr= حداکثر فاصله بین مراکز ستون ها، قاب ها یا دیوارهایی که دو چشمه مجاور را در امتداد کلاف مورد نظرتحمل می کنند (متر)
Ft = مقاومت پایه که کوچکترین دو مقدار () یا 6 تن می باشد (تن).
N= تعداد طبقات
ب: کلافهای گوشه و پیرامونی باید دارای مقاومت Ft باشند.
پ: کلاف های افقی که ستون ها یا دیوارهای خارجی را به سازه متصل می کنند، باید مقاومتی بـیش از بزرگترین مقدارهای زیر را داشته باشند:
1- کمترین 2Ft یا
٢- سه درصد بزرگترین نیروی محوری ضریبدار ستون یا دیوار در تـراز مـوردنظر تحـت اثـر بارهای متعارف
ت: کلاف های قائم باید دارای مقاومت کششی مساوی بزرگترین نیروی قائم ضـریبدار ناشـی از بـار قائم هر یک از طبقات به علت ترکیب های بارگذاری عادی باشند.
برای محاسبه مقاومت طرح کلافها، ضریب کاهش مقاومت ϕ=0/75 منظور میشود. کلافها باید بطور کامل وصله شده و در دو انتها بطور کامل مهار شوند.
٢١-٦-٥- روش مستقیم- روش مسیر جایگزین
در این روش برای انجام کار باید سناریوهای مختلف مدنظر قرار گیرد. در هر سناریو، دیوار بـاربر یـا ستونی به صورت آنی در نقطه ای از سازه حذف شده و سازة باقیمانده برای ترکیـب هـای بارگـذاری خاص همراه با ضرایب افزایش مقاومت تحلیل می شود. بـرای تحلیـل سـازة باقیمانـده مـی تـوان از روش های ارتجاعی و یا غیرارتجاعی استفاده نمود. در این بخش فقط روش های ارتجاعی مدنظر قرار میگیرند.
١- ستون های خارجی که باید حذف شوند در نزدیکی وسـط ضـلع کوچـک سـاختمان، نزدیـک وسط ضلع بزرگ ساختمان، و گوشه های ساختمان انتخاب می شوند (شـکل ٢١-٦-٣). بـرای هر یک از ستون هایی که در پلان حذف میشوند، پایداری سـازه مـورد نظـر، بایـد بـا حـذف ستون در طبقات زیر مورد بررسی قرار گیرد:
- طبقه اول بالای تراز پایه
- طبقه در ارتفاع میانی
برای ساختمان هایی که دارای پارکینگ در زیرزمین و یا نواحی کنترل نشده می باشند، انتخاب یک ستون داخلی نیز لازم است. ستونهای داخلی در نزدیکی وسط ضـلع کوچـک سـاختمان، نزدیـک وسط ضلع بزرگ ساختمان و گوشه نواحی کنترل نشده باید حذف شوند (شکل ٢١-٦-٤).
مطابق شکل ٢١-٦-٥، ستون از زیر اتصال در تراز وجه تحتانی تیر حذف میشود. مطالب ارائه شده جنبه توصیه کلی دارد و هدف تعیین بحرانی ترین ستون برای حذف است. در این خصوص قضـاوت مهندسی نیز لازم است.
٢- دیوارهای باربر خارجی که باید حذف شوند در نزدیکی وسط ضلع کوچک ساختمان، نزدیـک وسط ضلع بزرگ ساختمان و گوشه های ساختمان انتخاب می شوند (شـکل ٢١-٦-٦) . بـرای هر یک از دیوارهایی که در پلان حذف میشوند، پایداری سازه مورد نظر، باید با حذف دیـوار در طبقات زیر مورد بررسی قرار گیرد:
- طبقه اول بالای تراز پایه
- طبقه در ارتفاع میانی
برای هر دیوار، طولی معادل دو برابر ارتفاع مفید طبقه باید حذف شود. در گوشههای ساختمان نیـز که محل تقاطع دو دیوار باربر می باشند، طولی برابر با ارتفاع مفید طبقه در هر جهت از دیوار حذف میشود.
در ساختمانهایی که دارای پارکینگ های زیرزمینی و یا نواحی کنترل نشده هستند، دیوارهای باربر داخلی در نزدیکی وسط ضلع کوچک ساختمان، نزدیک وسط ضلع بزرگ ساختمان و گوشه نـواحی کنترل نشده باید حذف شوند (شکل ٢١-٦-٧).
٣- بارهای مرده برای منظور کردن اثر ضربه ناشی از انفجار باید در ضریب ضربه ضرب شـوند. بـا توجه به عدم احتمال حضور تمام بار زنده، ضریب کوچکتر از واحدی برای آن منظور می شود.
برای تحلیل استاتیکی ارتجاعی، ترکیب بار ثقلی زیر در روش مسیر جایگزین منظور میشود:
(3-6-21) |
(DL+0/25LL)2: ترکیب بار |
که در آن:
DL = بار مرده
LL = بار زنده
٤- به منظور تعیین ظرفیت نهایی اعضا، مقاومت مصالح (شامل بتن و فولاد) ٢٥ درصـد افـزایش داده می شوند. این افزایش به علت تاثیر سریع بارگذاری است. ضرایب کاهش ظرفیـت ϕ نیـز مساوی ١ فرض میشود.
٥- بعد از تحلیل سازة باقیمانده تحت ترکیب بارگذاری بند ٣ به روش استاتیکی با منظور کـردن اثر P-∆، نسبت تقاضا به ظرفیت (DCR) بـرای نیروهـای داخلـی (شـامل لنگـر خمشـی، نیروی محوری، نیروی برشی و یا لنگر پیچشی) برای تکتک اعضا تعیین میگردد:
(4-6-21) |
QUD = نیروی داخلی در سازة باقیمانده تحت ترکیب بارگذاری بند ٣
QCE = ظرفیت نهایی بدون ضریب عضو
اگر نسبت DCR برای عضوی بیش از ٢ برای ساختمان های معمولی و بیش از 1/5 برای ساختمان ها با پلان پیچیده شود، آن عضو قابل پذیرش نبوده و فرض بر خرابی آن است و باید تقویت گردد.
٦- میزان انهدام های ناشی از حذف ستون، باید به کوچکترین سه ناحیه زیر محدود گردد:
الف: دهانههایی که بطور مستقیم به ستون حذف شده مربوط هستند.
ب: ١٦٥مترمربع از سقفی که بطور مستقیم روی ستون خارجی حذف شده قرار دارد.
پ: ٣٣٠ مترمربع از سقفی که بطور مستقیم روی ستون داخلی حذف شده قرار دارد.
٢١-٦-٦- روش مستقیم- روش ظرفیت ویژه
در بعضی از مواقع، بطور مثال در ستون های گوشه، احتمال انهدام پیش رونده پس از حـذف سـتون زیاد است. در این موارد راه حل منطقی می تواند مقاوم سازی ستون گوشه در مقابل انفجـار مطـابق اصول مشروحه در فصل های 3 تا 5 این مجموعه باشد.