ect Design Methods

• حذف حادثه: به طور مثال به وسیله عدم استفاده از گاز یا عدم ذخیره مواد اشتعال زا.
• حفاظت در برابر حادثه: به طور مثال با ایجاد حصار برای ستون‌ها و دیوارهایی که در معرض برخورد وسایل نقلیه هستند.
• و…
روش کنترل حادثه، چون مقاومت سازه را در مقابل خرابی پیش‌رونده افزایش نمی‌دهد و از طرفی به عواملی بستگی دارد که از کنترل طراح خارج می‌باشند، لذا کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد [25].
شکل (2-12): خرابی گوشه‌ای از ساختمان در اثر برخورد ماشین – نیویورک [17]
2-5-3-2روش طراحی غیرمستقیم:
در روش طراحی غیرمستقیم با مشخص کردن ترازهای مینیمم مقاومت، پیوستگی و شکل‌پذیری برای اتصالات، اعضا و مصالح، بر روی مقاومت سازه در مقابل خرابی پیش‌رونده تاکید می‌شود. در این روش مقاومت سازه در برابر خرابی پیش‌رونده به صورت غیرمستقیم تأمین می‌گردد. به عنوان مثال با ایجاد درجات نامعینی بالاتر در سازه که به وسیله جزئیات مناسب بست و اتصالات، جا نمایی صحیح دیوارها و ستون‌ها و… انجام می‌گیرد تا ساختمان به صورت یکپارچه عمل کند که در این صورت انسجام کلی سازه افزایش می‌یابد]24و26[.
3-5-3-2روش طراحی مستقیم:
روش طراحی مستقیم به هنگام فرایند طراحی برای خرابی پیش‌رونده، به طور صریح بر روی مقاومت کل سازه تاکید می‌کند.
دو روش طراحی مستقیم عبارت‌اند از:
الف) روش مقاوم‌سازی محلی ویژه1
ب) روش مسیر جایگزین2
1-3-5-3-2روش مقاوم‌سازی محلی ویژه
در روش مقاوم‌سازی محلی ویژه مقاومت کافی برای ایستادگی در برابر حوادث در المان‌های بحرانی (یعنی المان‌هایی که از دست رفتن آن‌ها، عملکرد سازه باقیمانده را در معرض خطر قرار می‌دهد) فراهم می‌شود. این روش به روش طراحی اعضای کلیدی نیز معروف است.
به عبارت دیگر بعد از مشخص کردن المان‌های بحرانی، آن‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که سازه بتواند به طور کامل در برابر حوادث غیرعادی مقاومت کند.
1 The Specific Local Resistance Method
2 The Alternate Path Method
این المان‌ها باید مقاومت و سختی کافی برای ایستادگی در برابر بارهای غیرعادی را داشته باشند.
در این روش، بایستی یک بار غیرعادی تعیین شود و همچنین معیارهای طراحی مورد استفاده در روش مقاوم‌سازی محلی ویژه، فقط باید در طراحی المان‌های بحرانی به کار روند ]24 و 26 .[
روش مقاوم‌سازی محلی ویژه به علل زیر کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد:
الف) اطلاعات کمی راجع به اثر دینامیکی بارهای غیرعادی موجود است.
ب) یک روش غیراقتصادی است.
پ) در این روش به جای تاکید بر مقاومت کل سازه، بر مقاومت المان‌های بحرانی تاکید می‌شود.
ت) کم بودن اطلاعات در مورد حادثه آغازگر خرابی.
2-3-5-3-2روش مسیر جایگزین
در روش مسیر جایگزین سازه به گونه‌ای طراحی می‌شود که بتواند خرابی موضعی پیش‌آمده را جذب کرده و مسیر جدیدی برای انتقال بارها به وجود آورد. در این روش حذف المان اصلی و بحرانی مورد بررسی قرار می‌گیرد و سازه برای تعیین اثر حذف این المان، آنالیز می‌شود. وقتی یک المان سازه‌ای برداشته می‌شود، سازه باقیمانده بایستی پایدار باشد تا اینکه بتواند بارهای موجود در آن المان را برای یک مدت زمان کافی (حداقل برای تخلیه با امنیت سازه و بازرسی وسعت خرابی) تحمل نماید]24 و 26[.
نکته مهمی که در اینجا بایستی ذکر شود، در نظر گرفتن اثر بارهای غیرعادی به وسیله حذف المان می‌باشد. به عبارت دیگر اثرات بارهای غیرعادی به سازه با حذف اعضا و المان‌های بحرانی متوازن می‌شود. اگر مسیر جایگزین یا حالت تعادل جدیدی برای بارها ایجاد شود، سازه پایدار خواهد ماند، در غیر این صورت ناپایدار خواهد شد. در حالتی که سازه ناپایدار می‌شود، می‌توان برای ایجاد پایداری بعضی از المان‌ها را تقویت کرد. تقویت می‌تواند شامل عضو بحرانی و یا اعضای مجاور آن باشد[25].
3-3-5-3-2 تفاوت روش‌های مقاوم‌سازی موضعی ویژه و مسیر جایگزین
1) روش مسیر جایگزین هم مثل روش مقاوم‌سازی در هنگام طراحی در مقابل خرابی پیش‌رونده روی افزایش مقاومت تاکید می‌کند. تفاوت این دو روش را می‌توان به این صورت بیان کرد که در روش مقاوم‌سازی محلی ویژه، المان‌های بحرانی بعد از تشخیص به گونه‌ای طراحی می‌شوند که خرابی محلی در آن‌ها اتفاق نیفتد. ولی در روش مسیر جایگزین از همان ابتدای طراحی احتمال وقوع خرابی محلی در نظر گرفته می‌شود ولی با جستجوی مسیرهای جدید تعادل برای انتقال بار، از پیشرفت آن جلوگیری می‌شود.
2) در روش مقاوم‌سازی محلی ویژه، بارهای باد یا زلزله بسته به نوع سازه و مکانی که در آن احداث می‌شود، در نظر گرفته نمی‌شوند. چون احتمال وقوع مشترک بارهای غیرعادی و باد (و یا زلزله) قوی ناچیز فرض می‌شود؛ اما در روش مسیر جایگزین چون از سازه آسیب‌دیده انتظار می رود برای یک مدت زمان مشخص وظیفه باربری خود را انجام بدهد، بایستی بار باد (یا زلزله) نیز در نظر گرفته شود[25].
4-5-3-2مقایسه روش‌های طراحی:
• روش کنترل حادثه: این روش مقاوم‌سازی چون توجهی به افزایش مقاومت نمی‌نماید و از طرف دیگر به عواملی بستگی دارد که از کنترل طراح خارج می‌باشند، روش کارآمدی به نظر نمی‌رسد.
• روش طراحی غیرمستقیم: یک روش غیراقتصادی است.
• روش طراحی مستقیم:
الف) روش مقاوم‌سازی محلی ویژه: در این روش المان‌های بحرانی طوری تقویت می‌شوند که خرابی محلی اتفاق نیفتد. این روش بنا به محدودیت‌های اشاره‌شده در بخش (1-3-5-3-2)این پایان‌نامه، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این وجود، در بعضی طرح‌ها مجبور به استفاده از این روش هستیم و آن در مواقعی است که نتوانیم مسیر جایگزینی را برای انتقال بارها پیدا کنیم.
ب) روش مسیر جایگزین: این روش برای جلوگیری از خرابی پیش‌رونده منطقی‌ترین و جامع‌ترین روش به نظر می‌رسد. چون هم پایداری کل سازه را مورد بررسی قرار می‌دهد و هم یک روش اقتصادی می‌باشد.
2-3-6- روش‌های طراحی در برابر خرابی پیش‌رونده در آیین‌نامه‌های مرتبط با این پدیده
استاندارد 05-7 انجمن مهندسین عمران آمریکا]8[، تنها استاندارد رایجی است که به مسئله گسیختگی پیش‌رونده در جزئیات می‌پردازد.
این استاندارد بر شدیدترین حوادثی تأکید می‌کند که می‌توانند منتج به گسیختگی پیش‌رونده شوند و دو روش طراحی برای مقاومت در برابر گسیختگی پیش‌رونده ارائه می‌دهد: روش طراحی مستقیم و روش طراحی غیرمستقیم.
در روش طراحی مستقیم، مقاومت در برابر گسیختگی پیش‌رونده را مستقیماً در طول فرایند طراحی از دو طریق در نظر می‌گیرند: الف- روش مسیر جایگزین، که به دنبال ارائه مسیر فرعی برای بار پس از وقوع خرابی است، به نحوی که جلوی آسیب موضعی گرفته‌شده و از گسیختگی کلی جلوگیری شود، ب- روش مقاومت موضعی ویژه، که به دنبال ارائه توان کافی برای مقاومت در برابر خرابی در محل‌های بحرانی است.
روش طراحی غیرمستقیم به طور ضمنی مقاومت در برابر گسیختگی پیش‌رونده را از طریق ضوابط حداقل سطوح توان، پیوستگی و انعطاف‌پذیری بررسی می‌کند. راهبردهایی را هم برای انسجام کلی سازه و تنش‌ها و انعطاف‌پذیری اتصالات ارائه می‌کند که می‌توانند در معرض تغییر شکل‌های بزرگ قرار بگیرند و مقادیر زیاد انرژی را در اثر شرایط غیرطبیعی جذب نمایند]8[.
راهبردهایی برای طراحی در برابر گسیختگی پیش‌رونده را می‌توان در اسناد دولتی آمریکا مثل GSA ]21[ و UFC ]11[ مشاهده نمود.

راهبردهای GSAروشی مستقل برای تعدیل امکان گسیختگی پیش‌رونده سازه‌ها بر اساس روش مسیر جایگزین ارائه کرده است. این رهنمود سناریوهایی را تعریف می‌کند که طبق آن یکی از ستون‌های ساختمان برداشته‌شده و سازه آسیب‌دیده برای بررسی واکنش‌های سیستم تحلیل می‌گردد]21[.
روش UFC هم یک روش طراحی مبتنی بر عملکرد است. در این آئین نامه دو روش طراحی یعنی روش نیروی اتصال1، روش مسیر فرعی2 بیان گردیده است.
روش اول لزوماً یک روش طراحی غیرمستقیم است که در آن حداقل ظرفیت نیروی اتصال باید در سیستم موجود باشد تا بارها را از قسمت آسیب‌دیده به باقی سازه انتقال دهد. [11]
آئین نامه DOD ]22[ از روش طراحی مستقیم استفاده کرده و توصیه‌های زیر را مد نظر قرار می‌دهد:
1 TFM
2 APM

– استفاده از سیستم سازه‌ای با درجه نامعینی بالا مانند قاب خمشی
– بیشینه فاصله محافظتی1 (برای حداقل نمودن تهدیدات و حملات تروریستی)
– از پیش‌آمدگی‌های سازه‌ای با فضای مسکونی بالای آن‌ها اجتناب گردد.
و…
آئین نامه ISC همانند DOD بر روش‌های طراحی مستقیم تاکید می‌کند و رهنمودهای زیر را برای جلوگیری از خسارت ناشی از خرابی پیش‌رونده مدنظر قرار می‌دهد]20[:
– استفاده از فولاد گذاری متقارن هندسی (برای مقابله با انفجار)
– حداقل نمودن فواصل بین ستون‌ها (با حد بالای عملی 9 متر)
– حداقل نمودن ارتفاع طبقه (با حد بالای عملی 5 متر)
و…
2-3-7- ترکیبات بارگذاری
ترکیب بارها احتمال وقوع همزمان با بارهای مرده، بارهای زنده، برف یا باد را منعکس می‌کند. این ترکیبات برای ارزیابی پتانسیل خرابی پیش‌رونده سازه‌ها با توجه به نوع آیین‌نامه انتخابی و روش تحلیل مربوط به آن در جدول (2-1) ارائه شده است.
(Stand off) 1 بیانگر فاصله از مرکز ماده منفجره تا جسم مورد نظر می‌باشد.
جدول (2-1): ترکیب بار جهت ارزیابی پتانسیل خرابی پیش‌رونده]20 [
آئین نامهترکیب بارها پس از حذف فرضی یک عضوBSNBCC
ASCEبا حذف عضو
روش مقاومت موضعی مخصوص
DOD
(2003)رو به بالای طبقه

UFC(2005)
تحلیل دینامیکی غیرخطی
تحلیل استاتیکی

GSA(2003)
تحلیل استاتیکی 2 ×(D+0/25L)
تحلیل دینامیکی D + 0/25L
نیروهای عمودی به سمت پایین

D: بار مرده
L: بار زنده
W: بار باد
S: بار برف