Progressive Collapse-Resistant Design of Structures: Part 1

2. خرابی پیشرونده و طراحی مقاوم سازه ها در برابر آن Progressive Collapse Resistant Design of Structures كريم عابدي

3. Part 1

4. تعریف خرابی پیشرونده خرابی پیشرونده (Progressive Collapse) را می توان به عنوان یک واکنش زنجیره ای (Chain Reaction) یا انتشار خرابی (Propagation of Failure) تعریف کرد که در آن تحت عللی خاص، صدمه موضعی (Local Damage) در ناحیه نسبتاً کوچکی از سازه رخ می دهد و در شرایطی این صدمه موضعی، به بخش های دیگری از سازه گسترش یافته و در نهایت به خرابی کلی(Overall Collapse) سازه، منتهی می شود. به عبارت دیگر بعضی مواقع خرابی محل عضو، به صورت موضعی باقی نمانده و در کل سازه منتشر می شود.

5. پدیده دومینو با استفاده از پدیده Domino یا House of cards می توان پیشروندگی خرابی را به وضوح نشان داد. شکلزیر‏تعدادی کارت با ارتفاع L‏را نشان هی دهد که به فاصله λ از همدیگر قرار گرفته اند.

6. فرض می کنیم یکی از کارت ها، در اثر ضربه، پایداری خود را از دست داده ‏و خراب شود. وضعیت کارتهای د‏یگر را بعد ازاین خرابی می توان در دو حالت بررسی کرد: • حالت اول L≥λ ‏:یعنی وقتی که فاصله کارتها، از ارتفاعشان کمتر است. این وضعیت در شکل زیر ‏ نشان داده شده است. در این حالت، ناپایداری کارت اولی باعث گسترش ناپایداری به صورت پیشرونده به تمام کارتهای دیگر خواهد شد، یعنی خرابی به صورت پیشرونده رخ خواهد داد.

7. ‏

8. حالت دومL≤λ‏:یعنی وقتی که فاصله کارتها، ازارتفاعشان بیشتراست. این حالت نیزدر شکل زیر ‏نشان داده ‏شده است. همانطوریکه مشاهده ‏می شود دراین حالت ناپایداری اولیه به صورت موضعی در محل شروع خرابی باقی مانده و انتشاری واقع نمی شود. ‏

9. سئوالات اساسی در هنگام بررسی خرابی پیشرونده 1- علت وقوع خرابی چه بوده است ؟ 2‏- چه هنگاهی یک خرابی محلی، به صورت موضعی باقی می ماند و انتشاری ایجاد نمی شود؟ 3- تحت چه شرایطی یک خرابی محلی می تواند در بخش بزرگی از سازه انتشار یابد؟ 4- چه پارامترهایی امکان انتشار خرابی محلی را افزایش یا کاهش می دهند؟ 5- چگونه طراح می تواند از وقوع پدیده انتشار جلوگیری نماید؟

10. عوامل ایجادکننده خرابی پیشرونده خرابی پیشرونده در سازه ها بیشتر به دو علت زیر اتفاق می افتد: الف) خطا های طراحی و اجرایی (Construction and Design Errors) ب) بار های غیرعادی (Abnormal Loading) که موجب شکست محلی (local Fracture) یا ناپایداری محلی(Local Instability) می شوند. ‏

11. PROGRESIVE COLLAPSE Inadequate robustness Conception Local instability Human errors Erection Local fractures Dynamical effects Service Earthquake Explosion Fire Impact Earthquake + explosion + fire Impact + explosion + fire

12. موارد وقوع ناپایداری محلی (Local Instability) و انتشار آن ‏

13. LOCAL INSTABILITY Inadequate robustness – double layer grids DOMINO EFFECT propagation of buckling lines of collapse

14. DYNAMIC EFFECT a=16g

15. PROPAGATION OF LOCAL INSTABILITY IN SIGLE LAYER DOMES

16. ARCHETYPE OF DOMINO EFFECT IN SPACE STRUCTURE Collapse of Hartford Civic Center Arena Roof January 18,1978

17. first local failure Collapse of Hartford (Connecticut, USA) Arena Roof, 1978

18. LOCAL INSTABILITY Dynamical effects

19. Progressive collapse of initial local buckling PIPE BUCKLING MEXICO BAY

23. Collapse of Paris Airport Terminal 2E, 2004 Structure separation Arch buckling

24. COLLAPSE OF RETICULATED DOMES Done with 72 members Numerical tests. Dynamical analysis of local buckling propagation ANSYS A. Ivan, 1999 Snow agglomeration

25. EXPOSITION HALLS FROM BRNO AND BUCHAREST BUCHAREST BRNO

26. ARCHETYPE OF LOCAL BUCKLING PROPAGATION Collapse of exposition hall Bucharest-1963 Before collapse After collapse

27. snow agglomeration COLLAPSE OF EXPOSITION HALL, Bucharest, 1963 snap - through local buckling

28. PROPAGATION OF LOCAL BUCKLING snow agglomeration