انهدام پیشرونده گسترش شکست‌ موضعی‌ از عضوی‌ به‌ عضو دیگر است‌ که‌ منجر به‌ فروریزش کل‌ سازه و یا قسمت‌ اعظمی‌ از آن می‌شود. این‌ فصل‌ به‌ روش‌های‌ طراحی‌ سازه در مقابل‌ انهدام پیشرونده می‌پردازد و حوزه شمول آن مطابق‌ جدول 21-1-2-الف‌ می‌باشد.

21-6-1- کلیات

نیروهای‌ ناشی‌ از انفجار به‌ صورت فشارهای‌ شدید به‌ ناحیه‌ محدودی‌ از جبهه‌ مقابل‌ انفجار وارد می‌شود و به‌ اعضای‌ دورتر فشار کمتری‌ اعمال می‌گردد. روال جاری‌ برای‌ طراحی‌ سازه در مقابل‌ انفجار، طراحی‌ در مقابل‌ تخریب‌ موضعی‌ عناصر موجود در جبهه‌ مقابل‌ موج طبق‌ روش‌های ارائه‌ شده در بخش‌های 21-3 تا 21-5 می‌باشد. در صورت عدم تحقق‌، روش دیگر، پذیرش تخریب‌های‌ موضعی‌ و اندیشیدن تدبیری‌ برای‌ جلوگیری‌ از گسترش این‌ تخریب‌ها به‌ بخش‌های‌ دیگر سازه است‌.

21-6-2- ره یافت‌های‌ طراحی‌

در حالت‌ کلی‌ دو ره یافت‌ برای‌ طراحی‌ در مقابل‌ انهدام پیش‌ رونده وجود دارد؛ روش مستقیم‌ 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 می‌گویند. به‌ عنوان گزینه‌ دوم، در روش مستقیم‌ ظرفیت‌ اعضای‌ مجاور انفجار به‌ قدر کافی‌ در نظر گرفته‌ می‌شود تا در مقابل‌ بارهای‌ انفجار مقاومت‌ نماید.

روش غیرمستقیم‌، شامل‌ دستورات تجویزی‌ می‌باشد که‌ حداقل‌ مقاومت‌ پایه‌ برای‌ جلوگیری‌ از خرابی‌ پیش‌رونده را بوجود می‌آورند.

در روند نمای‌ شکل‌ 21-6-1، روش‌های‌ طراحی‌ در مقابل‌ انهدام پیش‌رونده ارائه‌ شده است‌.

شکل‌ 21-6-1- روند نمای‌ طراحی‌ در مقابل‌ انهدام پیشرونده

21-6-3- انتخاب روش طراحی‌

برای‌ ساختمان‌های گروه 1، باید علاوه بر مقاومت‌ کلافی‌ افقی‌ و مقاومت‌ کلافی‌ قائم‌، شرایط‌ مسیر جایگزین‌ نیز تامین‌ گردد. در این‌ ساختمان‌ها، به‌ منظور اطمینان از پاسخ‌ شکل‌پذیر برای‌ ستون‌های خارجی‌ طبقه‌ همکف‌، مقاومت‌ برشی‌ آن‌ها باید بزرگتر از نیروی‌ برشی‌ نظیر تشکیل‌ مفصل‌ پلاستیک‌ در دو انتهای‌ تحتانی‌ و فوقانی‌ ستون‌ها باشد. علاوه بر مقاومت‌ کلافی‌ و روش مسیر جایگزین‌، لازم است‌ چشمه‌‌های کف‌ها و بام، بطور جداگانه‌ برای‌ فشار رو به‌ بالای‌ خالص‌ مساوی‌ وزن دال و نصف‌ بار زنده طراحی‌ شوند (1/0D+0/5L). استفاده از این‌ روش برای‌ ساختمان‌های گروه 2 مورد توصیه‌ اکید می‌باشد.

در این‌ حالت‌ نیز به‌ علت‌ تأثیر سریع‌ بارها، برای‌ محاسبه‌ ظرفیت‌ اعضا و کلاف‌ها، از مقاومت‌ افزایش‌ یافته‌ مصالح‌ استفاده می‌شود.

توصیه‌ می‌شود برای‌ ساختمان‌های گروه 3، هر دو مقاومت‌ کلافی‌ افقی‌ و قائم‌ تامین‌ شود. در صورت عدم تامین‌ مقاومت‌ کلافی‌ قائم‌، می‌توان از روش مسیر جایگزین‌ استفاده نمود.

21-6-4- ضوابط‌ روش مقاومت‌ کلافی‌

در هر سازة قابی‌ باید کلاف‌های زیر تعبیه‌ گردد:

1- کلاف‌های‌ داخلی

2- کلاف‌های‌ محیطی

3- کلاف‌های‌ افقی‌ به‌ ستون‌ها یا دیوارهای‌ خارجی‌

4- کلاف‌های‌ ستون گوشه‌

5- کلاف‌های‌ قائم‌

شکل‌ 21-6-2 کلاف‌بندی‌ لازم در قاب ساختمانی‌ را نشان می‌دهد، کلاف‌ها باید الزامات زیر را برآورده نمایند:

1- کلاف‌های داخلی‌ در تراز کف‌ها و بام در دو امتداد متعامد بصورت مستقیم‌ و پیوسته‌ از یک‌ لبه‌ تا لبه‌ مقابل‌ امتداد دارند.

2- آرماتورهای‌ کلاف‌ها می‌تواند دارای‌ وصله‌ پوششی‌، جوشی‌ و یا مکانیکی‌ باشند.

3- کلاف‌های داخلی‌ باید به‌ کلاف‌های محیطی‌ مهار شوند. کلاف‌های داخلی‌ می‌توانند در ضخامت‌ دال و یا تیرها تعبیه‌ شوند.

4- کلاف‌های محیطی‌ باید در کف‌ها یا بام در محیط‌ ساختمان و در محدودة عرض 1/2 متری‌ از لبه‌ محیط‌ به‌ داخل‌ تعبیه‌ گردند.

5- در تراز کف‌ها و بام، لازم است‌ کلاف‌های افقی‌، ستون‌های خارجی‌ را به‌ سازة داخلی‌ متصل‌ نمایند. لزومی‌ به‌ پیوستگی‌ این‌ کلاف‌ها نیست‌ و فقط‌ باید در دو انتها مهار شوند.

6- در تراز کف‌ و بام، لازم است‌ کلاف‌های افقی‌ در دو امتداد متعامد، ستون‌های گوشه‌ را به‌ سازة داخلی‌ متصل‌ نمایند.

7- به‌ منظور تامین‌ کلاف‌های قائم‌، لازم است‌ ستون‌ها از تراز فونداسیون تا بالاترین‌ تراز بصورت ممتد ادامه‌ یابند.

8- فاصله‌ آزاد بین‌ کلاف‌های قائم‌ نباید از 5 متر تجاوز کند.

9- وصله‌ ستون در ارتفاع طبقه‌ باید در یک‌سوم میانی‌ ارتفاع ستون قرار گیرد.

10- در سازه‌هایی‌ که‌ از چند بخش‌ مجزا تشکیل‌ شده‌اند و یا دارای‌ درز انقطاع هستند، ضوابط‌ مربوط به‌ کلاف‌ها در مورد هر بخش‌ باید به‌ تنهایی‌ صادق باشد.

11- تمام مسیرهای‌ انتقال بار در کلاف‌ها باید به‌ صورت مستقیم‌ باشد و تغییر جهت‌ در مسیر بازشوها مجاز نمی‌باشد.

شکل‌ 21-6-2- حداقل‌ ضوابط‌ کلاف‌بندی‌ سازه‌های قابی‌

21-6-4-1- مقاومت‌ کلاف ها

آرماتورهای‌ تعبیه‌ شده برای‌ کلاف‌ها برای‌ سایر مقاصد طراحی‌، می‌تواند به‌ عنوان بخشی‌ از آرماتور لازم برای‌ کلاف منظور شود. مقاومت‌ لازم برای‌ کلاف‌ها بصورت زیر محاسبه‌ می‌شود:

الف‌: کلاف‌های داخلی‌ باید مقاومتی‌ بیش‌ از بزرگترین‌ دو مقدار زیر را داشته‌ باشند (تن‌ بر واحد عرض دال):

D = بار مرده (تن بر مترمربع)

L = بار زنده (تن بر متر مربع)

l_r= حداکثر فاصله‌ بین‌ مراکز ستون‌ها، قاب‌ها یا دیوارهایی‌ که‌ دو چشمه‌ مجاور را در امتداد کلاف مورد نظرتحمل می‌کنند (متر)

Ft = مقاومت پایه که کوچکترین دو مقدار () یا 6 تن می‌باشد (تن).

N= تعداد طبقات

ب: کلاف‌های‌ گوشه‌ و پیرامونی‌ باید دارای‌ مقاومت‌ F_t باشند.

پ: کلاف‌های افقی‌ که‌ ستون‌ها یا دیوارهای‌ خارجی‌ را به‌ سازه متصل‌ می‌کنند، باید مقاومتی‌ بیش‌ از بزرگترین‌ مقدارهای‌ زیر را داشته‌ باشند:

1- کمترین 2F_t یا

= ارتفاع کف تا کف بر حسب متر

2- سه‌ درصد بزرگترین‌ نیروی‌ محوری‌ ضریبدار ستون یا دیوار در تراز موردنظر تحت‌ اثر بارهای‌ متعارف

ت: کلاف‌های قائم‌ باید دارای‌ مقاومت‌ کششی‌ مساوی‌ بزرگترین‌ نیروی‌ قائم‌ ضریبدار ناشی‌ از بار قائم‌ هر یک‌ از طبقات به‌ علت‌ ترکیب‌‌های 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.

21-6-5- روش مستقیم‌- روش مسیر جایگزین‌

در این‌ روش برای‌ انجام کار باید سناریوهای‌ مختلف‌ مدنظر قرار گیرد. در هر سناریو، دیوار باربر یا ستونی‌ به‌ صورت آنی‌ در نقطه‌‌ای از سازه حذف شده و سازة باقیمانده برای‌ ترکیب‌‌های بارگذاری‌ خاص همراه با ضرایب‌ افزایش‌ مقاومت‌ تحلیل‌ می‌شود. برای‌ تحلیل‌ سازة باقیمانده می‌توان از روش‌های ارتجاعی‌ و یا غیرارتجاعی‌ استفاده نمود. در این‌ بخش‌ فقط‌ روش‌های ارتجاعی‌ مدنظر قرار می‌گیرند.

1- ستون‌های خارجی‌ که‌ باید حذف شوند در نزدیکی‌ وسط‌ ضلع‌ کوچک‌ ساختمان، نزدیک‌ وسط‌ ضلع‌ بزرگ ساختمان، و گوشه‌‌های ساختمان انتخاب می‌شوند (شکل‌ 21-6-3). برای‌ هر یک‌ از ستون‌هایی که‌ در پلان حذف میشوند، پایداری‌ سازه مورد نظر، باید با حذف ستون در طبقات زیر مورد بررسی‌ قرار گیرد:

• طبقه‌ اول بالای‌ تراز پایه‌
• طبقه‌ در ارتفاع میانی‌

برای‌ ساختمان‌هایی‌ که‌ دارای‌ پارکینگ‌ در زیرزمین‌ و یا نواحی‌ کنترل نشده می‌باشند، انتخاب یک‌ ستون داخلی‌ نیز لازم است‌. ستون‌های‌ داخلی‌ در نزدیکی‌ وسط‌ ضلع‌ کوچک‌ ساختمان، نزدیک‌ وسط‌ ضلع‌ بزرگ ساختمان و گوشه‌ نواحی‌ کنترل نشده باید حذف شوند (شکل 21-6-4).

مطابق‌ شکل‌ 21-6-5، ستون از زیر اتصال در تراز وجه‌ تحتانی‌ تیر حذف می‌شود. مطالب‌ ارائه‌ شده جنبه‌ توصیه‌ کلی‌ دارد و هدف تعیین‌ بحرانی‌‌ترین ستون برای‌ حذف است‌. در این‌ خصوص قضاوت مهندسی‌ نیز لازم است‌.

شکل‌ 21-6-3- موقعیت‌ ستون‌های‌ خارجی‌ که‌ برای‌ تحلیل‌ انهدام پیش‌ رونده باید حذف شوند.

*

شکل‌ 21-6-4- موقعیت‌ ستون‌های‌ داخلی‌ که‌ برای‌ تحلیل‌ انهدام پیش‌رونده باید در طبقه‌ پارکینگ‌ حذف شوند.

*

شکل‌ 21-6-5- روش صحیح‌ و غلط‌ حذف ستون

2- دیوارهای‌ باربر خارجی‌ که‌ باید حذف شوند در نزدیکی‌ وسط‌ ضلع‌ کوچک‌ ساختمان، نزدیک‌ وسط‌ ضلع‌ بزرگ ساختمان و گوشه‌‌های ساختمان انتخاب می‌شوند (شکل‌ 21-6-6). برای‌ هر یک‌ از دیوارهایی‌ که‌ در پلان حذف می‌شوند، پایداری‌ سازه مورد نظر، باید با حذف دیوار 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 نیز که‌ محل‌ تقاطع‌ دو دیوار باربر می‌باشند، طولی‌ برابر با ارتفاع مفید طبقه‌ در هر جهت‌ از دیوار حذف می‌شود.

در ساختمان‌هایی‌ که‌ دارای‌ پارکینگ‌‌های زیرزمینی‌ و یا نواحی‌ کنترل نشده هستند، دیوارهای‌ باربر داخلی‌ در نزدیکی‌ وسط‌ ضلع‌ کوچک‌ ساختمان، نزدیک‌ وسط‌ ضلع‌ بزرگ ساختمان و گوشه‌ نواحی‌ کنترل نشده باید حذف ‌شوند (شکل 21-6-7).

شکل‌ 21-6-6- موقعیت‌ دیوارهای‌ باربر خارجی‌ که‌ برای‌ تحلیل‌ انهدام پیش‌رونده باید حذف شوند.

*

شکل‌ 21-6-7- موقعیت‌ دیوارهای‌ باربر داخلی‌ که‌ برای‌ تحلیل‌ انهدام پیش‌رونده باید حذف شوند.

3- بارهای‌ مرده برای‌ منظور کردن اثر ضربه‌ ناشی‌ از انفجار باید در ضریب‌ ضربه‌ ضرب شوند. با توجه‌ به‌ عدم احتمال حضور تمام بار زنده، ضریب‌ کوچکتر از واحدی‌ برای‌ آن منظور می‌شود.

برای‌ تحلیل‌ استاتیکی‌ ارتجاعی‌، ترکیب‌ بار ثقلی‌ زیر در روش مسیر جایگزین‌ منظور می‌شود:

که در آن:

DL = بار مرده

LL = بار زنده

4- به‌ منظور تعیین‌ ظرفیت‌ نهایی‌ اعضا، مقاومت‌ مصالح‌ (شامل‌ بتن‌ و فولاد) 25 درصد افزایش‌ داده می‌شوند. این‌ افزایش‌ به‌ علت‌ تاثیر سریع‌ بارگذاری‌ است‌. ضرایب‌ کاهش‌ ظرفیت‌ ϕ نیز مساوی‌ 1 فرض می‌شود.

5- بعد از تحلیل‌ سازة باقیمانده تحت‌ ترکیب‌ بارگذاری‌ بند 3 به‌ روش استاتیکی‌ با منظور کردن اثر P-∆، نسبت‌ تقاضا به‌ ظرفیت‌ (DCR) برای‌ نیروهای‌ داخلی‌ (شامل‌ لنگر خمشی‌، نیروی‌ محوری‌، نیروی‌ برشی‌ و یا لنگر پیچشی‌) برای‌ تک‌تک‌ اعضا تعیین‌ می‌گردد:

Q_UD = نیروی‌ داخلی‌ در سازة باقیمانده تحت‌ ترکیب‌ بارگذاری‌ بند 3

Q_CE = ظرفیت‌ نهایی‌ بدون ضریب‌ عضو

اگر نسبت‌ DCR برای‌ عضوی‌ بیش‌ از 2 برای‌ ساختمان‌های معمولی‌ ‌و بیش‌ از 1/5 برای ساختمان‌ها با پلان پیچیده شود، آن عضو قابل‌ پذیرش نبوده و فرض بر خرابی‌ آن است‌ و باید تقویت‌ گردد.

6- میزان انهدام‌های ناشی‌ از حذف ستون، باید به‌ کوچکترین‌ سه‌ ناحیه‌ زیر محدود گردد:

الف‌: دهانه‌هایی‌ که‌ بطور مستقیم‌ به‌ ستون حذف شده مربوط هستند.

ب: 165مترمربع‌ از سقفی‌ که‌ بطور مستقیم‌ روی‌ ستون خارجی‌ حذف شده قرار دارد.

پ: 330 مترمربع‌ از سقفی‌ که‌ بطور مستقیم‌ روی‌ ستون داخلی‌ حذف شده قرار دارد.

21-6-6- روش مستقیم‌- روش ظرفیت‌ ویژه

در بعضی‌ از مواقع‌، بطور مثال در ستون‌های گوشه‌، احتمال انهدام پیش‌ رونده پس‌ از حذف ستون زیاد است‌. در این‌ موارد راه حل‌ منطقی‌ می‌تواند مقاوم‌سازی‌ ستون گوشه‌ در مقابل‌ انفجار مطابق‌ اصول مشروحه در فصل‌های 3 تا 5 این مجموعه باشد.