برای کاهش خطر خرابی پیشرونده در هنگام از دست رفتن المان های سازه ای خواص سازه ای زیر باید در طراحی مشارکت داده شوند که مجموعا تنومندی[۳۵] را تولید میکند که سازه ها را قادر به محدود نمودن گسترش خسارت بخاطر شروع یک حادثه میکند[۵].
اضافه مقاومت چند وجهی
ایجاد مسیر های باربر اضافی در سیستم باربر قائم، کمک به تضمین مسیر های بار جایگزین قابل دسترس در هنگام خرابی موضعی المان های سازه ای میکند[۵].
مقید کردن[۳۶]
از دست رفتن المان های سازه ای اصلی، منتج به باز توزیع بار و تغییر شکل اعضا می شود. این فرایند لازم به انتقال بارها از میان سازه بطور عمودی و افقی در مسیرهای باربر دارد. شکل ۲-۸
بخش زیادی از توانایی سازه در باز توزیع یا انتقال بارها در امتداد این مسیرها بر اساس پیوستگی داخلی بین اعضای مجاور هم است[۳۲].
شکل۲-۸ انواع مختلف قیدهای سهیم در سالم ماندن سازه (یکپارچگی[۳۷]) [ ۳۲ ]
مقاومت برشی مناسب
المان های سازه ای در موقعیت های آسیب پذیر، مثل تیر های محیطی یا دالها باید طوری طراحی شوند که در برابر بار برشی متناظر با لنگر خمشی نهایی در هنگام از دست دادن یک المان ایستادگی کنند. شکست برشی یک حالت خرابی ترد است و نباید در مکانیزم خرابی کنترل کننده باشد. ظرفیت برشی باید همیشه از ظرفیت خمشی تجاوز کند تا یک پاسخ انعطاف پذیر را نتیجه دهد [۲۲].
شکل پذیری
در یک حادثه فاجعه بار، اعضا و اتصالات آن ممکن است مقاومتشان را در تغییر شکل های بزرگ (تغییر مکان یا دوران) حفظ کنند و بازتوزیع بار متناظر با از دست رفتن المانهای سازه ای کلیدی را انجام دهند.
ظرفیت مناسب جهت مقابله با بارگذاری متناوب[۳۸]
المان سازه ای اولیه شامل (ستونها، تیرها و سیستم باربر جانبی) و المان های ثانویه همچون (دال ها) باید بر اساس تکنیک های قابل قبولی برای مقابله با بارگذاری متناوب در نقاط آسیب پذیر طراحی شوند. و بعلاوه معیارهای طراحی زیر برای دستیابی تنومندی کلی سازه پیشنهاد شده است :
در سازه های قابی دهانه ستون ها باید محدود شود، دهانه زیاد ستون ها احتمال اینکه سازه بتواند قادر به باز توزیع بار در هنگام خرابی ستون باشد را کاهش می دهد.
دهانه های بیرونی اغلب نسبت به خسارت آسیب پذیرترند. بخصوص برای ساختمان هایی که نزدیک به خیابان های عمومی هستند. همچنین توانایی کمتری در باز توزیع بارها در هنگام حذف عضو دارند بنابراین مطلوب است که دهانه کوچکتری در مجاورت بیرونی ساختمان وجود داشته باشد تا محدوده خسارت کاهش یابد.
از دست رفتن شاهتیر انتقالی[۳۹] یا ستونی که آن را نگه می دارد بخش بزرگی از ساختمان را ناپایدار کند. این تیرها در قسمت بیرونی ساختمان اغلب برای فضای ورودی بزرگ تعبیه می شوند و اثرات آسیب پذیری نسبت به انفجار را افزایش می دهند. مطلوب تر این است که از این سیستم پرهیز شود و در عوض از سیستم های انتقال دهنده نامعین تری بجای آن استفاده شود [۲و۲۳].
۲-۸- روش های ارزیابی شاخص تنومندی
بعد از انهدام ساختمان رونان پوینت محققان زیادی مقالاتی درباره خرابی پیشرونده ارائه و استانداردها تشویق به طراحی و ساخت ساختمان های تنومندتر می کنند.
ترکیبی از مفاهیم زیر، برای دستیابی به تنومندی لازم است :
ایجاد یک پلان خوب که حتی زمانی که یک مولفه کلیدی خراب می شود به مقاومت در برابر بارهای جانبی دست می یابد.
ایجاد یک سیستم با نامعینی بالا طوری که مسیر های باربری ثانویه زمانی که المان های کلیدی حذف می شوند وجود داشته باشند.
یک سیستم مقید کننده در میان المان های سازه ای و دور تا دور ساختمان در کل فراهم شود تا کل سازه به یکدیگر نگه داشته شود.
جزئیات را شکل پذیر کنیم طوری که بتوانند کرنش های زیاد را بدون خرابی کلی تجربه کنند [۲۲و۳۴].
تحقیقات زیادی درباره تنومندی[۴۰] انجام شده است و پیشنهاداتی برای چگونگی کمی سازی آن ارائه گردیده است. تنومندی می تواند به سه روش مختلف ارزیابی گردد :
روش غیراحتمالاتی
روش احتمالاتی
روش بر اساس ریسک
که در اینجا تنها توضیحی کوتاه در مورد روش غیر احتمالاتی آورده شده است.
اگر بار طراحی در سازه سالم و آسیب دیده یکسان باشد، R می تواند به کمک کمیتهای مختلف از جمله نیروی برشی مقاومسازی، بصورت زیر نوشته شود :
جاییکه Vdamaged ظرفیت برش پایه ساختمان بعد از حذف المان صدمه دیده و Vintact ظرفیت برشی پایه ساختمان سالم و R شاخص تنومندی است. اگر سازه سالم و آسیب دیده ظرفیت یکسانی داشته باشند، این مقدار ۱ است. و اگر سازه خسارت دیده هیچ ظرفیتی نداشته باشد صفر است [۲۲].
۲-۹- روش های طراحی در برابر خرابی پیشرونده
در طراحی سازههابوسیله سه روش می توان احتمال ایجاد خرابی پیشرونده را کاهش داد :
کنترل حادثه : که به حفاظت در برابر حادثه ای که ممکن است اتفاق افتد و باعث خرابی پیشرونده گرددد برمی گردد و بطور کلی ملاحظه عملی برای مهندس طراح نیست.
۲) طراحی غیر مستقیم : برای جلوگیری از خرابی پیشرونده، بوسیله تعیین حداقل الزامات در مقاومت، پیوستگی و توسعه کافی مسیر باربری جایگزین در صورت خرابی بخشی از سازه استفاده می شود.
طراحی مستقیم : این روش مقاومت در برابر خرابی پیشرونده و توانایی جذب خسارت را بعنوان بخشی از طراحی در نظر می گیرد. روش مقاومت موضعی مشخص و روش مسیر باربری جایگزین بعنوان دو روش اصلی در روش طراحی مستقیم شناخته می شوند [۲۲].
روش مقاومت موضعی مشخص[۴۱] (SLRM) :
یک راه برای اعمال این روش اعمال ضرایب به بارهای معمول است. اما باید اعتراف کرد که افزایش ضریب اطمینان در یک حالت حدی نمی تواند خیلی موثر باشد. طوریکه بارگذاری نامتعارف می تواند سبب تغییر مود خرابی شود. در نتیجه مدل تحلیلی را برای مود خرابی واقعی نا مناسب می سازد. بنابراین موثرتر است که یک بار نا متعارف مشخص تعیین شود و به یک حالت حدی ویژه ارجاع داده شود. این معیار مستقیما برای المان های سازه ای بکار می رود که از دست رفتن آن عملکرد باقیمانده سازه را بخطر می اندازد و ما آن را المان کلیدی[۴۲] می نامیم.
روش مسیر باربری جایگزین[۴۳] (APM) :
این روش روی حالتی از سازه بعد از از دست رفتن بعضی از المان ها بدون در نظر گرفتن دلیل آن تمرکز میکند. این روش می تواند با فرض اینکه در بین المان های اولیه سازه، تنها یک المان در یک زمان قادر به تحمل بار نباشد انجام می شود و رفتار سازه ارزیابی می گردد [۸و۱۵].
۲-۱۰- تحلیل خرابی پیشرونده
یک تحلیل خرابی پیشرونده لازم است تا توانایی یک سازه برای مقابله با بارگذاری های غیر معمول تعیین شود.چندین روش وجود دارد که می تواند استفاده شود: تحلیلاستاتیکیخطی، تحلیلاستاتیکیغیرخطی، تحلیلدینامیکی خطی وتحلیل دینامیکی غیر خطی. هر یک از آنها مزایا و معایبی دارند. خلاصه کوتاهی از روش های مختلف تحلیل در اینجا ارائه شده است.
تحلیل استاتیکی خطی: سریع ترین و آسان ترین روش برای اجراست اما اثرات دینامیکی و غیر خطی بودن هندسی و مصالح را در نظر نمی گیرد.همچنین این تحلیل تنها برای تحلیل سازه های با شکل منظم و ساده قابل کاربرد است.
تحلیل استاتیکی غیر خطی: که اثرات غیر خطی بودن هندسی و مصالح را در نظر می گیرد ولی اثرات دینامیکی را بطور مستقیم در تحلیل در نظر نمی گیرد. این روش نسبتا ساده است و اطلاعات مهمی درباره رفتار سازه می دهد.
تحلیل دینامیکی خطی: شامل رفتار دینامیکی پاسخ سازه می شود اما اثرات غیر خطی هندسی و مصالح را در نظر نمی گیرد بنابراین زمانی که سازه تغییر شکل های پلاستیک بزرگی را تجربه کند ممکن است نتایج خوبی ندهد.
تحلیل دینامیکی غیر خطی: دقیق ترین نتایج را می دهد. و هم اثرات غیر خطی هندسی و مصالح و هم اثرات دینامیکی را شامل می شود. اما این کار پیچیده و وقت گیر است [۳۰].
