فهرست مطالبفصل 1:1مقدمه و کلیات 11-1- مقدمه.. 21-2- ضرورت تحقیق.. 51-3- هدف تحقیق.. 61-4- شیوه تحقیق.. 71-5- ساختار پایاننامه.. 7فصل 2:10ادبیات و پیشینهی تحقیق 102-1- مقدمه.. 112-2- تعریف آسیب سازهای.. 112-3- تعریف فروپاشی پیشرونده.. 112-4- بارهای غیرعادی.. 122-4-1- انفجار گاز.. 132-4-2- انفجار بمب.. 142-4-3- ضربهی ناشی از برخورد.. 152-4-4- آتش سوزی.. 152-4-5- خطای ساخت.. 162-5- مفاهیم اولیه در فروپاشی پیشرونده.. 162-6- تاریخچه پیدایش استانداردهای مربوط به فروپاشی پیشرونده 172-7- ترکیب بارهای فروپاشی پیش رونده در استانداردها 192-7-1- ترکیب بار شامل بارگذاریهای نامشخص.. 192-7-2- ترکیب بارهای اسمی با استفاده از تنش مجاز طراحی 202-7-2-1- ترکیب بارهای مبنا.. 202-7-3- ترکیبات بار برای حوادث فوقالعاده و استثنائی 202-7-3-1- ظرفیت تحمل بار.. 212-7-3-2- ظرفیت باقیمانده.. 212-7-3-3- شرایط ثبات و پایداری سازه.. 212-8-ترکیبات بارگذاری مورد نیاز درتحلیل فروپاشی پیشرونده 222-9- بررسی انواع فروپاشی پیشرونده در سازهها.. 232-9-1- فروپاشی پنکیکی.. 232-9-2- فروپاشی دومینویی.. 252-9-3- فروپاشی زیپی.. 252-9-4- فروپاشی برشی.. 272-9-5- فروپاشی ناشی از ناپایداری.. 272-9-6- فروپاشی ترکیبی.. 282-10- فروپاشی پیشرونده پلها.. 292-10-1- فروپاشی ناشی از گسیختگی تکیهگاه.. 292-10-2- فروپاشی ناشی گسیختگی موضعی.. 322-11- روشهای تحلیل سازهها در مقابل فروپاشی پیشرونده 342-11-1- تحلیل استاتیکی الاستیک خطی.. 342-11-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی.. 352-11-3- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی الاستیک خطی.. 362-11-4- تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی.. 372-12- روشهای مقابله با فروپاشی پیشرونده در پلها.. 382-12-1- کنترل حادثه.. 392-12-2- طراحی غیرمستقیم.. 392-12-3- مقاومت موضعی مشخصه.. 402-12-4- مسیر بار جایگزین.. 402-12-5- جداسازی.. 402-13- تاریخچهی فروپاشی پیشرونده.. 41فصل 3:44روش تحقیق 443-1- مقدمه.. 453-2- مدل تحلیلی.. 473-2-1- کلیاتی پیرامون نمونهی آزمایشگاهی.. 473-2-1- صحتسنجی مدل آزمایشگاهی.. 503-2-2- نحوه مدلسازی.. 513-3- بارگذاری.. 553-4- تعیین اعضای کلیدی.. 573-5- نتیجهگیری.. 62فصل 4:64محاسبات و یافتهها 644-1- مقدمه.. 654-2- معیار انتخاب سناریوی حذف اعضای کلیدی.. 654-3- تعیین روش تحلیل مناسب.. 714-3-1- اثر حذف اعضای B10 و B9. 714-3-2- اثر حذف اعضای T4و T5. 744-4- ضریب افزایش دینامیکی.. 77فصل 5:80نتیجهگیری و پیشنهادات 805-1-مقدمه.. 815-2- نتیجهگیری.. 815-3- ارائه پیشنهادات.. 82منابعو مآخذ................................................................................................................ 83 فهرست اشکالشکل (1-1) فروپاشی پیش رونده پل [6] I-35W... 4شکل (1-2) فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7] 4شکل (1-3) فروپاشی پیش رونده پلجیاندونگ جینگ جیانگ [8]5شکل (2-1) تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار گاز [12].. 13شکل (2-2) تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار : (a فاصله 1 متر، (b فاصله 5 متر، (c فاصله 10 متر[12].. 14شکل (2-3) ساختمان آلفرد پ. مورا قبل از انفجار و بعد از انفجار[18] 18شکل (2-4) مراحل فروپاشی پیش رونده پنکیکی [27].. 24شکل (2-5) فروپاشی برجهای دو قلو در اثر فروپاشیپیش رونده پنکیکی [28].. 24شکل (2-6) مراحل فروپاشیپیش رونده دومینوئی[27].. 25شکل (2-7) مراحل فروپاشی پیش رونده زیپی[27].. 26شکل (2-8) فروپاشیپیش رونده زیپی پل کابلی[26].. 26شکل (2-9) فروپاشیپیش رونده برشی اسلیپر پیش تنیده [29] 27شکل (2-10) مراحل فروپاشیپیش رونده ناشی از ناپایداری[27] 28شکل (2-11) فروپاشیپیش رونده ترکیبی ساختمان مورا [26].. 28شکل (2-12) فروپاشیپیشرونده پل کوآنگ دونگ در اثر آسیب دیدگی پایه میانی[7].. 30شکل (2-13) فروپاشیپیشرونده پل هانگجو در اثر حذف ناگهانی ستون موقت[5].. 31شکل (2-14) فروپاشیپیشرونده پل بآیهوا در اثر آسیب دیدگی ستونهای آن [7].. 31شکل (2-15) فروپاشیپیشرونده پل کبک در اثر کمانش مهارهای جانبی آن[7].. 32شکل (2-16) فروپاشیپیشرونده پل زایاوتانمن در اثر گسیختگی مهارهای آن[7].. 33شکل (2-17) فروپاشیپیشرونده پل پرچم سرخ در اثر تخریب غیر اصولی[7] 33شکل (3-1) ابعاد هندسی نمونه آزمایشگاهی[35].. 48شکل (3-2) نمونه آزمایشگاهی پل خرپائی [35].. 48شکل (3-3) تکیه گاههای نمونه آزمایشگاهی (a) تکیه گاه غلتکی و (b) تکیه گاه مفصلی.. 50شکل (3-4) شکل مدلسازی پل خرپایی در حالت نیمرخ پل.. 51شکل (3-5) شکل مدلسازی شده در نمای 3 بعدی از پل خرپایی 52شکل (3-6) مشخصات و جنس مصالح.. 52شکل (3-7) نحوه تعریف سطح مقطع( 2x25x50 ). 53شکل (3-8) مشخصات مصالح سطح مقطع( 3x30 ). 53شکل (3-9) مشخصات سطح مصالح( 6/1x20 ). 54شکل (3-10) مشخصات مفصل پلاستیک محوری.. 55شکل (3-11) بارگذاری غیرخطی با در نظر گرفتن اثر تغییر شکلهای بزرگ.....................................56شکل (3-12) سناریوهای حذف اعضای یال پائینی(گروه اول) .. 59شکل (3-13) شاخص تغییرات گروه اول.. 59شکل (3-14) سناریوهای حذف اعضای یال بالائی(گروه دوم).. 59شکل (3-15) شاخص تغییرات گروه دوم.. 60شکل (3-16) سناریوهای حذف اعضای قائم(گروه سوم).. 60شکل (3-17) شاخص تغییرات گروه سوم.. 61شکل (3-18) سناریوهای حذف اعضای مورب(گروه چهارم).. 61شکل (3-19) شاخص تغییرات گروه چهارم.. 62شکل (4-1) سناریوهای حذف اعضای یال پائینی.. 67شکل (4-2) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه اول سناریوی آسیب 67شکل (4-3) سناریوهای حذف اعضای یال بالائی.. 68شکل (4-4) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه دوم سناریوی آسیب.. 68شکل (4-5) سناریوهای حذف اعضای قائم.. 69شکل (4-6) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه سوم سناریوی آسیب.. 69شکل (4-7) سناریوهای حذف اعضای مورب.. 70شکل (4-8) پارمترهای آماری اعضای سازه در گروه چهارم سناریوی آسیب.. 70شکل (4-9) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال پائینی 72شکل (4-10) مفدار میانگین نیرویی اعضای کلیدی در اعضای یال پائینی 72شکل (4-11) میزان واریانس نیروها در اعضای کلیدی یال پائینی 73شکل (4-12) میزان انحراف معیار نیروها در اعضای کلیدی یال پائینی 73شکل (4-13) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال بالائی 75شکل (4-14) مفدار میانگین نیرویی اعضای کلیدی در اعضای کلیدی یال بالائی.. 75شکل (4-15) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای کلیدی یال بالائی 76شکل (4-16) بیشینه میزان تغییرات نیرویی در اعضای یال بالائی 76فهرست جداولجدول (2-1) ترکیباتبارگذاريآئیننامههادرارزیابیپتانسیلفروپاشیپیش روندهسازهها. 31جدول (3-1) تاریخچه ی فروپاشی پیش رونده پل ها به همراه میزان تلفات و برآورد خسارت ناشی از آسیب وارده به پل. 53جدول (3-2) مشخصات اجزای خرپا. 58جدول (3-3) جدول مربوط به صحت سنجی فرکانسهای 3 مد اول 64جدول (4-1) برنامه ریزی آزمایشهای انجام شده برای عضو ;80جدول (4-2) برنامه ریزی آزمایشهای انجام شده برای عضو شمارهی 49 81 فصل 1:مقدمه و کلیات 1-1- مقدمهپس از جنگ جهانی دوم صنعت ساخت و ساز به شدت در سراسر جهان توسعه یافت.با این وجود، گذر زمان و وجود عوامل مختلف داخلی و خارجی باعث میشود که اجزای سازه دچار آسیب شده و سازه تحت بارهای بهره برداری دچار مشکلات جدی و حتی انهدام شود. در نظر گرفتن تمامی جوانب در طراحی و کشف زود هنگام و اقدام مناسب در جهت رفع آسیبهای میتواند از فروپاشی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. از این رو، در دهههای اخیر تحقیقات فراوانی در زمینهی شناسایی آسیب در سازهها صورت گرفته است.خطوط ارتباطی و سازههای زیر بنایی نقش اساسی در تمامی کشورها دارند و سالیانه هزینههای فراوانی صرف ساخت و نگهداری آنها میشود. در این میان، پلها نقش کلیدی در شرایط اقتصادی، اجتماعی و سیاسی یک کشور ایفا کنند. از این رو، در سالهای اخیر میزان توجه به پایش سلامتی پلها به شدت افزایش یافته است، زیرا نیاز اساسی به ارزیابی شرایط بسیاری از پلها در جهان احساس میشود. مطالعات نشان میدهد که بیش از 40 درصد از پلهای موجود در کانادا نیازمند ترمیم و مقاوم سازی هستند[1]. از میان 57000 پل بزرگراهی موجود در آمریکا در سال 1997، 187000 مورد از آنها معیوب گزارش شده و بیان شده که سالیانه به میزان 5000 پل دیگر به این تعداد اضافه میشود[2]. در سال 2001 عنوان شد که ژاپن دارای 140000 پل میباشد که زمان ساخت اکثر آنها به پیش از سال 1980 برمیگردد. بنابراین بسیاری از آنها به شدت به نگهداری نیاز دارند[3].با توجه به قرارگیری ایران در یک منطقهی لرزه خیز، وقوع زلزلههای متعدد میتواند سبب بروز آسیبهای شدید در انواع مختلف سازهها شود. علاوه بر این ترافیک روزانه و افزایش آن میتواند عاملی برای آسیبدیدگی پلها باشد. همچنین طول عمر بسیاری از پل های موجود در کشور، به بیش از 30 سال میرسد. از طرفی میزان ساخت انواع مختلف پل در ایران رو به افزایش است. در نتیجه نگهداری و کنترل پلها میتواند نقش موثری در کشور ارائه کند[4].یک پدیده نادر اما بسیار زیانبار در سازهها، پدیده فروپاشی پیشرونده[1] است. این پدیده، اثر دینامیکی حاصل از گسترش و توسعه متوالی گسیختگی اولیه در یک سازه، که نشان دهنده عدم تطابق شدید بین عامل به وجود آورنده و فروپاشی شدید است، میباشد. عامل به وجود آورنده فروپاشی پیشرونده، یک عامل موضعی و متمرکز مانند عدم مقاومت موضعی است که سبب بروز یک پدیده فاجعه بار میشود [5].به علت وقوع حوادث غیر قابل پیش بینی از قبیل زلزله، انفجار، برخورد و تصادف و نیز کاهش احتمالی ظرفیت سازه در اثر گذر زمان و تاثیر این عوامل بر وقوع فروپاشی پیشرونده در پلها، بررسی اثرات تقویت اجزای سازهای بر مقاومت در برابر فروپاشی پیشرونده مورد توجه قرارگرفته است. مطالعات گذشته نشان میدهد که مقاومسازی لرزهای سازه، میتواند سبب مقاومت سازه در برابر فروپاشی پیشرونده در مواجهه عوامل غیرعادی شود. در مقابل، افزایش شکلپذیری، میتواند سبب تسریع در مکانیسم فروپاشی پیشرونده شود[4, 5].یکی از حوادث معروف در زمینه فروپاشی، فروپاشی پل خرپایی فولادی I-35W بر روی رودخانه میسیسیپی، واقع در ایالت مینه سوتا[2]، در ایالات متحده آمریکا میباشد. همانطور که در شکل (1-1) مشهود است، این پل به طور ناگهانی، در یکم اوت سال 2007 دچار فروریزش شد و 13 کشته و بیش از 100 زخمی قربانی این حادثه شدند. گزارش بررسی عوامل فروریزش پلI-35W نشان میدهد که بار مردهی عرشه چند بار به خاطر تعمیر و تقویت دال افزایش یافته بود و ضخامت گاست پلیتهای بکار رفته در پل نیز تنها نیمی از ضخامت مقدار طراحی شده بود. علاوه بر این، در روز سقوط، مصالح ساختمانی و ماشین آلات سنگین نیز بر روی پل جهت تعمیر و نگهداری وجود داشتند. این عوامل، سبب فروپاشی پل I-35W شدهاند[6].