بررسی اثر سیستم سازه ای بر پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده ناشی از حذف ستون ها در ساختمان های بتن مسلح

خرابی پیش رونده پدیده ای خاص در سازه ها است که در آن کل سازه و یا بخشی از آن به علت بروز آسیب یا گسیختگی موضعی در قسمت محدودی از سازه خراب می گردد. در این پدیده، خرابی اغلب به علت یک حادثه مانند انفجار در سازه شروع شده و سپس به دلایلی نظیر عدم بازتوزیع مناسب نیروها بین سایر اعضای سازه ای به دیگر بخش های سازه نیز پیش روی می نماید. در سال های اخیر مطالعه بر روی این پدیده به طور روزافزون مورد توجه قرار گرفته و تحقیقات زیادی از جنبه های مختلف بر روی این موضوع انجام شده است. یکی از حوزه های مورد مطالعه در این زمینه، بررسی اثر سیستم سازه ای بر پتانسیل وقوع خرابی پیش رونده در ساختمان ها است. یکی از متداول ترین انواع سازه های ساختمانی، ساختمان های بتن مسلح می باشد که در کشور ما نیز به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. در این ساختمان ها انواع مختلفی از سیستم های سازه ای نظیر "قاب های خمشی بتنی"، "سیستم های دوگانه قاب خمشی بتنی همراه با دیوارهای برشی بتنی" و غیره به کار برده می شود. انتخاب یک سیستم سازه ای مناسب و نیز اقتصادی برای داشتن ایمنی بیشتر در مقابل پدیده خرابی پیش رونده مستلزم داشتن دانش کافی از رفتار این سیستم ها در برابر این پدیده خواهد بود. مساله ای که این مقاله به دنبال آن است، رسیدن به درک مناسب از رفتار انواع سیستم های سازه ای ساختمان های بتن مسلح در برابر پدیده خرابی پیش رونده و مقایسه این سیستم ها با یکدیگر می باشد. در این راستا پس از مرور ادبیات فنی در حوزه خرابی پیش رونده و بررسی ضوابط آیین نامه های موجود در این خصوص، مدل سازی های عددی لازم برای انجام مطالعات مورد نظر انجام پذیرفته است. مدل های عددی شامل قاب های 3، 7 و 10 طبقه بتنی در سه حالت "قاب خمشی متوسط بتنی"، "قاب خمشی ویژه بتنی" و "قاب خمشی متوسط بتنی همراه با دیوار برشی متوسط بتنی" بوده است. بارگذاری و طراحی این قاب ها نیز در دو حالت با و بدون در نظر گرفتن ضوابط مربوط به کنترل خرابی پیش رونده انجام پذیرفته است. در حالت طراحی سازه ها با هدف پیش گیری از وقوع خرابی پیش رونده از ضوابط آیین نامه UFC-4-023-03 استفاده شده و این سازه ها  تحت حالات مختلف حذف ستون مورد ارزیابی قرار گرفته اند. در نهایت ضوابط مربوط به تحلیل های خطی و غیرخطی این آیین نامه نیز با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که "قاب های خمشی بتنی متوسط" نسبت به سایر سیستم های سازه ای بتنی مورد بررسی در این مقاله، از نظر اقتصادی و نیز تحمل بارهای ناشی از حذف ستون رفتار بهتری از خود بروز می دهند. همچنین در سازه های مورد بررسی مشخص شده است که در آیین نامه UFC-4-023-03، ضوابط مربوط به تحلیل های غیرخطی حاشیه امنیت بالاتری را نسبت به تحلیل های خطی در نظر می گیرند.