تحلیل مکانیزم خرابی پیش رونده با حذف ناگهانی ستون بر اثر ضربه در سازه های قاب خمشی متوسط بتنی با استفاده از مدل شکست ترد

خرابی پیش رونده به دنبال حوادث ناگهانی باعث آسیب جزئی یا کلی سازه، می شود. عدم توانایی اعضای مجاور عضو آسیب دیده در بازتوزیع اضافه بار ناشی از حذف عضو باعث می شود خرابی به صورت زنجیروار در جهت عمودی و افقی گسترش یابد تا این که به خرابی موضعی گسترده یا کلی سازه منتج شود. وجود مسیرهای بار جایگزین برای انتقال اضافه بار ناشی از حذف عضو اهمیت ویژه ای دارد. بنابراین از جمله روش های متداول آیین نامه ای در تحلیل خرابی پیش رونده روش مسیر بار جایگزین است؛ در این پژوهش چگونگی وقوع خرابی پیش رونده در قاب های خمشی بتن مسلح با استفاده از روش تحلیل مسیر بار جایگزین و نحوه شکل گیری عملکرد زنجیرهای به منظور انتقال اضافه بار ایجاد شده بر اثر حذف عضو کلیدی، بررسی شده است. با بررسی جابه جایی قائم در محل عضو محذوف تحت سناریوهای متفاوت حذف عضو و دوران انتهای تیرهای مجاور عضو آسیب دیده ملاحظه شد که پتانسیل خرابی پیش رونده در قاب ها وابسته به محل قرارگیری ستون یا عضو محذوف است. پتانسیل خرابی بر اثر حذف ستون گوشه چه در طبقات بالا و چه در طبقات پایینی زیاد است و جابه جایی بیشتری ایجاد می کند؛ همچنین اگر ستون یا عضو کلیدی در طبقات بالاتر حذف شود مقدار جابه جایی بیشتر خواهد بود که دلیل آن وجود مسیرهای بار جایگزین کمتر است. به عبارت دیگر اعضای کمتری در جذب انرژی جنبشی ناشی از حذف عضو دخیل می شوند. وجود نامنظمی در ساختار سازه باعث توزیع غیر یکسان نیرو در اعضای باقیمانده و پاسخ های سازه ای شدیدتر نسبت به حذف عضو کلیدی می شود. خرابی پیش رونده بارهایی هستند که در طراحی سازه ها از آن استفاده می شود، به گونه ای که خرابی نهایی تناسبی با خرابی اولیه ندارد. بارهای غیرعادی به طور معمول در نظر گرفته نمی شوند اما در صورت وارد آمدن به سازه باعث خرابی کل سازه و یا قسمت های زیادی از آن می شوند. در چند دهه گذشته موارد بسیاری از خرابی کلی یا موضعی سازه ها بر اثر بارهای غیر عادی چون آتش سوزی، ضربه و انفجار دیده شده است. در این پژوهش رفتار ترک خوردگی و پاسخ غیر خطی سازه های بتنی تحت بارگذاری با استفاده از مدل Brittle Cracking مورد بررسی عددی قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه تحلیل تاثیر پارامترهای کلیدی مصالح و شرایط مدل سازی بر الگوی تشکیل و گسترش ترک ها، ظرفیت باربری و رفتار کلی سازه می باشد. در مدل مورد استفاده بتن تا پیش از رسیدن به مقاومت کششی به صورت الاستیک خطی رفتار کرده و پس از آن ترک خوردگی در نواحی با تنش کششی بالا آغاز می شود. سپس با توسعه ترک ها، کاهش سختی در نواحی آسیب دیده رخ داده و رفتار غیر خطی سازه شکل می گیرد. در این راستا پارامترهایی نظیر مقاومت کششی، مدول الاستیسیته، ضریب انتقال برش Shear Retention، چگالی مصالح و اندازه مش به عنوان عوامل موثر در تحلیل در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش مقاومت کششی و مدول الاستیسیته موجب تاخیر در شروع ترک، افزایش ظرفیت باربری و کاهش تغییر شکل ها می شود. همچنین افزایش ضریب Shear Retention باعث بهبود انتقال تنش در نواحی ترک خورده و افزایش پایداری پس از ترک خوردگی می گردد.

کلیدواژه ها:

خرابی پیش رونده ، حافظه برشی ، شکست ترد بتن ، مدل رانکین ، روش اجزای محدود ، آباکوس