فروریزش ساختمان هایی که با عث کشته شدن صدها و یا هزاران نفر از مردم میشود بسیار غم انگیز و ناراحت کننده است. همچنین این موضوع یکی از مسائل بسیار مهم در علوم مهندسی است. بنابراین پرداختن هر چه بیشتر به موضوع ایمنی در برابر اتفاقات پیش بینی نشده در طراحی ساختمان ها موضوعی بسیار مهم و حیاتی به نظر می رسد.
فروریزش ساختمان آلفرد پی مورا فدرال (Alfred P. Murrah Federal) در شهر اوکلاهاما و برج های مرکز تجارت جهانی در سال 2001 انگیزه های بسیار قوی برای جلوگیری از تکرار چنین حوادث ناگواری را ایجاد کرد. این موضوع برای مهندسین سازه به معنی کشف اتفاقات روی داده و همچنین انجام تحقیقات گسترده در باره ی چگونگی بهبود توانایی ساختمان ها برای مقاومت در برابر حملات تروریستی می باشد.
تقویت ساختمان های بلند در برابر انفجار
حمله تروریستی که به ساختمان مورا (Murrah building) صورت گرفت، به ما می آموزد که یک ساختمان می تواند پدیده ای را که خرابی پیش رونده (progressive collapse) نام دارد تجربه نماید، حتی اگر تعداد کمی از ستون ها دچار آسیب شده باشند. این ساختمان دارای 9 طبقه بود و سازه آن از نوع بتن مسلح بود. یک انفجار در کامیون حمل بار در مقابل ساختمان در تاریخ 19 آوریل سال 1995، قسمت های کلیدی سازه ساختمان را تضعیف کرد اما کل ساختمان را تخریب نکرد.
تنها تعداد کمی از ستون ها به دلیل انفجار فرو ریختند، اما همان طور که این ستون ها تخریب میشدند، ستون های تخریب نشده مجبور بودند تا بقیه بار ساختمان را تحمل کنند. هیچ یک از این ستون ها قادر به تحمل چنین بار اضاف های نبودند. و در نتیجه نیمی از ساختمان فرو ریخت. اگر چه قسمت بزرگی از ساختمان پابرجا ماند، اما 268 نفر از مردمی که در منطقه وقوع انفجار حضور داشتند جان باختند. یک ماه بعد از این حمله تروریستی، ما بقی ساختمان عمداً تخریب شد و در محل ساختمان بنای یادبود قربانیان حادثه احداث گردید.
در همین خصوص ببینید: آموزش etabs
ریزش برج تجارت جهانی در حادثه 11 سپتامبر
یک پدیده مشابه پشت فروریزش برج های مرکز تجارت جهانی در 11 سپتامبر 2001 که منجر به جان باختن 3000 نفر گردید وجود داشت. وقتی این برج ها در معرض حرارت بسیار بالای ناشی از سوختن سوخت هواپیما قرار گرفتند، ستون های فولادی در هر دو برج مقاومت خود را از دست دادند که این موضوع باعث تحمیل بار بسیار زیادی بر روی بقیه تکیه گاه های سازه شد.
تا زمان این حمله های تروریستی، اغلب ساختمان ها جهت مقابله با فروریزش کلی طراحی و ساخته شده بودند، اما درک مهندسین از خرابی پیش رونده ضعیف بود و این پدیده به ندرت مشاهده شده بود. تا این که در سال 2001، خرابی پیش رونده به عنوان یک تهدید کلیدی برای سازه ها شناخته شد. و ما دو راه اصلی و مهم برای کاهش احتمال وقوع و کاهش اثرات تخریبی آن را شناسایی کردیم : بهبود طراحی سازه ها برای مقاومت در برابر انفجار و مقاوم سازی خود مصالح ساخت و ساز.
استفاده از رویکرد محافظت در برابر زلزله
محققین روش های مختلفی برای مقاوم نگه داشتن ستون ها در زمانی که تحت اثر بار قرار گرفته و تغییر شکل داده اند یافته اند. این ویژگی، شکل پذیری نامیده میشود. شکل پذیری بالا می تواند احتمال خرابی پیش رونده را کاهش دهد. در زمان ساخت و ساز در مناطق زلزله خیز، این موضوع بسیار با اهمیت می باشد.
در واقع، برای سالها آیین نامه های ساختمانی مانند ASCE، AISC و ACI الزاماتی را فراهم نموده اند تا سازه ها به اندازه کافی شکل پذیری داشته باشند تا در برابر زلزله های مهم با احتمال وقوع یک دو هزارم در سال مقاومت کنند. این الزامات باید از فروریزش سازه در هنگام وقوع زلزله بزرگ جلوگیری کند. اما این کافی نیست که تنها این الزامات را رعایت کنید و انتظار داشته باشد که آنها از خرابی ناشی از حملات تروریستی جلوگیری کنند و یا آن را کاهش دهند. تاثیرات زمین لرزه بر روی ساختمانها بسیار متفاوت از اثرات ناشی از انفجار میباشد.
یک عنصر کلیدی که مهندسین سازه میبایست به آن توجه کنند موضوع نامعینی است : چگونه چندین تقویت کننده برای تیرها و ستون های کلیدی طراحی کنیم و بسازیم تا به عنوان مثال از دست دادن یک ستون خارجی بر اثر انفجار منجر به فروریزش کلی تمام سازه نگردد. استانداردهای کمی برای در نظر گرفتن نامعینی جهت بهبود مقاومت در برابر انفجار وجود دارد، اما موسسه ملی علوم ساختمان چندین دستورالعمل طراحی ارائه کرده است.
تقویت ساختمان از طریق تقویت بتن
مصالحی که در ساخت ساختمان ها استفاده میشوند بسیار مهم هستند. زمانی که دمای حریق به 400 درجه فارنهایت رسید، ستو نهای فولادی در برج های مرکز تجارت جهانی مقاومت خود را به سرعت از دست دادند. در حالیکه بتن در اثر این حرارت تغییرات فیزیکی و شیمیایی قابل توجهی را تجربه نمیکند، و حتی اکثر خصوصیات مکانیکی خود را حفظ می نماید. به عبارت دیگر، بتن تقریبا در برابر حرارت مقاوم است.
ساختمان مرکز تجارت جهانی جدید این مزایای بتن را به کار گرفته است. در هسته این ساختمان یک دیوار بتن مسلح عظیم با ضخامت سه فوت وجود دارد که در تمام ارتفاع ساختمان ادامه دارد. علاوه بر داشتن مقادیر زیاد میلگرد های ویژه طراحی شده، این دیوار ها از بتن با مقاومت بسیار بالا ساخته شده اند.
موضوع مرتبط: آموزش متره و برآورد
انفجار فشار بسیار زیادی تولید می کند . مقدار این فشار به بزرگی خود انفجار بستگی دارد، و این که انفجار در چه فاصله ای از سازه رخ داده باشد. این فشار می تواند منجر به تنش بسیار زیاد در بتن شود و در صورتی که بتن به اندازه کافی مقاوم نباشد بر اثر این فشار خرد خواهد شد.
بتن معمولی می تواند در برابر 3000 تا 6000 پوند نیروی فشاری در هر اینچ مربع مقاومت کند. (psi)، بتن استفاده شده برای مرکز تجارت جهانی جدید 12000 psi مقاومت فشاری دارد. با استفاده از علم مواد برای متراکم کردن ذرات در بتن، مقاومت بتن به بیش از 30000 psi افزایش یافته است.
تقویت آرماتور
در حالی که بتن مسلح قدیمی شامل شبکه ای از میلگرد های فولادی جاگذاری شده در اعضای سازه ای هستند، در سال های اخیر پیشرفت های بسیاری به همراه داشته اند. برای تقویت مقاومت بتن و مقاومت در برابر انفجار، میکروفایبر های فولادی سوزن شکل با مقاومت بالا به بتن اضافه شده اند. میلیون ها از این میکروفایبر ها به بتن چسبیده اند و از گسترش هرگونه ترکی که ممکن است بر اثر انفجار و یا دیگر نیروها ایجاد شوند، جلوگیری می کنند.
این نوع مخلوط از فولاد و بتن فوق العاده قوی و بسیار شکل پذیر است. تحقیقات نشان داده است که این نوع بتن مسلح در برابر خرابی ناشی از انفجار بسیار مقاوم است. در نتیجه، ما میتوانیم انتظار داشته باشیم طراحان و سازندگان بیشتری برای مقاوم نمودن ساختمانهای خود در برابر حملات تروریستی از این نوع مواد استفاده کنند.
محصول مرتبط: آموزش نقشه کشی ساختمان در اتوکد
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.