فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                    صفحه

 

1  فصل اول:. مقدمه

1-1      کلیات.. 1

1-1-1………………………………………………………………………….. شرح و بیان مساله پژوهشی.. 1

1-1-2………………………………………………………………………………………… اهمیت و ارزش تحقیق.. 3

1-1-3………………………………………………………………………………………… كاربرد نتایج تحقیق.. 3

1-1-4……………………………………………………………………………………………………………. اهداف تحقیق.. 4

1-1-5……………………………………………………………………….. فرضیه‌ها و سوال های تحقیق.. 4

1-2      پیشینه و تاریخچه موضوع تحقیق.. 5

1-2-1………………………………………………………………………….. جمع بندی از بررسی منابع.. 12

1-3     مفاهیم و تعاریف . 12

1-3-1………………………………………………………………………………………………………………………….. بیابان.. 12

1-3-2…………………………………………………………………………………………………………. انواع بیابان.. 14

1-3-3………………………………………………………………………….. بیابان های جهان و ایران.. 14

1-3-4……………………………………………………………………………………………………………. بیابان زایی.. 15

1-3-5……………………………………………………………. فرایندها و عوامل بیابان زایی.. 16

1-3-6…………………………………………………………………………………………………………. بیابان زدایی.. 18

1-3-7……………………………………….. مدل ها و روش های مطالعه بیابان زایی.. 18

1-3-7-2…………………………………………………… مدلهای ارائه شده در سطح جهانی.. 19

1-3-7-2-1          مدل FAO-UNEP. 19

1-3-7-2-2          روش ارزیابی بیابان زایی موسسه تحقیقات بیابانی ترکمنستان   20

1-3-7-2-3          مدل مدالوس.. 21

1-3-7-2-4          مدل گلاسود.. 22

1-3-7-2-5          مدل ESAs. 22

1-3-7-2-6          مدل LADA.. 23

1-3-7-2-7          پروژه ارزیابی بیابان زاییDesert links. 24

1-3-7-2-8          روش MEDACTION.. 24

1-3-7-3…………………………………………………………. مدلهای ارائه شده در سطح ملی.. 25

1-3-7-3-1          مدل ICD.. 25

1-3-7-3-2          روش IMDPA.. 26

1-3-7-3-3          طرح بیابان زایی.. 27

1-3-7-4 جمع بندی از بررسی مدل ها و روش های مطالعه بیابان زایی   28

 

عنوان                                                                                                                                   صفحه

 

2  فصل دوم: مواد و روش ها

2-1      مقدمه.. 29

2-2      موقعیت جغرافیایی.. 29

2-3      موقعیت و ویژگی های ژئومورفولوژی.. 30

2-3-2………………………………………………………………………………………………………………….. سطوح ارضی.. 32

2-3-3…………………………………………………………………. چشم اندازها و واحدهای فرمی.. 33

2-3-4……………………………………………………………………………………………… فرایند ژئومورفیک.. 36

2-4      موقعیت و ویژگی های زمین شناسی.. 37

2-4-2…………………………………………………………………………………………………………. مورفوتکتونیک.. 38

2-4-3……………………………………………………………. رخساره های ارضی و مواد مادری.. 41

2-5      موقعیت و ویژگی های هیدرولوژی.. 43

2-6      موقعیت و ویژگی های اقلیمی.. 47

2-7      مراحل عمده روش انجام کار.. 53

2-8      پایش وضعیت بیابان زایی.. 55

2-9      شاخص های اکوژئومورفولوژی موثر و لایه های رقومی آنها.. 56

2-9-1……………………………………………………………………………….. شاخص های ژئومورفولوژی.. 57

2-9-1-2………………………………………………………………………………………………… طبقات ارتفاعی.. 57

2-9-1-3…………………………………………………………………………………………………………………………….. شیب.. 59

2-9-1-4………………………………………………………………………………………………………………….. جهت شیب.. 60

2-9-1-5……………………………………………………………………………………… واحدهای ژئومورفیک.. 61

2-9-1-6………………………………………………………………………………………………………………. جنس مواد.. 63

2-9-1-7…………………………………………………………………………………………………………………….. فرسایش.. 65

2-9-2………………………………………………………………………………………………… شاخص های اقلیمی.. 66

 

2-9-2-2…………………………………………………………………………………………………………………………….. دما.. 67

2-9-2-3………………………………………………………………………………………………………………………….. بارش.. 69

2-9-2-4…………………………………………………………………………………………………………. رطوبت نسبی.. 72

2-9-2-5…………………………………………………………………………….. تبخیر و تعرق پتانسیل.. 74

2-9-2-6……………………………………………………………………………………………………. وضعیت اقلیمی.. 76

2-9-2-7………………………………………………………………………………………………… وضعیت خشکسالی.. 78

2-9-2-8……………………………………………………………………………………………………. ساعات آفتابی.. 80

2-9-2-9…………………………………………………………………………….. حداکثر سرعت باد غالب.. 81

2-9-3………………………………………………………………………………………… پارامترهای اکولوژی.. 82

2-9-3-2……………………………………………………………………………………………………. عوامل انسانی.. 83

2-9-3-2-1          تراکم جمعیت.. 84

عنوان                                                                                                                                    صفحه

 

2-9-3-2-2          تراکم مراکز انسانی.. 86

2-9-3-2-3          کاربری اراضی.. 87

2-9-3-3………………………………………………………………………………………………… اکولوژی گیاهی.. 89

2-9-3-3-1          تراکم پوشش گیاهی.. 89

2-9-3-3-2          تیپ گیاهی.. 91

2-10   پایگاه داده.. 93

2-11   تعیین وزن پارامترها و روش های مدل سازی.. 95

2-12   اعتبارسنجی مدل ها و ارزیابی عملکرد نقشه های پهنه بندی   95

 

3  فصل سوم: یافته ها و نتایج

3-1      مقدمه.. 97

3-2         پایش وضعیت بیابان زایی.. 97

3-3      مدل سازی ژئومورفولوژی.. 107

3-4      مدل سازی اقلیمی.. 112

3-5      مدل سازی اکولوژیکی.. 117

3-6      مدل تلفیقی بیابان زایی به روش گام به گام.. 122

3-7      مدل سازی بیابان زایی به روش یک جا.. 125

3-8      آزمون میدانی نتایج مدل ها.. 128

 

4  فصل چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادات

4-1      بحث و نتیجه گیری.. 133

4-2      آزمون فرضیات و پاسخگویی به سوالات.. 136

4-3      پیشنهادات.. 137

منابع و مآخذ….. 139

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                     صفحه

 

شکل (1-1): مهمترین فرایندهای بیابان زایی از دیدگاه فائو- یونیپ   17

شکل (1-2): مهترین عوامل موثر در بیابان زایی.. 18

شکل (1-3): مراحل مختلف و چگونگی انجام طرح بیابان زایی.. 28

شکل (2-1): موقعیت جغرافیایی منطقه مطالعاتی.. 30

شکل (2-2): موقعیت کویر حاج علی قلی در کلان سطوح ژئومورفیک ایران   31

شکل (2-3): موقعیت کویر حاج علی قلی در نقشه کلان واحدهای ارتفاعات و ناهمواریهای ایران.. 31

شکل (2-4): نقشه سطوح ارضی حوضه آبی کویر حاج علی قلی.. 32

شکل (2-5): بلوک دیاگرام رابطه زمین شناسی و ژئومورفولوژی چاله دامغان    35

شکل (2-6): نقشه ژئومورفولوژی حوضه آبی کویر حاج علی قلی.. 36

شکل (2-7): موقعیت کویر حاج علی قلی در کلان واحدهای رسوبی- ساختاری ایران   38

شکل (2-8): نقشه تکتونیک گسلی حوضه آبخیز دامغان.. 41

شکل (2-9): رخسارههای زمینشناسی حوضه آبی کویر حاج علی قلی.. 43

شکل (2-10): موقعیت هیدرولوژیکی حوضه آبی کویر حاج علی قلی.. 44

شکل (2-11): شواهد تراسهای دریاچه ای کویر حاج علیقلی.. 45

شکل (2-12): بلوک دیاگرام سطح فعلی کویر حاج علی قلی نسبت به ارتفاعات اطراف   46

شکل (2-13): آبراهه های حوضه آبی کویر حاج علی قلی.. 47

شکل (2-14): موقعیت اقلیمی حوضه آبی کویر حاج علی قلی.. 48

شکل (2-15): نمودار مقادیر مولفه های درجه حرارت در ایستگاه دامغان   50

شکل (2-16): نمودار مقادیر مولفه های بارندگی در ایستگاه دامغان   50

شکل (2-17): نمودار مقادیر مولفه های رطوبت نسبی ایستگاه دامغان   51

شکل (2-18): نمودار حداکثر سرعت باد غالب ایستگاه دامغان.. 51

شکل (2-19): گلباد ایستگاه دامغان.. 52

شکل (2-20): نمودار مجموع ماهیانه ساعات آفتابی ایستگاه دامغان   53

شکل (2-21): پروسه و مراحل عمده روش انجام کار پژوهش حاضر.. 54

شکل (2-22): مراحل اجرایی روش پایش بیابان زایی منطقه.. 56

شکل (2-23): نقشه طبقات ارتفاعی در منطقه مطالعاتی.. 58

شکل (2-24): مساحت طبقات ارتفاعی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   58

شکل (2-25): نقشه شیب منطقه مطالعاتی.. 59

شکل (2-26): مساحت طبقات شیب و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   60

شکل (2-27): نقشه جهت شیب در منطقه مطالعاتی.. 61

شکل (2-28): مساحت طبقات جهت شیب و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   61

شکل (2-29): نقشه واحدهای ژئومورفیک منطقه مطالعاتی.. 63

شکل (2-30): مساحت طبقات واحدهای ژئومورفیک و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   63

عنوان                                                                                                                                     صفحه

 

شکل (2-31): نقشه لیتولوژی منطقه مطالعاتی.. 64

شکل (2-32): مساحت طبقات لیتولوژی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   64

شکل (2-33): نقشه کلاس های فرسایشی منطقه مطالعاتی.. 65

شکل (2-34): مساحت کلاس های فرسایشی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   66

شکل (2-35): رابطه خطی معکوس بین ارتفاع و دما.. 68

شکل (2-36): نقشه هم دمای منطقه مطالعاتی.. 69

شکل (2-37): مساحت کلاس های دمایی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   69

شکل (2-38): رابطه خطی مستقیم بین ارتفاع و بارش.. 70

شکل (2-39): نقشه هم بارش منطقه مطالعاتی.. 71

شکل (2-40): مساحت کلاس های بارشی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   71

شکل (2-41): رابطه خطی معکوس بین دما و رطوبت نسبی.. 72

شکل (2-42): نقشه رطوبت نسبی منطقه مطالعاتی.. 73

شکل (2-43): مساحت کلاس های رطوبت نسبی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   73

شکل (2-44): رابطه خطی مستقیم بین دما و تبخیروتعرق.. 74

شکل (2-45): نقشه تبخیروتعرق پتانسیل منطقه مطالعاتی.. 75

شکل (2-46): مساحت کلاس های تبخیروتعرق پتانسیل و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه.. 75

شکل (2-47): نقشه وضعیت اقلیمی منطقه مطالعاتی به روش دومارتن   77

شکل (2-48): مساحت کلاس های وضعیت اقلیمی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   77

شکل (2-49): نقشه وضعیت خشکسالی منطقه مطالعاتی بر مبنای روش SPI  79

شکل (2-50): مساحت کلاس های خشکسالی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه   79

شکل (2-51): نقشه تعداد ساعات آفتابی منطقه مطالعاتی.. 80

شکل (2-52): مساحت کلاس های تعداد ساعات آفتابی و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه.. 81

شکل (2-53): نقشه حداکثر سرعت باد غالب منطقه مطالعاتی.. 82

شکل (2-54): مساحت کلاس های حداکثر سرعت باد غالب و مقدار بیابان زایی رخداده در هر طبقه.. 82

شکل (2-55): نقشه تراکم جمعیت منطقه مطالعاتی براساس آمار سال 1385   85

شکل (2-56): نمودار مساحت کلاسهای عامل تراکم جمعیت در حوضه مطالعاتی   85

شکل (2-57): نقشه تراکم مراکز انسانی منطقه مطالعاتی.. 86

شکل (2-58): نمودار مساحت کلاسهای عامل تراکم مراکز انسانی در حوضه مطالعاتی   87

شکل (2-59): نقشه کاربری اراضی منطقه مطالعاتی.. 88

شکل (2-60): نمودار مساحت کلاسهای عامل کاربری اراضی در حوضه مطالعاتی   88

شکل (2-61): نقشه تراکم پوشش گیاهی منطقه مطالعاتی.. 90

شکل (2-62): نمودار مساحت طبقات عامل تراکم پوشش گیاهی در حوضه مطالعاتی   91

شکل (2-63): نقشه عامل تیپ پوشش گیاهی منطقه مطالعاتی.. 92

شکل (2-64): نمودار مساحت طبقات عامل تیپ پوشش گیاهی در حوضه مطالعاتی   92

عنوان                                                                                                                                    صفحه

 

شکل (3-1): نقشه تحلیل مولفه مبنا تصویر سال 1987.. 98

شکل (3-2): نقشه تحلیل مولفه مبنا تصویر سال 2006.. 99

شکل (3-3): نقشه تفاضلی تحلیل مولفه مبنا.. 99

شکل (3-4): نقشه تسلدکپ تصویر سال 1987.. 100

شکل (3-5): نقشه تسلدکپ تصویر سال 2006.. 100

شکل (3-6): نقشه تفاضلی تابع تسلدکپ.. 101

شکل (3-7): نقشه شوری سال 1987 براساس رابطه (4-1) ………………………………………………………………………..102

شکل (3-8): نقشه شوری سال 2006 براساس رابطه (4-1) ………………………………………………………………………. 102

شکل (3-9): نقشه تفاضلی شوری خاک براساس رابطه (4-1) …………………………………………………………………… 103

شکل (3-10): نقشه شوری سال 1987 براساس رابطه (4-2) ……………………………………………………………………. 103

شکل (3-11): نقشه شوری سال 2006 براساس رابطه (4-2) ……………………………………………………………………. 104

شکل (3-12): نقشه تفاضلی شوری خاک براساس رابطه (4-2) ………………………………………………………………… 104

شکل (3-13): نقشه شوری سال 1987 براساس رابطه (4-3) ……………………………………………………………………. 105

شکل (3-14): نقشه شوری سال 2006 براساس رابطه (4-3) ……………………………………………………………………. 105

شکل (3-15): نقشه تفاضلی شوری خاک براساس رابطه (4-3) ………………………………………………………………… 106

شکل (3-16): نقشه نهایی بیابان زایی حوضه آبی کویر حاج علی قلی   107

شکل (3-17): مدلسازی ژئومورفولوژیکی رخداد بیابان زایی در حوضه آبی کویر حاج علی قلی   110

شکل (3-18): مساحت طبقات وضعیت بیابان زایی حوضه مطالعاتی براساس مدل ژئومورفولوژیکی.. 111

شکل (3-19): نتایج حاصل از اعتبارسنجی نقشه پهنه بندی مدل ژئومورفولوژی   112

شکل (3-20): پهنه های تخریب اراضی کویر حاج علی قلی براساس مدل اقلیمی   115

شکل (3-21): مساحت طبقات وضعیت بیابان زایی حوضه مطالعاتی براساس مدل اقلیمی   115

شکل (3-22): نتایج حاصل از اعتبارسنجی نقشه پهنه بندی مدل اقلیمی   116

شکل (3-23): پهنه های تخریب اراضی کویر حاج علی قلی براساس مدل اکولوژی   120

شکل (3-24): مساحت طبقات وضعیت بیابان زایی حوضه مطالعاتی براساس مدل اکولوژی   120

شکل (3-25): نتایج حاصل از اعتبارسنجی نقشه پهنه بندی مدل اکولوژی   121

شکل (3-26): پهنه های تخریب اراضی کویر حاج علی قلی براساس مدل نهایی   123

شکل (3-27): مساحت طبقات وضعیت بیابان زایی حوضه مطالعاتی براساس مدل نهایی   123

شکل (3-28): نتایج حاصل از اعتبارسنجی نقشه پهنه بندی مدل نهایی   124

شکل (3-29): پهنه های تخریب اراضی کویر حاج علی قلی براساس مدل اینتر   127

شکل (3-30): مساحت طبقات وضعیت بیابان زایی حوضه مطالعاتی براساس مدل اینتر   127

شکل (3-31): نتایج حاصل از اعتبارسنجی نقشه پهنه بندی مدل اینتر   128

شکل (3-32): موقعیت سایتهای نمونه برداری و تصاویر تهیه شده از وضعیت بیابان زایی آنها.. 131

 

 

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                                     صفحه

 

جدول (1-1): معرفی اجمالی مدلهای مطالعه بیابان زایی در سطح جهانی   19

جدول (1-2): معرفی اجمالی مدل های مطالعه بیابان زایی در سطح ملی   19

جدول (2-1): جدول راهنمای تألیفی نقشه ژئومورفولوژی منطقه مورد مطالعه   37

جدول (2-2): گسل های موثر در زمین ساخت حوضه آبی کویر حاج علی قلی   39

جدول (2-3): مقادیر عناصر اقلیمی ایستگاه دامغان از بدو تاسیس تا 1391   49

جدول (2-4): شاخص های ژئومورفولوژی مورد استفاده در این پژوهش   57

جدول (2-5): مشخصات و آمار اقلیمی ایستگاه های هواشناسی موجود در منطقه   67

جدول (2-6): شاخص طبقه بندی اقلیمی دومارتون.. 76

جدول (2-7): درجهبندی شدت و احتمال وقوع شاخص SPI. 78

جدول (2-8): شاخص های اکولوژی مورد استفاده در این پژوهش.. 83

جدول (2-9): مراکز سکونتی و تعداد نفرات جمعیت آنها براساس سرشماری سال 1385   84

جدول (2-10): ارتباط بین ارزش عددی پیکسلهای تصویر خروج حاصل از NDVI و پوشش گیاهی   90

جدول (2-11): آمار توصیفی کلاسهای بیابان زایی و پارامترهای اکوژئومورفولوژی   93

جدول (2-12): پایگاه دادهی رقومی براساس مقدار واقعی متوسط پارامترهای کمّی   94

جدول (3-1): ارزیابی دقت توابع پایش تغییرات بیابان زایی.. 106

جدول (3-2): نتایج حاصل از آنالیز رگرسیون بین مناطق بیابان زایی و طبقات عوامل موثر.. 108

جدول (3-3): نتایج اعتبار سنجی مدل ژئومورفولوژی.. 110

جدول (3-4): نتایج حاصل از ارزیابی دقت نقشه پهنه بندی رخداد بیابان زایی در کویر حاج علی قلی.. 111

جدول (3-5): نتایج حاصل از آنالیز رگرسیون بین مناطق بیابان زایی و طبقات عوامل اقلیمی.. 113

جدول (3-6): نتایج اعتبار سنجی مدل اقلیمی.. 115

جدول (3-7): نتایج ارزیابی دقت پهنه بندی بیابان زایی در کویر حاج علی قلی براساس مدل اقلیمی.. 116

جدول (3-8): نتایج حاصل از آنالیز رگرسیون بین مناطق بیابان زایی و طبقات پارامترهای اکولوژی.. 117

جدول (3-9): نتایج اعتبار سنجی مدل اکولوژی.. 119

جدول (3-10) نتایج ارزیابی دقت پهنه بندی بیابان زایی در کویر حاج علی قلی براساس مدل اکولوژی.. 121

جدول (3-11): نتایج اعتبار سنجی مدل تلفیقی بیابان زایی به روش گام به گام   122

جدول (3-12): نتایج ارزیابی دقت نقشه پهنه بندی بیابان زایی براساس مدل تلفیقی …………………… 124

جدول (3-13): مقادیر ضرایب پارامترهای مدل یک جا.. 125

جدول (3-14): نتایج اعتبار سنجی مدل یک جا.. 126

جدول (3-15): نتایج ارزیابی دقت پهنهبندی بیابان زایی در کویر حاج علی قلی براساس مدل یک جا.. 127

جدول (3-16): نتایج انطباق و مقایسه وضعیت بیابان زایی مشاهده شده با وضعیت های پیش بینی شده.. 132

 

 

 

 

 

 

 

1          فصل اول

مقدمه

 

 

 

 

1-1         کلیات

حدود 40% از وسعت کره زمین را مناطق خشک و نیمه­خشک در برگرفته­اند که 70% این مناطق بر اساس مطالعات انجام شده توسط یونپ (1992) تحت تاثیر معضل بیابان زایی قرار دارند (Veron et al., 2006: 751). بیابان یک بیوم (سرزمین) یا یک‌نوع اکوسیستم زوال یافته است که استعداد تولید طبیعی گیاه (بیوماس) در آن کاهش یافته و یا به کلی از بین رفته است. این فرایند نه تنها به عوامل اقلیمی، بلکه به عوامل محیطی نظیر ساختمان زمین­ شناسی، توپوگرافی، منابع آب و خاک و دخالت انسان در محیط نیز بستگی دارد (FAO/UNEP, 1984). نواحی بیابانی از لحاظ اکولوژی گیاهی و جانوری محدودیت‌هایی را در بر داشته و یا حتی فاقد حیات می­باشد (معیری، 1390: 54). بیابان زایی به عنوان یکی از خطرات زیست محیطی، بخش عمده­ای از جهان را تحت تاثیر خود قرار داده و مجامع علمی به طور گسترده­ای در جهت یافتن راه درمانی برای آن می­باشند. پایش پویایی و علل بیابان زایی برای ارائه دستورالعمل­های مهم جهت استراتژی­ های کنترل بیابان زایی و برنامه ­ریزی منطقی استفاده از زمین در مناطق خشک و نیمه خشک ضروری است. هدف از این پژوهش مدلسازی اکوژئومورفولوژی رفتار بیابان در محدوده حوضه آبی کویر حاج علی قلی می باشد. لذا در این بخش کلیات تحقیق از قبیل تشریح موضوع و مسئله پژوهشی، اهداف، فرضیات و پرسش ها، کاربرد نتایج تحقیق، اهمیت و ارزش تحقیق، و پیشینه آن نیز تشرح شده است.

1-1-1       شرح و بیان مساله پژوهشی

رخداد مسائل زیست محیطی و اتلاف منابع طبیعی از جمله علل ایجاد راهکارهای مدیریت ریسک و بحران محیط زیست هستند (موسوی و همکاران، 1391: 105). روند روزافزون تخریب منابع طبیعی در بسیاری از نقاط جهان، تهدیدی جدی برای بشریت محسوب می­ شود. بیابان زایی به عنوان یکی از مظاهر این تخریب، بسیاری از کشورهای درحال توسعه و توسعه­یافته را تحت تاثیر قرار داده، و پس از دو چالش تغییراقلیم و کمبود آب شیرین، به عنوان سومین چالش زیست محیطی قرن21 معرفی شده است (Hou´erou, 1996). براساس تحقیقات انجام یافته توسط فائو- یونپ (2001)، بیش از یکصد کشور جهان و بیش از 33 درصد از سطح اراضی زمین تحت تاثیر تخریب اراضی و بیابان زایی قرار دارند. همچنین در حدود 73 درصد از مراتع در مناطق خشک به همراه 47 درصد از اراضی کشاورزی دیم حاشیه مناطق خشک در معرض تخریب قرار دارند (زهتابیان و رفیعی امام: 1382: 121).

بیابان زایی کاهش توان اکولوژیکی و بیولوژیک زمین بوده که به صورت طبیعی و مصنوعی رخ می­دهد (اکبری و همکاران، 1390: 398). این پدیده در کشور ایران که دارای پتانسیل بالای بیابان زایی می­باشد از شدت بالایی برخوردار است. لذا مقابله با آن از اهم برنامه ­های منطقه­ای و ملی می­باشد. در این زمینه می­توان با ارائه راهکارها و روش های مدیریتی مناسب از شدت این پدیده کاست و یا از پیشروی آن جلوگیری به عمل آورد. در این راه شناخت فرایندهای بیابان زایی، عوامل به وجود آورنده و تشدید کننده آن و آگاهی از شدت و ضعف این فرایند، امری مهم و ضروری است که باید مورد ارزیابی و بررسی قرار گیرد (زهتابیان و همکاران، 1387: 163).

در این راستا عوامل موثر بر پدیده بیابان­زای را می­توان به دو دسته عوامل طبیعی و انسانی تقسیم نمود. عوامل طبیعی موثر در بیابان زایی ریشه در تاریخ زمین­ شناسی یک منطقه داشته و از زمان خلقت، طبیعت را به صورت ذاتی دگرگون کرده است، خشکسالی­های پی در پی نیز این امر را تقویت می­كند. در دهه­های اخیر تحت تاثیر دخالت­های گسترده انسان در طبیعت، شتاب بیابان زایی نه تنها در این اراضی، بلکه در سایر بیومها افزایش یافته و جوامع را تحت تاثیر قرار داده است. مدیریت ضعیف زمین و افزایش جمعیت از جمله دیگر عوامل انسانی هستند که موجب بالارفتن سطح میزان آبیاری، برداشت نادرست و یا برداشت بیش از اندازه­ محصول و افزایش تعداد دام می­شوند. این وقایع زمین و خاک را دگرگون می­ کنند، منابع را کاهش می­ دهند و امکان بیابان زایی را بالا می­برند (Mainguet, 1991; Zhu and Chen, 1994; Wu, 2002; Luo, 2003; Qi et al., 2012: 37).

ژئومورفولوژی یک نقش اساسی در کنترل فرایندهای اکوسیستم بازی می­ کند و در عوض اکوسیستم نیز می ­تواند تاثیر عمیقی بر روی اشکال و فرایندهای ژئومورفیک داشته باشد (Penschler et al., 2007: 1). یک چالشی که برای مدت طولانی به صورت ایستا در ژئومورفولوژی وجود داشته این است که چگونه می­توان جریان ماده و انرژی و عملکرد آن در سطوح مختلف سازمان­های زمینی را تشریح نمود، و همچنین اینکه چگونه می­توان پویایی لندفرم­های ژئومورفیک که منتج شده از این فرایند هستند را پیش ­بینی کرد (Corenblit et al., 2011: 308). صرف نظر از فرایندهای درونی و بیرونی، عوارض ژئومورفیک و پویایی آنها می ­تواند جلوه منحصر به فردی از فرایندهای اکولوژیک و حتی تعامل بین عوامل اکولوژیکی و ژئومورفولوژیکی باشد. روند تحول و تکامل بیابان در حقیقت وابستگی بالایی به پسخوراندهای پیچیده­ بین اجزای بیولوژیک و فیزیکی موجود در آن دارد، که از بین آنها می­توان تعامل بین فرم و فرایندهای ژئومورفیک و پوشش گیاهی را به عنوان یک عامل مهم نام برد. بطوریکه روند تحول بیابان را می­توان با بهره گرفتن از تعیین نقش مجزا و مشترک عوامل اکوژئومورفولوژیکی و تعامل بین آنها و مدل­سازی ارت

شکل2-1) مدلی از مقطع عرضی روسازی ماندگار [2]
روش طراحی روسازی های ماندگار یا با عمر بالا به استراتژی متفاوتی از كارهایی كه معمولاً در گذشته انجام می شد، نیاز دارد. طراحی مكانیستیك-تجربی باید بر روابط بین مشاهدات عملكردی روسازی ، مقیاسی از ترافیک موجود، بعضی شاخص های عمده در كیفیت مصالح مانند ضرایب سازه ای و ضخامت لایه ها تكیه كند. در یک سطح از كیفیت مصالح، ضخامت روسازی با افزایش ترافیك، افزایش می یابد. اگرچه این نكته وجود دارد كه روسازی با ضخامت بیشتر، برای بارهای سنگین مورد انتظار مناسب است و هرضخامت روسازی اضافی در مقطع عرضی روكش های معمولی، هزینه های غیر ضروری به همراه دارد. از دیدگاه اقتصادی غیر معقول است كه از منابع برگشت ناپذیر استفاده بیش از حد شود.[2]
2-3) فواید روسازی ماندگار از زبان متخصصین و اعضای انجمنهای آسفالت در دنیا
New comb می گوید: یكی از فواید روسازی ماندگار هزینه چرخه عمر پایین تر آن است. روسازی ماندگار هزینه چرخه عمر پایین تری نسبت به روسازی های آسفالتی معمولی یا روسازی های بتنی دارد. [16]
Mark Buncher ، رئیس انجمن مهندسی در انستیتو آسفالت، در این زمینه می گوید: «ساخت روسازی ماندگار ممكن است مختصراً هزینه اولیه بالاتری در برابر یک روسازی انعطاف پذیر معمولی داشته باشد، اما هنوز هزینه اولیه پایین تری نسبت به ساخت روسازی بتنی (PCC) دارد. بدون بازسازی سیستم روسازی و تنها تعویض دوره ای رویه راه، یک روسازی ماندگار در مقایسه با روسازی بتنی ارزش خالص كنونی پایین تری در آنالیز چرخه عمر دارد. »[16]
علاوه بر این، تعمیرات رویه مخلوط آسفالتی گرم سریعتر از هر گزینه ای است. طبق گزارشات Huddleston : « شما می توانید تنها در یک پروژه شبانه آسفالت را كنده و جایگزین كنید. در مقایسه، بازسازی اساس می تواند سالها طول بكشد. نظریه طراحی روسازی برای 20 سال و سپس نوسازی آن به طور كامل یک نظریه است كه از عمر مفید آن استفاده نمی کند. ما یک تكنولوژی برای انجام بهترین كار داریم. »[16]
در انجمن روسازی آسفالتی ایلی نویز (IAPA) ، Marvin Traylor ، رئیس تحقیق و مهندسی بسیار علاقه مند به روسازی ماندگار است. وی می گوید:« فواید روسازی ماندگار این است كه می توان از بالا از آن مراقبت كرد . شما وصله های عمقی ندارید و مانعی ندارید كه برای چندین هفته ترافیک را مختل كند. شما هرگز نباید خطوط مسیر را در ساعات ازدحام قطع كنید. شما می توانید رویه را در شب خارج كنید و یک سطح جدید روی آن قرار دهید و دوباره آن مسیر را باز كنید. دیگر در مناطق شهری برای بازسازی مسیر تنگراه های ترسناك را نداریم. ترافیک را منحرف نمی كنید و هزینه های شما كاهش می یابد زیرا شما به آسانی 2 اینچ را بر می دارید و 2 اینچ رویه روی آن قرار می دهید.» [16]
در ایلی نویز، Traylor گزارش می دهد که: یک نیروی كار از انجمن حمل و نقل و انجمن روسازی آسفالتی ایلی نویز با یكدیگر كار می كنند تا یک پروسه طراحی روسازی آسفالتی با عمر بالا را توسعه دهند. كمیته خصوصیات و مقطع عرضی را برای روسازی آسفالتی مخلوط گرم با عمر بالا را ارائه داده و صنعتی در ایلی نویز داوطلب قرارداد شده تا تکنولوژی وتوانایی اش را برای این کار ثابت كند. [16]
Traylor می گوید: استفاده از روسازی ماندگار برای ترمیم روسازی های بتنی قدیمی بسیار مناسب می باشد. او می گوید بیشتر درآمد DOT در ایلی نویز برای بازسازی و ترمیم خرج می شود نه برای روسازی جدید. با نظریه روسازی ماندگار نه تنها نیاز به ساخت جدید نیست، بلكه نیاز به بازسازی را نیز محدود می كند، زیرا روسازی بتنی را خرد کرده و به عنوان اساس سنگدانه ای استفاده می كند و روسازی تمام آسفالت را روی آن قرار می دهد. شما با یک مخلوط قوی در پایین شروع می كنید، سنگدانه های مناسب برای جلوگیری ازعریان شدگی را انتخاب می کنید و بالای آن یک SMA قرار می دهید. [16]
2-4) فواید روسازی ماندگار
فواید این روسازی ها به صورت خلاصه آورده شده است. [1]

• طول عمر بالا که به بیش از 50 سال نیز می رسد
• مقاومت بسیار بالا در برابر شیارشدگی
• کنترل ترک خستگی به علت ضخامت زیاد
• محدود کردن تغییر شکل تنها در لایه بالایی روسازی
• هزینه چرخه عمر پایین تر نسبت به سایر روسازی های موجود
• عدم نیاز به بازسازی کامل و ترمیم های با هزینه بالا به علت عملکرد خوب
• عدم وقوع خرابی در لایه های میانی و اساس آسفالتی در صورت ساخت صحیح
• نیاز به رویه مجدد در بازه های چندین ساله زمانی مثلا 20 ساله
• عدم وجود وصله های عمقی یا سایر مرمت هایی که برای چندین هفته ترافیک را مختل می کند
• نیاز به بستن مسیرها برای ترمیم نیست و می توان روکش مجدد را در شب یا در ساعات غیر اوج نیز انجام داد تا برای وسایل نقلیه عبوری
• 
•  مشکل ایجاد نشده و مسیرهای اطراف نیز دچار ترافیک شدید نشود.
• روشی مناسب برای روسازیهای بتنی که نیاز به بازسازی دارد.

وقتی روسازی های بتنی به پایان عمر مفیدشان می رسند، آنها باید تحت بازسازی های گران و زمانبر قرار گرفته و یا به طور كامل خارج شده و دوباره بازسازی شوند. این فرایندها منابع طبیعی گرانبها را تلف می كند و به علاوه حمل و نقل عمومی را دچار ناسازگاری می كند.
استفاده از روسازی ماندگار در این مورد یک پروسه جایگزینی است كه Rubblization نامیده می شود. وقتی روسازی بتنی در محل ترك می خورد، خرد می شود و به عنوان اساس روسازی جدید استفاده می شود.
علاوه بر فواید زیست محیطی، صرفه جویی مالی نیز مهم است. پروسه Rubblization خیلی سریعتر از گزینه خارج و جایگزین كردن است. همچنین می توان ترافیک را از یک خط بدون نیاز به منحرف كردن ترافیک به یک مسیر دیگر عبور داد.

• یک سطح رانندگی ایمن و صاف فراهم می كند.

جاده ی آسفالتی صاف تماس مناسب تر چرخ وسایل نقلیه با جاده را خواهد داشت که امنیت بیشتری برای وسیله نقلیه خواهد داشت. یكی از انواع رویه آسفالتی به عنوان سنگدانه های اصطكاكی با دانه بندی باز شناخته می شود كه اجازه می دهد آب باران از لایه رویه زهكشی شود و از اطراف خارج شود.

• کاهش صدا در جاده در هنگام عبور وسایل نقلیه

مطالعات نشان می دهد كه خصوصیات كاهش صدای آسفالت برای سالهای زیادی باقی می ماند . كاهش صدا از 3 تا 10 dB رایج است . كاهش صدا حدود 3dB مثل این است كه مسافت دو برابر را طی كند یا ترافیک تا حدود 50 درصد كاهش یابد.

• به علت تكنیكهای بازیافتی سازگار با محیط است.
• تكنولوژی و دانش ساخت آن اثبات شده است.
• همواری و حفظ منابع طبیعی وسوخت

مطالعات در یک آزمایش روسازی در Nevada نشان می دهد كه رانندگی در سطوح صافتر می تواند مصرف سوخت را حدود 5/4 تا 5 درصد كاهش دهد. همچنین به دلیل عدم نیاز به ساخت دوباره در استفاده از مصالح نیز صرفه جویی می شود.
وقتی كامیونها روی سطوح ناهموار رانندگی می كنند، پرش چرخها و سنگینی وارده تاثیرات بدی بر روسازی دارد. بعضی متخصصین تخمین می زنند كه 25 درصد افزایش در همواری راه،   9 تا 10 درصد افزایش عمر روسازی را نتیجه می دهد.
 
2-5)روش مكانیستیك- تجربی
اکثر پروسه های طراحی روسازی، هر لایه روسازی را برای توصیف خصوصیات مربوط به خستگی، شیارشدگی و ترك های حرارتی آن لایه در نظر نمی گیرند. از آنجایی كه هر لایه نقش مربوط به خود را درعملكرد روسازی بازی می كند، روشی جدید برای طراحی سازه ای نیاز است كه هر لایه روسازی را برای انواع خرابی های ذکر شده آنالیزكند، كه روش مكانیستیك-تجربی این كار را انجام می دهد. این روش برای روسازی آسفالتی از سال 1960 آغاز شد و در سال های 1980تا1990به پیشرفت های وسیعتری رسید.
طراحی مكانیستیک برای روسازی همانند سایر طراحی های مهندسی است كه برای پل ها، سدها و ساختمان ها استفاده می شود. اصول فیزیكی برای تعیین عكس العمل روسازی بر اثر بارگذاری استفاده می شود و با دانستن نقاط بحرانی در سازه روسازی، می توان سازه ای مقاوم را در برابر انواع مشخص گسیختگی یا خرابی با انتخاب صحیح مصالح وضخامت مناسب لایه ها، طراحی نمود . [16]
روش مکانیستیک – تجربی بر اساس دو پارامتر اندازه گیری می شود:
1 – کرنش فشاری قائم
2 – کرنش کششی افقی
روش مکانیستیک – تجربی روش کاملی است و دو خرابی عمده و مهم را در نظر می گیرد.
1 – ترک های خستگی در لایه آسفالتی
2 –شیار شدگی ( Rutting )
شکل 2-2) علت وقوع ترک خستگی و شیارشدگی [16]

 

 

پایان نامه :بررسی عملکرد پل‌های بتنی با مقطع باکس پس‌کشیده تحت اثر بارهای ناشی از انفجار

 

فصل 2 – بر تحقیقات گذشته                                                               6
2-1 طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد …………………………………………………………………………………   7
2-1-1 تحقیقات دکتر بیات (2010)   …………………………………………………………………………………….   7
2-1-2 تحقیقات ونگ چنگ لیا ( 2010 )……………………………………………………………………………….   7
2-2 روش های طراحی دیگر……………………………………………………………………………………………………….. 8
2-2-1 روش طیف نقطه تسلیم…………………………………………………………………………………………………   9
2-2-2 روش طراحی مستقیم بر اساس جابجایی…………………………………………………………………….   10
فصل 3 – مبانی طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد و عملکرد لرزه ای                  12
3-1 معرفی………………………………………………………………………………………………………………………………..   13.
3-2 مراحل طراحی پلاستیک بر اساس عملکرد………………………………………………………………………   14
3-2 -1 مکانیزم تسلیم مطلوب و جابجایی هدف…………………………………………………………………….   16
3-2-2 تعیین پریود اصلی…………………………………………………………………………………………………………   17
3-2-3 برش پایه طراحی…………………………………………………………………………………………………………..   17
3-2-4 روش محاسبه C2…………………………………………………………………………………………………………   25
3-2-5 فاکتور ƞ……………………………………………………………………………………………………………………     30
3-2-6 نیرو های جانبی طراحی (بدون p-delta)……………………………………………………………..     31
3-2-7 طراحی اعضا تسلیم شونده……………………………………………………………………………………….     33
3-2-8 طراحی اعضا تسلیم نشدنی………………………………………………………………………………………    36
3-3 سطح عملکرد…………………………………………………………………………………………………………………..  39
3-4سطوح خطر لرزه ای…………………………………………………………………………………………………………  41
فصل 4 – بررسی و تفسیر نتایج                                                                  42
4-1 معرفی………………………………………………………………………………………………………………………………   43
4-2 مشخصات ساختمان ها…………………………………………………………………………………………………..   43
4-2-1 مدل 4 طبقه PBPD RC SMF ……………………………………………………………………………..  46
4-2-2 مدل 8 طبقه PBPD RC SMF ……………………………………………………………………………..   57
4-2-3 مدل 12 طبقه PBPD RC SMF ………………………………………………………………………….   65
4-2-4 مدل 20 طبقه PBPD RC SMF …………………………………………………………………………..   73
4-3 سطح عملکرد…………………………………………………………………………………………………………………   83
4-3-1 بررسی عملکرد قاب 4 طبقه PBPB RC SMF……………………………………………………..   83
4-3-1-1 سطح خطر 1 (DBE)………………………………………………………………………………………….   84
4-3-1-2 سطح خطر2 (MCE)………………………………………………………………………………………….   86
4-3-1-3 زلزله بهره برداری………………………………………………………………………………………………..   87
4-3-2 بررسی عملکرد قاب 8 طبقه PBPB RC SMF…………………………………………………….   89
4-3-2-1 سطح خطر 1 (DBE)……………………………………………………………………………………….   89
4-3-2-2 سطح خطر2 (MCE)………………………………………………………………………………………   91
4-3-2-3 زلزله بهره برداری…………………………………………………………………………………………….   93
4-3-3 بررسی عملکرد قاب 12 طبقه PBPB RC SMF………………………………………………   94
4-3-3-1 سطح خطر 1 (DBE)……………………………………………………………………………………..   94
4-3-3-2 سطح خطر2 (MCE)……………………………………………………………………………………..   99
4-3-3-3 زلزله بهره برداری……………………………………………………………………………………………   102
4-3-4 بررسی عملکرد قاب 20 طبقه PBPB RC SMF………………………………………………   104
4-3-4-1 سطح خطر 1 (DBE)……………………………………………………………………………………..   104
4-3-4-2 سطح خطر2 (MCE)……………………………………………………………………………………..   108
4-3-4-3 زلزله بهره برداری……………………………………………………………………………………………   110
فصل5 – نتیجه گیری و پیشنهادات                                                           113
5 –1 نتیجه گیری     ………………………………………………………………………………….   114
5 –2 پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………….   116
مراجع   ……………………………………………………………………………………………………………………………… 117
 
 
 
فهرست شکل ها                                                     صفحه
 
شکل 2-1 نمونه طیف نقطه تسلیم………………………………………………………………………………………..   9
شکل 3-1 مفهوم PBPD…………………………………………………………………………………………………………   13
شکل 3-2 مکانیزم تسلیم مطلوب قاب خمشی……………………………………………………………………..   16
شکل 3-3 پاسخ ایده آل شده سازه و مفهوم تعادل انرژی SDOF ……………………. … 18
شکل 3-4 طیف غیر الستیک ایده آل شده …… . . 21
شکل 3-5 ضریب اصلاح انرژی . ……………………………………… . 22
شکل 3-6 رابطه بین برش پایه ی PBPD و نرخ جابجایی هدف و پریود………………………………… 24
شکل 3-7 میانگین جابجایی نسبی مدل های SSD به EPP………………………………….. … . 26
شکل 3-8 محاسبه برش پایه طراحی محاسبه شده با متد C2………………… . ………….. . .29
شکل 3-9 رابطه بین برش پایه طراحی PBPD ، جابجایی هدف طراحی……. ………….. … 30
شکل 3-10 چرخه هسترتیک pinched . …………………………… . 31
شکل 3-11 قاب یک دهانه با مکانیزم طبقه نرم ……………………………………………………. . 35
شکل 3-12 دیاگرام آزاد درخت ستون خارجی … ……………………………………………. 37
شکل 3-13 قاب یک دهانه با مکانیزم طبقه نرم ……………………………………………. . 40
شکل 4-1 پلان ساختمان های طرح شده…………. …………………………………………………………… . 43
شکل 4-2 مدل 4 طبقه RC SMF…………. ……………………………………………… . …………….. . 45
شکل 4-3 مکانیزم تسلیم از پیش انتخاب شده برای RC SMF…………………. ………………. . 46
شکل 4-4 دیاگرام آزاد تیر ،ستون خارجی و ستون داخلی…………………………… …………………. . 52
شکل 4-5 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی…………………………… ……………………… . 55
شکل 4-6 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی………………………………. ………………….. . 62
شکل 4-7 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی………………………………. ………………….. . 70
شکل 4-8 دیاگرام لنگر خمشی ستون داخلی و خارجی……………………………… …………………… . 79
شکل 4-9 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… …………………………………………. . 84
شکل 4- 10منحنی pushover قاب 4 طبقه PBPD RC SMF(DBE)………… ………………. 85
شکل 4- 11 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………. . 86
شکل 4- 12منحنی pushover قاب 4 طبقه PBPD RC SMF(MCE)………. ……………….. 87
شکل 4-13 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………… . 88
شکل 4- 14منحنی pushover قاب 4 طبقه PBPD RC SMFبهره برداری……………………….. 88
شکل 4-15 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………… . 89
شکل 4- 16منحنی pushover قاب 8 طبقه PBPD RC SMF(DBE)………… ……………….. 90
شکل 4-17 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………….. . 91
شکل 4- 18منحنی pushover قاب 8 طبقه PBPD RC SMF(MCE)………. ……………….. 92
شکل 4 -19تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………. . 93

 

شکل 4- 20منحنی pushover قاب 8 طبقه PBPD RC SMFبهره برداری………………………. 94
شکل 4- 21 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………… . 95
شکل 4- 22 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………….. 96
شکل 4- 23 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………… . 97
شکل 4- 24منحنی pushover قاب 12 طبقه PBPD RC SMF(DBE)………… ……………… 98
شکل 4- 25 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………….. . 99
شکل 4- 26 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………….. . 100
شکل 4- 27 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………….. . 101
شکل 4- 28منحنی pushover قاب 12 طبقه PBPD RC SMF(MCE)………. ………………. 102
شکل 4- 29 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ……………………………………….. . 103
شکل 4- 30منحنی pushover قاب 12 طبقه PBPD RC SMFبهره برداری………………………. 104
شکل 4- 31 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… …………………………………………….. 105
شکل 4- 32 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………… . 106
شکل 4- 33منحنی pushover قاب 20 طبقه PBPD RC SMF(DBE)………… ……………….. 107
شکل 4- 34 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………… . 108
شکل 4- 35 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… ………………………………………… . 109
شکل 4- 36منحنی pushover قاب 20 طبقه PBPD RC SMF(MCE)………. ………………… 110
شکل 4- 37 تشکیل مفصل پلاستیک در قاب…………………………… …………………………………………….. 111
شکل 4- 38منحنی pushover قاب 20 طبقه PBPD RC SMFبهره برداری……………………….. 112
 
 
 
 
فهرست جدول ها                                       صفحه
جدول 3-1 ضریب کاهش شکل پذیری……………………………… ……………………………………………… . 19
جدول 3-2 نرخ جابجایی تسلیم طرح…………………………………. ……………………………………………… . 22
جدول 3-3 مقادیر C2 برای فاکتور کاهش نیرو مختلف. …………………………………………………. . 26
جدول 3-4 نیروی برش طراحی…………………………………. ……………………………………………………… . 28
جدول 3-5 برش پایه طرح شده v/w از روش C2…………………………………………………………………… 31
جدول 3-6 سطح عملکرد ساختمان…………………………………. ………………………………………………. . 40
جدول 3-7 سطوح خطر لرزه ای……………………………………… ……………………………………………….. . 41
جدول 4-1 پارامتر های طراحی……………………………………… ………………………………………………… . 44
جدول 4-2 اطلاعات اساسی طراحی…………………………………………………………………………………….. . 44
جدول 4-3 پارامتر های طراحی……………………………………… ……………………………………………….. . 47
جدول 4-4 پارامترهای مهم طراحی 4 طبقه RC SMF…………………………………………………… . 47
جدول 4-5 پارامتر های طراحی برای محاسبه برش پایه ساختمان4 طبقه …………………………. 49
جدول 4-6 پارامتر های طراحی تیر ساختمان 4 طبقه…………………………………………………………… 50
جدول 4-7 پارامتر های طراحی ستون ساختمان 4 طبقه…………………………………………………….. 54
جدول 4-8 جزئیات ستون ها………………………………………………………………………………………………….   56
جدول 4-9 مقطع ستون ها……………………………………………………………………………………………………   56
جدول 4-10 پارامتر های طراحی……………………………………… …………………………………………. . 57
جدول 4-11 پارامترهای مهم طراحی 8 طبقه RC SMF…………………………………………………. 58
جدول 4-12 پارامتر های طراحی برای محاسبه برش پایه ساختمان8 طبقه ……………………. 58
جدول 4-13 پارامتر های طراحی تیر ساختمان 8 طبقه…………………………………………………….. 59
جدول 4-14 پارامتر های طراحی ستون ساختمان 8 طبقه………………………………………………… 60
جدول 4-15 جزئیات ستون ها……………………………………………………………………………………………..   62
جدول 4-16 مقطع ستون ها……………………………………………………………………………………………….   63
جدول 4-17 پارامتر های طراحی……………………………………… ………………………………………… . 64
جدول 4-18 پارامترهای مهم طراحی 12 طبقه RC SMF……………………………………………… 64
جدول 4-19 پارامتر های طراحی برای محاسبه برش پایه ساختمان12 طبقه ……………….   65
جدول 4-20 پارامتر های طراحی تیر ساختمان 12 طبقه………………………………………………… 66
جدول 4-21 پارامتر های طراحی ستون ساختمان 12 طبقه…………………………………………… 68
جدول 4-22 جزئیات ستون ها…………………………………………………………………………………………..   70
جدول 4-23 مقطع ستون ها…………………………………………………………………………………………….. 71
جدول 4-24 پارامتر های طراحی……………………………………… ……………………………………… . 72
جدول 4-25 پارامترهای مهم طراحی 20 طبقه RC SMF…………………………………………… 72
جدول 4-26 پارامتر های طراحی برای محاسبه برش پایه ساختمان20 طبقه …………….   73
جدول 4-27 پارامتر های طراحی تیر ساختمان 20 طبقه………………………………………………. 74
جدول 4-28 پارامتر های طراحی ستون ساختمان 20 طبقه…………………………………………. 77
جدول 4-29 جزئیات ستون ها…………………………………………………………………………………………   79
جدول 4-30 مقطع ستون ها…………………………………………………………………………………………..   81
 
فهرست نماد ها
 
PBPD…………………………………………………………………………………………..   طراحی بر اساس عملکرد پلاستیک
SMF……………………………………………………………………………………………..   قاب خمشی ویژه
RC……………………………………………………………………………………………….. بتن مسلح
DBE……………………………………………………………………………………………..   زلزله سطح خطر 1
MCE…………………………………………………………………………………………….. زلزله سطح خطر2
 
 
 
 
 
 
 
فصل 1
 
کلیات
 
1-1مقدمه
روش های طراحی لرزه ای کنونی عموما بر اساس تحلیل رفتار الاستیک سازه تحت نیروهای جانبی است. یعنی در این روش ها برش پایه با فرض رفتار الاستیک سازه ارائه می گردد و برای کاهش این نیرو از ضریب اصلاح Rاستفاده می شود (مانند استاندارد2800). که ضریبR بر اساس شکل پذیری سازه می باشد که در کل باعث می شود تعیین نیروی برش پایه با قضاوت مهندس همراه شود. در چنین حالتی که کاهش برش پایه بصورت تقریب می باشد. عملا سازه برای تغییر شکل های غیر الاستیک طراحی نشده و هنگامی که تحت زلزله شدید قرار گیرد، سازه عملکردی غیر قابل پیش بینی دارد یعنی تغییر شکل ها در این حالت تقریبا کنترل نشده است. که باعث شکل پذیری و کاهش اتلاف انرژی در سازه می شود و در نتیجه باعث عدم استفاده از تمام ظرفیت سازه می گردد.
در واقع علاوه بر غیر اقتصادی بودن ممکن است باعث تخریب سازه نیز می گردد.
ضعف روش های فعلی :

1. فرض گارانتی شدن ایمنی یا کاهش خرابی با افزایش نیروی برش پایه:

در زلزله های گذشته واژگونی هایی به علت شکست محلی در ستون ها دیده شده است.

2. فرض توزیع نیروی جانبی در ارتفاع سازه بر اساس رفتار الاستیک:

تحقیقات قبلی نشان داده که توزیع نیروی جانبی فعلی به شدت از جواب حاصل از تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی فاصله گرفته است . نتایج حاصل از آنالیز دینامیکی غیر خطی انجام شده توسط ویلاورد (1991-1997) توزیع نیروهای جانبی بدون در نظر گرفتن این اصل که سازه تحت زلزله شدید وارد ناحیه غیر الاستیک می شود می تواند اولین دلیل برای واژگونی تعداد بسیار زیادی از ساختمان ها در زلزله مکزیکو سیتی (1985) باشد. [1]

3. بدست آوردن نسبت اندازه اعضا بر اساس سختی اولیه آن ها:

بزرگی نیروهای اعضا از رابطه سختی الاستیک اعضای سازه بدست می آید اما تحت زلزله شدید سختی تعداد زیادی از اعضا بشدت تغییر می کند با توجه به ترک خوردگی بتن یا تسلیم شدن فولاد و در حالی که سایر اعضا بدون تغییر باقی می مانند که این امر باعث تغییر در توزیع نیرو در اعضای سازه می شود. نسبت های مناسب اندازه اعضا بدون استفاده از توزیع مناسب تر حاصل نمی گردد طوری که توزیع شامل رفتار غیر الاستیک نیز بشود .

4. تلاش برای پیش بینی جابجایی غیر الاستیک با بهره گرفتن از عوامل تقریبی و آنالیز رفتار:

این امر در بسیاری از تحقیقات قبلی انجام شده اثبات گردید[2].
5.تلاش برای حذف تسلیم ستون بوسیله نسبت استحکام تک ستون-به-تیر:
تحقیقات بسیاری نشان داد که روش های طراحی ظرفیت متعارف برای طراحی ستون ها در قاب خمشی بتن مسلح نمی توانند تسلیم در ستون ها را حذف کنند( دوولی و براچی 2001; کنتز وبرانینگ 2003) در واقع گشتاور تقاضا ستون اغلب دست کم گرفته می شود زیرا گشتاور ستون ها تنها از تیر ها یا دیگر اعضا متصل به ستون حاصل نمی گردد بلکه همچنین از جا بجایی جانبی نیز بدست می آید.[3]
پس سیستم های طراحی لرزه ای فعلی همیشه عملکرد مطلوبی را فراهم نمی کنند و برای رسیدن به طراحی مطلوب باید از طراحی استفاده شود که هم رفتار غیر الاستیک را در نظر بگیرد هم نیروی برش پایه مناسب به همراه توزیع بار جانبی مناسب. همچنین باید مکانیزم تسلیم مطلوب و دریفت مناسب در سطح خطر در طراحی از ابتدای کار در طراحی دخیل باشد.
به این منظور طراحی بر اساس عملکرد پلاستیک یاPBPD توسط پروفسور گل طی دهه اخیر معرفی شده و کامل گشت، در این روش مستقیما رفتار غیر خطی سازه در طراحی نقش داشته و هرگونه قضاوت مهندس و تکرار و سعی و خطا بعد از طراحی اولیه را حذف کرده است.
روشPbPd از دریفت هدف و مکانیزم تسلیم از پیش انتخاب شده بعنوان حالات عددی عملکردی استفاده می کند. هدف اصلی در طراحیPbPd ایجاد ساختمان با عملکرد لرزه ای قابل پیش بینی و کنترل شده می باشد.
برش پایه طراحی برای سطح خطر معین با معادل کردن کار لازم برای هل دادن مونوتونیک سازه تا جابه جایی هدف با انرژی مورد نیاز(Demand) در سیستم یک درجه آزاد الاستوپلاستیک معادل آن سازه برای رسیدن به وضعیت مشابه محاسبه می گردد.
همچنین در این روش توزیع نیروی جانبی در ارتفاع بر اساس توزیع نسبت برش های طبقه ماکزیمم به دست آمده از نتایج پاسخ تحلیلی دینامیکی غیر الاستیک می باشد.
این توزیع بار، وقتی سازه ها در حال پاسخ به زلزله های شدید و تغییر شکل های غیر الاستیک هستند تخمین بسیار خوبی از نیاز ممان ماکزیمم ستون می دهد و اثرات مودهای بالاتر به خوبی در توزیع بار جانبی منعکس می شود.
طراحی اعضاء و اتصالات نیز با بهره گرفتن از طراحی پلاستیک، برای رسیدن به رفتار و مکانیزم تسلیم مورد نظر انجام می گردد. در طراحی ستون ها به جای در نظر گرفتن یک گره کل درخت ستون در نظر گرفته می شود.
در این روش در طراحی اعضاء قاب هدف دستیابی به ستون های قوی و تیرهای ضعیف می باشد. در واقع تیرها بعنوان اعضای تسلیم شونده و ستون ها بعنوان اعضای تسلیم نشدنی می باشند که الاستیک باقی می مانند این نوع طراحی باعث اتلاف انرژی بیشتری در سازه می شود.

کلمات کلیدی: خرابی پیشرونده، تحلیل استاتیکی غیرخطی، خرپای کمره­ای، تنومندی، مفاصل پلاستیک


فهرست مطالب
 
عنوان                                                      صفحه
فصل اول: پیشگفتار
1-1- مقدمه                                       2
1-2- تعریف مساله                                   3
1-3- هدف                                          3
1-4- ساختار پایان نامه                               5
فصل دوم : مبانی خرابی پیشرونده
2-1- مقدمه                                              7
2-2- مثالهایی از خرابی پیشرونده                         8
2-2-1– ساختمان فدرال آلفرد مورا                 8
2-2-2– ساختمانی آپارتمانی رونان پوینت           9
2-2-3- برج الکوبار                     10
2-2-4- ساختمان بانکرز تراست                    11
2-2-5- ساختمان تجاری اسکای لاین پلازا                          12
2-2-6- برج های دو قلوی تجارت جهانی آمریکا       13
2- 3- بر خرابی پیشرونده در اسناد و استانداردها        14                                   21
2-3-1- تعاریفی از خرابی پیشرونده/نامتجانس        14              ………………………………………………………………….21
2-4- روش های کلی بررسی پدیده خرابی پیشرونده                              15
2-5- انواع خرابی پیشرونده                                                                         18
2-6- مقاومت سازه ای در برابر خرابی پیشرونده          20
2-7- عوامل موثر در تنومندی سازه ای                                                   21
2-8-روش های ارزیابی شاخص تنومندی                       23
2-9-روش های طراحی در برابر خرابی پیشرونده                                  25
2-10- تحلیل خرابی پیشرونده                                                                     26
2-10-1- ابزارهای تحلیلی                            26
2-11- بر تکنیک های بهسازی ارائه شده برای مقابله با خرابی پیشرونده                                                                                                                              27
2-11-1- نمونه هایی از بهسازی اعضای خمشی        27
2-11-2- نمونه هایی از بهسازی اعضای باربر       28
2-12- بر مطالعات انجام شده در زمینه خرابی پیشرونده      28
 
فصل سوم – مفهوم سطوح عملکرد، مدلسازی و روش های تحلیل
3-1-تعیین سطح عملکرد بر اساس دستورالعمل بهسازی و FEMA-356 34
3-1-1- تعاریف مقدماتی                         34
3-1-2- سطوح عملکرد اجزای سازه‌ای و غیرسازه‌ای            34
3-1-2-1- سطوح عملکرد اجزای سازه‌ای                                          35
3-1-2-2- سطوح عملکرد اجزای غیرسازه‌ای              37                                        ………………………………………45
3-1-3- سطوح هدف عملکرد ساختمان                                             38
3-1-3-1- سطح عملکرد «خدمت‌رسانی بی‌وقفه                            38
3-1-3-1-1- سطح عملکرد 1 برای اجزای سازه‌ای- قابلیت استفاده بی‌قفه         39                                              ……….47
3-1-3-1-2-سطح عملکرد A برای اجزای غیرسازه‌ای- خدمت‌رسانی بی‌وقفه                                  39
3-1-3-2- سطح عملکرد «قابلیت استفاده بی‌وقفه                39
3-1-3-3- سطح عملکرد «ایمنی جانی»                                       39                   ……………………….49
3-1-3-3-1- سطح عملکرد 3 برای اجزای سازه‌ای – ایمنی جانی    40
3-1-3-3-2- سطح عملکرد C برای اجزای غیرسازه‌ای- ایمنی جانی  40
3-1-3-4- سطح عملکرد «آستانه فروریزش»            40          ………………………………..49
3-1-3-4-1- سطح عملکرد 5 برای اجزای سازه‌ای- آستانه فروریزش 40
3-1-3-4-2- سطح عملکرد E برای اجزای غیرسازه‌ای- لحاظ‌نشده 41
3-2- مفاصل پلاستیک                                                                                               41
3-2-1- کلیات                                   41
3-2-2-مدل سازی غیر خطی سازه واختصاص مفاصل پلاستیک 41                        ………………………..51
3-2-2-1- گروه اول- مفاصل تغییر شکل کنترل                   42                                  ……………..52
3-2-2-2- گروه دوم- مفاصل نیرو کنترل            44                                ……………………53
3-3- انواع روش های تحلیل                         44
3-3-1- تحلیل استاتیکی غیر خطی                 44
3-3-1-1- رسم منحنی ظرفیت (پوش‌آور).              46
3-3-2- تحلیل دینامیکی غیر خطی                                              46
3-4- روش‌های تحلیل خرابی پیش‌رونده در آیین‌نامه GSA                    47
3-4-1-روش غیرمستقیم                         47
3-4-2-روش مستقیم                            47
3-4-2-1- روش مقاومت موضعی                      47
3-4-2-2- روش مسیر جایگزین انتقال بار          47
3-4-2-2-1- تحلیل استاتیکی خطی                   47
3-4-2-2-2- تحلیل استاتیکی غیرخطی                48
3-4-2-2-3- تحلیل دینامیکی خطی                                               48
3-4-2-2-4- تحلیل دینامیکی غیرخطی                48
3-5-فرضیات تحلیل و طراحی                         49
3-6-مقاطع مورد استفاده در مدل سازی                 50
3-7-نحوه­ مقاوم سازی                           51
3-8-معرفی الگوی بارگذاری وارده                    53
 
4-5-1- بار گذاری ویژه ی خرابی پیشرونده                        53
4-2-2- بارگذاری ثقلی و جانبی                53
3-9- شاخص تنومندی                                                                                              .54
 
فصل چهارم- بررسی شاخص ­هایی از تنومندی و سلامت سازه

 

4-1- تحلیل استاتیکی غیرخطی سازه پنج طبقه                                   56                                     56
4-2 – تحلیل استاتیکی غیرخطی سازه هشت طبقه                               69
4-3- تحلیل استاتیکی غیرخطی سازه دوازده طبقه           80                   . 83
 
فصل پنجم – نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1       نتیجه گیری                          92
5-2       پیشنهادات                                                                      93
مراجع                                                                                                                        94
 
 
 
فصل اول :
پیشگفتار
 
 
 
 

 
1-1- مقدمه
وقوع خرابی پیشرونده در سازه‌ها در هنگام زلزله و حتی در یک انفجار نزدیک به سازه به چالشی مهم تبدیل شده است. خرابی پیش‌رونده وضعیتی است که در آن بروز یک خرابی موضعی در یک عضو سازه‌ای منجر به شکست اعضای مجاور آن و فروریزش‌های اضافی در ساختمان می‌گردد.
بطور کلی ساختمان‌ها برای شرایط بارگذاری با احتساب انفجارهای گاز، انفجارهای بمب، برخوردهای وسایل نقلیه، طوفان، گردباد و از این قبیل بارها طراحی نمی‌شوند. ازاینرو زمانی که ساختمان‌ها در معرض چنین بارهای غیرمعمولی قرارمی‌گیرند، ممکن است متحمل آسیب‌های بزرگی شوند [1].
مثال ها از سازه هایی که خرابی پیشرونده به صورت جزیی یا کامل در آنها اتفاق افتاده است، اندک و کم سابقه است و درواقع توجه جامعه مهندسی بعد از انهدام بخشی از ساختمان مشهور آپارتمانی رونان پوینت در لندن در سال 1968 به این موضوع معطوف شد و بعد از حادثه ی انهدام ساختمان‌های تجارت جهانی در 11 سپتامبر سال 2001 بود که چندین کمیته استاندارد سازی برای بهبود استانداردهای روش های طراحی در برابر خرابی پیشرونده شروع بکار کردند و توجه ویژه­ای به بحث خرابی پیشرونده در ساختمان های با اهمیت بیشتر، صورت گرفت و از آن تاریخ به بعد بارگذاری ویژه ی خرابی پیشرونده در طراحی ها لحاظ گردید و لازم دانسته شد که ساختمان‌ها باید طوری طراحی شوند که بتوانند خرابی موضعی را با یکپارچه‌کردن اعضای سازه‌ای، بهبود بازپخش انرژی و توزیع مجدد بارها (با ایجاد مسیرهای جایگزین انتقال بار) محدود نموده و در مقابله با بارهای غیرمعمول مقاومت کنند [1].
 
 
 
1-2- تعریف مساله
بطور کلی ساختمانها برای شرایط بارگذاری خاص مانند انفجار، آتش سوزی و . . . طراحی نمیشوند و حتی زمانی که برای بارگذاری باد و یا زلزله طراحی می گردند، تمهیدات درست و کاملی برای حالت گسیختگی های موضعی در نظر گرفته نمی­شوند از اینرو ساختمان ها زمانی که در معرض چنین بارهایی قرار میگیرند، ممکن است دچار آسیب های جدی شوند [1].
خرابی پیشرونده می تواند بخاطر خطراتی چون (انفجار، ضربه اتومبیل و آتش سوزی و…..) یا خطراتی طبیعی چون زلزله باشد. نیروی زلزله می تواند نیروهای جانبی و تنش های پرقدرتی را ناشی شود. تاثیر این بار می تواند اعضای سازه ای را بیش از حد بارگذاری نماید که در نهایت به از دست رفتن یک یا چند عضو باربر منجر شود و امکان دارد که باعث خرابی اعضای سازه‌ای بیشتری شود. مشاهده خسارات زلزله در زمین لرزه­های گذشته نشان می دهد که بارهای لرزه‌ای می تواند سبب خساراتی شود که باعث از دست رفتن تکیه گاه ها شود و خرابی اولیه المان­های سازه­ای می تواند به دیگر اعضای باربر در مسیر های مختلف گسترش یابد.
این پدیده همچنین می‌تواند برای سازه‌های طراحی ‌شده بر اساس آئین‌نامه‌های جاری حین رخداد زلزله های شدید نیز مشکلاتی را بوجودآورد و حتی منجر به ویرانی کل سازه گردد. به عبارت دیگر، هر گونه ضعف در طراحی و یا اجرای المان های سازه ای ممکن است باعث بوجود آمدن پدیده خرابی پیشرونده در سازه‌ها حین بارگذاری لرزه ای نیز گردد. لذا مطالعه و بررسی تأثیر این پدیده در سازه­ها ضروری به‌نظر می‌رسد [2].
1-3- هدف
با مطالعات انجام شده و بررسی های بعمل آمده در زمینه ی احتمال آسیب پذیری ساختمانهای امروزی در سطح شهرها در برابر خرابی پیشرونده ̜و اینکه اکثر قریب به اتفاق ساختمانهای موجود یارای مقابله با چنین پدیده ای را نداشته و در برابر خرابی پیشرونده آسیب پذیر می باشند ̜لذا این مهم نیاز شد تا با ارائه راهکارهایی به دنبال بهبود این وضعیت بوده و بتوان به کمک ساختمانهایی شتافت که احداث شده اند، اما در طراحی هایشان بارگذاری ویژه ی خرابی پیشرونده لحاظ نشده و توانایی مقابله با آن را ندارند ̜بنابراین با ارائه راهکار به تقویت این ساختمانها پرداخت تا به نوعی از عمق فاجعه کاسته شود.
هدف اصلی این پایان نامه، ارائه­ راهکاری به منظور مقابله­ی سازه­ی احداث شده، با پیشرفت خرابی موضعی در سازه و تبدیل شدن آن به خرابی کلی و منهدم شدن آن میباشد یعنی سازه­ی مورد نظر در صورت از دست دادن یکی از ستون­های بحرانی­اش، قادر به تحمل وزن خود و بارهای ثقلی­اش بوده و بتواند تعادل خود را حفظ کند.همچنین در این پایان نامه سعی شده است تا حد امکان در معماری سازه تغییری ایجاد نشده و ساختمان کلیت خود را حفظ کرده و در برابر خرابی پیشرونده تنومندی آن کاهش نیابد.بدین منظور روش تحلیل استاتیکی غیر خطی مورد استفاده قرار گرفت.
طبیعتا همه روش ها بر اساس چندین فرض و سطوحی از ایده آل سازی هستند. لذا غیبت روش های محاسباتی در استانداردها جهت بررسی خرابی پیشرونده، تمرکز بر روش مسیر باربری جایگزین تحت سناریوی حذف یک ستون بحرانی را ناگزیر می سازد.
بدین منظور با بهره­ گیری از دستورالعمل­های آیین­نامه GSA[31] مبنی بر کاهش خسارت­های ناشی از خرابی پیشرونده با بهره گرفتن از روش مسیر باربری جایگزین، به بررسی تاثیر خرپای کمره­ای در بام ساختمان­های فولادی پنج طبقه، هشت طبقه و دوازده طبقه قاب خمشی با کمک نرم­افزار SAP2000 [27]و بصورت سه بعدی پرداخته و این ارزیابی­ها با کمک تحلیل استاتیکی غیرخطی انجام و نتایج بصورت جداول و نمودارهایی ارائه شده است که شامل نحوه­ تشکیل مفاصل پلاستیک اعضا در هر سه سازه، مقایسه­ تنومندی سازه­ها و ارزیابی جابجایی قائم گره بالای محل حذف ستون مورد نظر و همچنین بررسی تغییر مکان جانبی نسبی طبقات سازه­ها می­باشد.
 
 
 
 
 
 
 
1-4- ساختار پایان نامه
این پایان نامه در 5 فصل تهیه و تنظیم شده است که به شرح زیر می باشد :
فصل اول شامل تعریف مسئله، اهداف دنبال شده در این پایان نامه و همینطور شیوه و روند تحقیق انجام شده می باشد.
در فصل دوم به مقایسه ای کوتاه از مقررات و تعاریف مربوط به خرابی پیشرونده در آئین نامه های معتبر بین المللی ساختمانی پرداخته می شود. همچنین ملا حظات مربوط به بهسازی ساختمان ها در برابر خرابی پیشرونده و خلاصه ای از مطالعات انجام شده ارائه شده است.
فصل سوم به بیان مدل ها و فرضیات، مدل سازی غیر خطی سازه می پردازد.
در فصل چهارم به نحوه اعمال بارگذاری در تحلیل استاتیکی غیر خطی وبررسی نتایج حاصل از این تحلیل پرداخته می شود.
فصل پنجم نیز به نتیجه گیری و بحث پیرامون نتایج و در نهایت ارائه پیشنهادات جهت تحقیقات آتی می ­پردازد.
در انتهای این مجموعه نیز مراجع ارائه شده است.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل دوم :
مبانی خرابی پیشرونده
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
2-1- مقدمه
خرابی پیشرونده را به صورت گسترش خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر كه سرانجام به گسیختگی تمام سازه یا قسمت بزرگی از آن می انجامد تعریف می كنند. خطرات احتمالی و بارهای غیرعادی كه می تواند موجب خرابی پیشرونده شود، شامل این موارد می باشند: خطای طراحی یا ساخت، آتش سوزی، انفجار گازها، اضافه بار تصادفی، تصادف وسایل نقلیه، انفجار بمب ها و غیره. چون احتمال وقوع این خطرات كم است، در طراحی سازه ای آنها را در نظر نمی گیرند یا با اندازه گیری های غیر مستقیم به آنها می‌پردازند. اكثر آنها ویژگی كنش طی مدت زمان نسبتاً كوتاه را دارند و به پاسخ های دینامیكی می‌انجامند.خرابی پیشرونده در ابتدا توجه محققین را در دهه 70 میلادی، پس از گسیختگی جزئی برجی در رونان پوینت انگلستان به خود جلب كرد. پس از حملات تروریستی مركز تجارت جهانی در 11 سپتامبر 2001، علاقه مجدد به بررسی گسیختگی پیشرونده ایجاد گردید.
در آیین نامه های موجود ساختمانی، طراحی سازه ها برای بارهای قابل قبولیست كه ممكن است در طول عمر سازه بر آن وارد شود. سازه ها را معمولاً برای حوادث غیر طبیعی كه می توانند موجب خرابی های فراگیر شوند طراحی نمی كنند. اكثر آیین نامه های رایج فقط دارای توصیه های كلی برای تعدیل تأثیرگسیختگی پیشرونده در سازه هایی هستند كه فراتر از بارهای طراحی شان بارگذاری می شوند.
در این فصل، به مقایسه جامعی از مقررات مربوط به خرابی پیشرونده در آئین نامه های معتبر بین المللی ساختمانی پرداخته شده و ملاحظات مربوط به بهسازی ساختمان ها در برابر خرابی پیشرونده ارائه میشود برای ادامه دادن به این بخش چندین تعریف برای واژه خرابی پیشرونده/نامتجانس مرور شده است که با برخی مثالها همراه است سپس انواع خرابی پیشرونده و نگاهی کوتاه بر آیین نامه های معتبر به همراه بر ادبیات فنی و طبقه بندی روش های کاهش خرابی پیشرونده بیان شده است [4].
 
 
 
2-2- مثال­هایی از خرابی پیشرونده
نمونه هایی از سازه هایی که بصورت کلی یا جزئی دچار خرابی پیشرونده شده اند در واقع خیلی کم و دارای فاصله زمانی هستند. خرابی پیشرونده پدیده ایست که تدریجا در استانداردهای طراحی در نظر گرفته می شود و تمایل به سمت آن بعد از حادثه انهدام ساختمانهای تجارت جهانی در 11 سپتامبر 2001 افزایش شدیدی یافت. در اینجا مختصرا به چند نمونه از خرابی پیشرونده اشاره شده است که در صفحه­های بعد ملاحظه می­ شود [1].
2-2-1- ساختمان فدرال آلفرد مورا
این ساختمان بین سال های 1970 تا 1976 در شهر اوکلاهاما طراحی و ساخته شد، که یک ساختمان اداری دولتی ایالات متحده بود. در 19 آوریل 1995 هدف حمله یک کامیون با مواد منفجره در ضلع شمالی قرار گرفت.سیستم سازه ای شامل قاب بتن آرمه در نه طبقه بود. ویژگی خاص آن وجود شاهتیر انتقالی در طبقه سوم در سمت شمالی بود طوریکه فاصله بین ستونهای طبقه همکف دو برابر دیگر طبقات بالاتر از خود بود.
سه ستون بطور ناگهانی بر اثر انفجار تخریب شدند و همه سقف بالای سر خود را به سمت انهدام پیش بردند، همانطور که در شکل 2-1 نشان داده شده است. این حادثه بعنوان مثالی در خرابی پیشرونده بخاطر عدم ظرفیت سیستم قاب و شاهتیر انتقالی برای مقابله با لنگرها و برش های افزایش یافته کنار سه ستون حذف شده در طبقه همکف نگریسته می شود [1].
شکل 2-1 خرابی پیشرونده در ساختمان آلفرد مورا
2-2-2- ساختمانی آپارتمانی رونان پوینت
رونان پوینت ساختمانی آپارتمانی بود که بین سال های 1966 تا 1968 ساخته شد. در 16 می سال 1968، انفجار گاز زیر پانل دیوار خارجی در طبقه هجدهم، که در گوشه ساختمان 22 طبقه بود اتفاق افتاد، سیستم سازه ای دیوار و سقف پیش ساخته بتن آرمه بود که دیوارها و سقف ها به هم پیچ می شدند و اتصالات با ملات پر می شدند. این بدان معنی است که اگر دیوار نگهدارنده پایینی حذف گردد، سقف ها پتانسیل زیادی برای ایستادگی در برابر خمش نخواهند داشت. بنابراین زمانی که پانل دیوار در طبقه هجدهم بوسیله انفجار به بیرون رانده شد، طبقات بالاتر منهدم شدند و سقوط نخاله های ریخته شده شروع به خرابی طبقات پایین تر تا طبقه همکف نمودند. همانطور که در شکل 2-2 دیده می شود انهدام این ساختمان بدلیل بی بهره بودن ساختمان از نامعینی لازم و ایستادگی اتصال سقف در برابر خمش ناشی از باز توزیع بصورت پیشرونده صورت گرفت. این یک نمونه از خرابی پیشرونده است كه از دست دادن عضو باربر منجر به خرابی كلی سازه گردید [3].
شکل 2- 2 خرابی پیشرونده در ساختمان رونان پوینت
2-2-3- برج الکوبار
کوبار تاورز یکی از چندین ساختمان آپارتمانی در الکوبار نزدیک دهران عربستان سعودی بود. در 25 ژوئن سال 1996 یکی از ساختمان های آپارتمانی به شدت خسارت دید، زمانی که یک بمب سنگین در خیابان روبروی ساختمان منفجر شد. ساختمان، هشت طبقه و پلانی تی شکل داشت. این ساختمان با سیستم دیوارها و سقف پیش ساخته بتن آرمه، ساخته شد. کلیه بارهای قائم و جانبی بوسیله سیستم دیوار پیش ساخته تحمل می شد. انهدام محدود به سمت روبرو و دهانه بیرونی ساختمان شد. اگر چه دیوارهای برشی بوسیله انفجار از بین رفتند ولی انهدام جز در محدوده خسارت اولیه پیشرفت نکرد. بررسی ها نشان داد که سیستم بتن آرمه پیش ساخته شکل پذیری کافی برای مقابله با اتفاقات فوق العاده را داشته است. اتصالات داخل هم سقف و دیوار نیز در اکثر قسمت ها سالم ماندند و دربرابر انهدام مقابله کردند [2].
شکل2-3 برج الکوبار
2-2-4- ساختمان بانکرز تراست
این ساختمان مثالی از یک سازه است که از خرابی پیشرونده سالم ماند. این سازه 40 طبقه اوائل سال 1970 در نیویورک ساخته شد درست جایی که برج تجارت جهانی جنوبی ایستاده بود. سیستم سازه ای شامل قاب فولادی معمولی بود با تیرهایی که در دو جهت با اتصال خمشی به ستون ها متصل بودند. این سازه ضربات نخاله های برج منهدم شده تجارت جهانی جنوبی را تحمل کرد. بخشی از دیوار های خارجی برج جنوبی در طبقه 23 به این ساختمان برخورد کرد که خسارت شامل خراب شدن سیستم های سقف، تیر های محیطی، بین طبقات 9 تا 23 و خراب شدن ستون های خارجی بین طبقات 9 تا 18 بود. که در شکل 2-4 دیده می شود.
علیرغم از بین رفتن عضو باربر قائم، خرابی بیشتری جزآنچه مستقیما بدلیل نخاله های برج منهدم شده تجارت جهانی جنوبی بوجود آورد ایجاد نشد. بطور واضح قابهای خمشی نامعینی و شکل پذیری کافی برای مقابله با تنش های باز توزیع شده بعد از حذف ستون دارند و انرژی جنبشی ناشی از حذف ناگهانی ستون و افتادن نخاله ها را جذب می کنند [1].
 
 
 
 
 
 
 
شکل 2-4 ساختمان بانکرز تراست
2-2-5- ساختمان تجاری اسکای لاین پلازا
سال 1973، که به هنگام بتن ریزی در طبقه 24، یک خرابی پیشرونده در کل ارتفاع برج رخ می دهد و هم چنین در اثرضربه های مخروبه ها، خرابی پیشرونده افقی در کل گاراژ پارکینگ کنار برج اتفاق می‌افتد[3].
شکل 2-5 ساختمان تجاری اسکای لاین پلازا
 
2-2-6- برج های دو قلوی تجارت جهانی آمریکا
برج های دو قلوی تجاری آمریکا ، 11 سپتامبر2001، برخورد دو هواپیما به این برج ها باعث خرابی آنهاو هم چنین خرابی کلی و جزئی 10 ساختمان مجاور آنها شد که ضعف این سازه ها را در هنگام رویارویی با بارگذاری غیر عادی و پیش بینی نشده نشان می دهد [4] .

• General Service Administration
• Robustness

3- Ronan Point
10– General Service Administration
11– Robustness