پس 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 می­ شود 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 می ­تواند از فروپاشی فاجعه بار سازه جلوگیری کند. از این رو، در دهه­های اخیر تحقیقات فراوانی در زمینه­ شناسایی آسیب در سازه­ها صورت گرفته است.
با توجه به قرار­گیری ایران در یک منطقه­ لرزه ­خیز، وقوع زلزله­های متعدد می ­تواند سبب بروز آسیب­های شدید در انواع مختلف سازه­ها شود. علاوه بر این ترافیک روزانه و افزایش آن می ­تواند 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 می ­تواند 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 می­ شود [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، می ­تواند سبب مقاومت سازه در برابر فروپاشی پیش­رونده در مواجهه عوامل غیرعادی شود. در مقابل، افزایش شکل­پذیری، می ­تواند 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 شده ­اند[6].

• فروپاشی پیش­رونده پل [6] I-35W

با توجه به شکل (1-2)، در سال 2007، در چین، برخورد یک کشتی باری با پایه پل جیاندونگ جینگ جیانگ[3]، سبب فروپاشی چهار دهانه مجاور پایه گردید. بررسی­های نشان می­دهد که نیروی برخورد کشتی، بیش از نیروی مجاز طراحی بوده و در نتیجه سبب آسیب دیدگی پایه پل شده است. در اثر این آسیب، نیروهای داخلی تغییر کرده و

 نیروهای باز توزیع شده بیش از ظرفیت پایه­ های کناری بوده و در نتیجه آن، فروپاشی پیش­رونده رخ داده است[7].

• فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [7]

نمونه ­ای دیگر از فروپاشی پیش رونده در پل بای­هوآ[4] در شکل (1-3) در اثر زلزله ونچوآن[5] اتفاق افتاده است. در این پل در اثر آسیب تکیه­­گاه­ها، عرشه پل به همراه تغییر شکل­های پیچشی دچار فروریزش شده است[7, 8].

• فروپاشی پیش رونده پل جیاندونگ جینگ جیانگ [8]

• ضرورت تحقیق

تامین امنیت جانی انسان­ها و وسایل نقلیه­ی عبوری از روی پل­ها و همچنین حفظ سلامت سازه­ی پل و همچنین جلوگیری از بروز حوادث احتمالی همچون نشست در اثر وزن سازه، ایجاد ترک در سازها و یا فروپاشی قسمتی از سازه به علت پوسیدگی، فرسودگی، خوردگی، خطای ساخت، برخورد وسایل عبوری رو یا زیر پل و یا برخورد با پایه­ پل، انفجار و یا حملات تروریستی و موارد مشابه، به یکی از مسائل حائز اهمیت در زمینه ساخت و نگهداری پل­ها، که شامل پل­های خرپایی و یا کابلی معلق تبدیل شده است. راهکارهای مختلفی برای حل اینگونه مشکلات توسط محققیق ارائه شده است. اما یکی از مسائل مهم در زمینه­ پل­های خرپائی، حذف ناگهانی یک یا چند عضو از اعضای پل در اثر یک عامل خارجی می­باشد که سبب فروپاشی بخشی از پل شده و یا گاهی به صورت پدیده­ فروپاشی پیش­رونده ظاهر گشته و منجر به فروریزش کل پل می­گردد. امروزه آیین­نامه­ ها و به خصوص، آیین­نامه­ی طراحی پل­ها و سازه­های معلق در برابر فروپاشی پیش­رونده در سراسر دنیا با ارائه راهکارهای ویژه طراحی، در جهت کاهش احتمال فروپاشی پیش­رونده، این ضعف­ها را تا حدودی پوشش داده­اند. با این وجود، همواره طراحی با ضرایب اطمینان بالا مقرون به صرفه نمی ­باشد. لذا در این پایان نامه تلاش شده است که به ارائه­ روشی کاربردی در جهت شناخت اعضای بحرانی و تقویت آن­ها به منظور کاهش احتمال فروپاشی پیش­رونده­ی پل پرداخته شود.
[1] Progressive Collapse
[2] Minnesota
[3] Guangdong Jiujiang
[4] Biahua
[5] Wenchuan