پیشگفتار

با توجه به اهمیت عملکردهای حیاتی و راهبردی نظیر مراکز داده، مراکز مخابراتی، مراکز صنعتی با اهمیت، مراکز کنترل و فرماندهی و پناهگاههای ویژه در ایجاد امنیت و پایداری ملی در زمان جنگ، ایجاد سازههای زیرزمینی برای این عملکردها امری اجتنابناپذیر است. در طراحی سازههای مراکز زیرزمینی،معمولاً یک تهدید را به عنوان تهدید مبنا در نظر میگیرند و بارگذاری آنها را بر اساس این تهدید انجام میدهند. با افزایش قدرت نفوذ و تخریب سلاحهای دشمن، ممکن است سازههای موجود دارای مقاومت کافی در برابر این سلاحها نباشند. در این حالت مقاومسازی میتواند گزینهی مناسبی باشد. مسئلهی اصلی پژوهش حاضر این

است که انواع روشهای مقاومسازی سازههای امن زیرزمینی به صورت مدون و جامع ذکر نشده و بهترین روش نیز بیان نشده است.

در این زمینه، هویدافر در سال ۱۳۸۶ به بررسی ورودی و خروجی پناهگاهها، پیشگیری از ورود امواج انفجار به درون پناهگاه پرداخته و ملاحظاتی برای طراحی ورودی پناهگاهها ارایه نموده است .[۱] بیطرفان در سال ۱۳۹۰، پژوهشی بر روی ورودی فضاهای امن زیرزمینی انجام و ۱۷ الگو برای ورود امن به فضاهای زیرزمینی پیشنهاد داده است .[۲] در زمینهی فضاهای زیرزمینی میتوان به تحقیقات استرلینگ (Sterling) اشاره نمود. در این تحقیقات بیشتر شاخصسازی ورودیها مدنظر قرار گرفته و در انتها الگوهایی

* اصفهان؛ خیابان علامه امینی؛ پژوهشگاه مهندسی بحرانهای طبیعی شاخص پژوه؛ پژوهشکدهی عمران؛ کدپستی: ۴۹۱۹۱-۸۱۵۸۹؛ شمارهی تلفن و دورنگار: ۳۱۱ -۲۶۱۶۲۴۳؛ رایانامه: mb_civil90@yahoo.com

ارزیابی انواع روشهای مقاومسازی سازههای زیرزمینی در برابر تهدیدات ناشی از انفجار با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی: ص ۷۴-۶۵

برای ورود از سطح زمین به فضای زیرزمینی ارایه شده است .[۳] حسینی نیز در سال ۱۳۹۰ از مدلسازی المان محدود برای ارزیابی میزان کاهش اثر انفجار در ورودیها استفاده نموده است .[۴]

همانگونه که بیان شد در هیچ یک از پژوهشهای گذشته به بررسی روشهای مقاومسازی سازههای زیرزمینی در برابر تهدیدات پرداخته نشده است؛ بنابراین هدف اصلی این تحقیق شناسایی و ارایهی شاخصهایی برای ارزیابی تاثیرگذاری هر یک از روشهای مقاومسازی فضاهای امن زیرزمینی است. در این مقاله ابتدا روش اجرای تحقیق توضیح داده شده؛ سپس شاخصهای تاثیرگذار بر روی روشهای مقاومسازی فضاهای امن زیرزمینی استخراج و رتبهبندی شده است. در ادامه هر یک از این روشها با توجه به شاخصهای در نظر گرفته شده با یکدیگر مقایسه و وزن تاثیرگذاری هر یک تعیین شده است.

باخ استفاده شده است .[۵] آلفای کرون باخ نتایج پرسشنامههای پر شده توسط جامعهی خبرگان این پژوهش ۷۷/۶۷ درصد است که از حد ۷۵ درصد بالاتر و قابل قبول است. همچنین برای صحتسنجی ماتریسهای زوجی در هر پرسشنامه، سازگاری آنها محاسبه و ماتریسهای با سازگاری بیشتر از ۰/۱ حذف و ماتریسهای با سازگاری کمتر از ۰/۱ در این پژوهش به کار برده شده است.

جدول -۱ آمار جامعهی خبرگان

تخصص سطح تحصیلات تعداد افراد

سازه دکتری ۴
کارشناسیارشد ۸

مدیریت ساخت دکتری –
کارشناسیارشد ۴

پدافند غیرعامل دکتری ۷
کارشناسیارشد ۹

-۲ چگونگی اجرای مدل ارزیابی و تحلیل نتایج

در این پژوهش برای ارزیابی روشهای مقاومسازی فضاهای امن زیرزمینی ابتدا انواع روشهای مقاومسازی با استفاده از منابع کتابخانهای شناسایی و سپس با مصاحبه با افراد خبره در زمینهی سازه، مدیریت ساخت و تونل، تمامی محورهای مطرح برای ارزیابی روشهای مقاومسازی سازههای زیرزمینی در برابر تهدیدات ناشی از انفجار، استخراج شده است. در ادامه برای نظرسنجی از خبرگان، پرسشنامهای برای وزندهی به شاخصهای موثر و امتیازدهی به هر یک از روشها برای ۳۲ کارشناس در زمینههای سازه، مدیریت ساخت و پدافند غیر عامل تهیه شده است (جدول .(۱ سپس با به کارگیری روش تصمیمگیری گروهی بر اساس الگوی مقایسهی زوجی، درجهی ضرورت وجودی هر یک از شاخصها و همچنین روشها در قالب یک مقیاس نهتایی لیکرت (معادل ۱ تا (۹ بدست آمده است. سپس درخت سلسله مراتب تصمیم در سه سطح زوجی گزینهها تشکیل و ضمن استخراج اولویتها و تعیین وزن نهایی گزینهها، شش روش مقاومسازی در نرمافزار Expert Choice با یکدیگر مقایسه و گزینهی بهینه تعیین شده است.

برای اعتبارسنجی پرسشنامهها از آزمون آلفای کرون

روش سلسله مراتبی AHP اولین بار توسط ساعتی((Saaty ارایه شده است .[۶] این روش شامل سه کارکرد اصلی ساختاردهی به پیچیدگی، سنجش بر مبنای مقیاس نسبی و ترکیب است. کاربرد اصلی این روش در محاسبهی اهمیت نسبی مجموعهای از گزینهها در یک تصمیم گیری چند معیاره است. با بهرهگیری از این روش میتوان معیارها و شاخصهای کیفی را به صورت معیارهایی کمی ارایه نمود .[۷] روش AHP از سه بخش اصلی ساختار مدل، داوری تطبیقی از گزینهها و معیارها و در نهایت ترکیب اولویتها تشکیل شده است .[۸] از پژوهشهای مهمی که اخراًی با این روش انجام شده است، میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

• مدینکینه (Medineckiene) و همکاران در سال ۲۰۱۰ از روش AHP در ارزیابی ساختمانهای پایدار استفاده کردند .[۹]
• پودوزکو (Podvezko) و همکاران از روش AHP برای ارزیابی قراردادهای مالی استفاده کردند .[۱۰]
• سیویلویکیس (Sivilevicius) از این روش برای مدلسازی سامانهی حمل و نقل و ارزیابی فناوریهای نوین بهره گرفته است [۱۱] و .[۱۲]

۶۶

دوفصلنامهی علمی-پژوهشی مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی؛ دورهی ۲؛ شمارهی ۱؛ تابستان ۱۳۹۲

• فولادگر و همکاران از AHP برای اولویتبندی راهبردها

بهره گرفتهاند .[۱۳]

اولین مرحله در فرایند تحلیل سلسله مراتبی، تجزیه مسئله به ساختار سلسله مراتبی شامل هدف، معیارها، زیرمعیارها و گزینهها است. این عوامل تصمیمگیری یک ساختار سلسله مراتب شامل هدف در بالاترین نقطه، معیارها در وسط و گزینهها در پایینترین نقطه ایجاد میکند. در مرحلهی دوم با استفاده از ساختار ایجاد شده، مقایسههای زوجی بین عناصر توسط تصمیمگیرندگان انجام میشود. ساعتی برای امتیازدهی قضاوتی بین دو عنصر مقیاس ۱ تا ۹ را بر اساس جدول ۲ پیشنهاد میکند. با توجه به جدول ۲، هر چه شدت اهمیت بیشتر شود، امتیاز اختصاص داده شده نیز افزایش مییابد.

جدول -۲ مقیاس شدت اهمیت ساعتی [۶]

تعریف میزان اهمیت

اهمیت برابر ۱
اهمیت نسبتاً بیشتر ۳
اهمیت با شدت بیشتر ۵
اهمیت با شدت خیلی بیشتر ۷
اهمیت فوقالعاده بیشتر ۹
مقادیر متوسط ۸،۶،۴،۲

در این مرحله تصمیمگیرندگان در هر بار قضاوت دو عنصر را نسبت به عنصر سطح بلافاصله بالاترشان مقایسه کرده و امتیازی را بر اساس جدول ۲ برای میزان برتری گزینهی اول بر دوم ارایه میکنند. در سومین بخش فرآیند، تشکیل ماتریسهای توافقی بر اساس دادههای جمعآوری شده در مرحلهی پیشین به عنوان مقدمهی محاسبهی وزنها انجام میشود.

FRP برای تقویت سازههای فولادی که اغلب دارای مقطع متقارن هستند، استفاده نمود. در این تحقیق، روشهای مقاومسازی قابل استفاده در سازههای زیرزمینی به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفته است:

• استفاده از دالهای انفجاری (A1)

• ایجاد حفرههایی به عنوان تلهی انفجاری (A2)

• استفاده از موجگیرها و خم (A3)

• استفاده از میراگرها (A4)

• استفاده از الیاف پلیمری (A5)

• استفاده از مصالح پلیاستایرن (A6)

-۱-۳ استفاده از دالهای انفجاری

یکی از روشهای پرکاربرد مقاومسازی سازههای زیرزمینی استفاده از دالهای انفجاری است. این روشمعمولاً برای سازههایی که به روش کند و پوش اجرا میشوند، به کار برده میشود .[۱۴] در این روش دالهای بتنی مسلح پیشساختهای را در عمق کم از سطح زمین (در حدود ۱ متر) قرار میدهند. هنگامی که موشک نفوذکننده با این دالها که ممکن است در چند ردیف اجرا شده باشند، برخورد نماید به سبب مقاومت بالاتر نسبت به خاک و سنگ، نفوذ موشک را کاهش میدهد. در این روش به دلیل برداشت خاک از سطح زمین امکان شناسایی فضاهای زیرزمینی به شدت افزایش مییابد.

-۲-۳ ایجاد حفرههایی به عنوان تلهی انفجاری

موشکهای نفوذکننده، پس از نفوذ در خاک، هنگامی که به یک فضای خالی برسند، عمل میکنند. در این راستا میتوان با ایجاد حفرههایی به عنوان تله، پیش از رسیدن موشکها به فضای مورد نظر سبب انفجار آنها شد .[۲] از مهمترین معایب این روش میتوان به هزینهی بالای آن اشاره نمود.

-۳ انواع روشهای مقاومسازی در سازههای امن زیرزمینی

روشهایی که برای مقاومسازی سازهها وجود دارند، بسیار متنوع هستند. اما برخی از این روشها فقط برای سازههای خاص هستند؛ به عنوان مثال با توجه به اینکه مقاومت کششی و فشاری فولاد تقرباًی با هم برابرند، نمیتوان از الیاف

-۳-۳ استفاده از موجگیرها و خم

برای پیشگیری از ورود امواج انفجار و کاهش اثرات آن از فضایی به فضای دیگر در سازههای زیرزمینی میتوان تونلهای را به صورت تو در تو و با زوایای مختلف ایجاد نمود که در صورت انفجار، امواج کمتری به تونلهای قسمتهای دیگر وارد شود. جدول ۳، اثر انفجار در یک تونل نسبت به تونل دیگر را نشان میدهد.

۶۷

ارزیابی انواع روشهای مقاومسازی سازههای زیرزمینی در برابر تهدیدات ناشی از انفجار با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی: ص ۷۴-۶۵

جدول -۳ درصد امواج انفجار انتقالیافته از یک تونل به تونل دیگر [۱۵]
نسبت امواج انتقالی به
حالت
امواج ماکزیمم (PT/PSO)

۰/۵

۱/۰

۱/۵

PTa=0/5

PTb=0/8

۰/۸

-۴-۳ استفاده از میراگرها

یکی از روشهای کاهش نیروهای جانبی ناشی از زلزله یا نیروهای حاصل از انفجار استفاده از میراگرها است. در حین زلزله یا انفجار انرژی زیادی به دو صورت جنبشی و پتانسیل (کرنشی) به سازه وارد میشود. این انرژی به طریقی جذب یا مستهلک میشود. اگر سازه فاقد میرایی باشد ارتعاش آن پیوسته خواهد بود؛ اما به دلیل وجود میرایی در مصالح، ارتعاش کاهش مییابد. انرژی ورودی (برحسب ژول) به سازه به صورتهای معرفی شده در گزارهی (۱) تبدیل میشود:
E = Ek + Es + Eh + Ed (1)

در گزارهی (۱)، E انرژی ورودی، Ek انرژی جنبشی، ES انرژی کرنشی قابل برگشت در محدودهی کشسان، Eh انرژی تلف شده به واسطهی تغییر شکلهای غیر کشسان و Ed انرژی مستهلک شده به واسطهی میراگر الحاقی است. فلسفهی استفاده از میراگرها افزایش Ed است تا انرژیی که به دیگر اجزا میرسد، کاهش یابد .[۱۶]

در معماری فضاهای امن زیرزمینی با توجه به اصل پراکندگی، فضاها را به صورت مجزا (اما متصل به هم) در نظر میگیرند. در این حالت اگر در یک بخش به سبب انفجار بمبهای نفوذی، تخریبی صورت گیرد، این خرابی به

قسمتهای دیگر نیز سرایت میکند. بدین منظور از درز انقطاع بین بخشهای مختلف استفاده میشود. این انفجار میتواند از طریق خاک یا سنگهای پیرامون به بخشهای دیگر سازهی زیرزمینی انتقال یابد. برای حل این مشکل نیز میتوان از میراگرها در بین سازه و دیوارهای سنگی تونل استفاده نمود یا اینکه درون تونل یک سازهی فلزی دیگر احداث نمود و آن را با استفاده از میراگرها به بدنهی اصلی تونل متصل نمود. این روش در مرکز کنترل و فرماندهی نوراد استفاده شده است (شکل .(۱ میراگرها بر اساس عملکرد آنها به انواع اصطکاکی، فلزی (جاریشونده)، ویسکوز، ویسکوالاستیک، آلیاژهای حافظهدار شکلی (SMA) و میراگرهای جرمی دستهبندی میشوند .[۱۶]

شکل -۱ نمایی از فنرهای میراگر در مرکز کنترل و فرماندهی نوراد [۴]