بررسی تاثیر انفجار سطحی بر روی دیواره‌های بتنی پناهگاه جنگی تقویت شده با ورق‌های GFRP

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی ، مرند، ایران

2 پزوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران

3 دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.

چکیده

اهمیت توسعه سامانه‌های پدافند غیر عامل خصوصا در مناطق جنگی ، بررسی و تحلیل سازه‌ها تحت اثر انفجارهای سطحی را ضروری می‌داند. با توجه به موضعی بودن پدیده انفجار، اثرات و ویژگی‌های محیطی و موانع موجود، این پدیده دارای پیچیدگی‌های خاص می‌باشد. در این پژوهش با استفاده از روش اجزا محدود و با کمک نرم‌افزار LS-Dyna ، رفتار غیر خطی دیواره‌های سازه بتنی مقاوم‌سازی شده به وسیله پلیمرهای مسلح با الیاف شیشه (GFRP) در الگویی از پناهگاه جنگی در برابر بار ناشی از تاثیر موج انفجار سطحی، در حالت سه بعدی شبیه‌سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه بار انفجاری، شرایط تکیه‌گاهی، ابعاد دیوار، جنس الیاف و ویژگی‌های مصالح مورد استفاده یکسان در نظر گرفته شده و تاثیر حالات مختلف تقویت با ورق GFRP و ضخامت آنها در این حالات بررسی شده است. نخست چگونگی توزیع تنش در دیواره‌های سازه بتنی مرجع محاسبه شده و ناحیه‌های بحرانی سازه شناسایی شدند. سپس پاسخ مربوط به دیواره‌های سازه مقاوم‌سازی در ناحیه بحرانی با ضخامت‌های متفاوت، با یکدیگر و با سازه مرجع مقایسه شده و میزان تاثیر استفاده از این روش مقاوم‌سازی برای دیواره‌های سازه در برابر بارگذاری انفجار سطحی مشخص گردیده است. در پایان میزان تغییر مکان و چگونگی توزیع تنش برای حالت‌های مختلف جانمایی هندسی ورق‌های GFRP محاسبه و با توجه به استخراج حالت بهینه تقویت در در مقایسه با پوشش کامل دیواره‌های سازه، بکارگیری این روش مناسب ارزیابی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of surface explosion on the concrete walls of the war shelter reinforced with GFRP sheets

نویسندگان [English]

  • Reza Pourtahmaseb 1
  • Reza Pourtaghi Marzrood 2
  • Nader Hoveydaei 3
1 Master of scince/Islamic Azad University, Marand Branch
2 Iran Space Research center/ Space thrusters Research Institute / Researcher
3 Assistant Professor, Shahid Madani of Azerbaijan University / Faculty of Engineering
چکیده [English]

The importance of developing passive defense systems requires the study and analysis of structures in this area due to surface explosions. Due to the localization of the explosion phenomenon and the effects and environmental characteristics and existing obstacles, this phenomenon has special complexities. In this research, using the finite element method and with LS-Dyna, the nonlinear behavior of the walls of concrete structures reinforced with GFRP in a war shelter against The charge due to the impact of the surface blast wave is simulated and investigated in a more precise three-dimensional space. In this study, the explosive load, abutment conditions, wall dimensions, fiber material, and characteristics of the materials used are considered the same, and the effect of different reinforcement modes with GFRP sheet and their thickness in these modes is investigated. First, the stress distribution in the walls of the reference concrete structure was calculated and the critical areas of the structure were identified. Then, the response of the walls of the reinforcement structure in the critical area with different thicknesses is compared with each other and with the reference structure and the effect of using this reinforcement method for the walls of the structure against surface explosion loading is determined. Finally, the amount of displacement and stress distribution for different geometric locations of GFRP sheets is calculated and due to the extraction of the optimal state of reinforcement against full coverage of the walls of the structure, the use of this method in this method is considered appropriate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • LS-Dyna software
  • war shelter
  • surface blast
  • GFRP sheets
  • concrete structure

مراجع

[1] J.F. Baker, E.L. Williams, D. Lax, The Design of Framed Buildings against High-Explosive Bombs, in:  The civil engineer in war: A symposium of papers on war-time engineering problems, Thomas Telford Ltd, 1948, pp. 3: 80-112.
[2] H.L. Brode, Blast wave from a spherical charge, The Physics of Fluids, 2(2) (1959) 217-229.
[3] H. Lamb, Hydrodynamics, Bull. Amer. Math. Soc, 4 (1897) 73-80.
[4] G. Taylor, The Propagation And Decay Of Blast Waves,” UK Home Office, ARP Dept, in, RC, 1939.
[5] N. Gebbeken, T. Döge, Explosion protection—architectural design, urban planning and landscape planning, International Journal of Protective Structures, 1(1) (2010) 1-21.
[6] G.S. Urgessa, T. Arciszewski, Blast response comparison of multiple steel frame connections, Finite Elements in Analysis and Design, 47(7) (2011) 668-675.
[7] A.S. Daryan, M. Ziaei, S.A. Sadrnejad, The behavior of top and seat bolted angle connections under blast loading, Journal of Constructional Steel Research, 67(10) (2011) 1463-1474.
[8] C.W. Kauffman, Explosion hazards and evaluation: Baker, WE, Cox, PA, Westine, PS, Kulesz, JJ, and Strehlow, RA, Elsevier, Amsterdam, 1983, xxvii+ 807 pp. plus charts, $159.50,  (1985).
[9] H.L. Brode, Numerical solutions of spherical blast waves, Journal of Applied physics, 26(6) (1955) 766-775.
[10] M. Eskandari, A. Alidoosti, Investigating the Factors That Reduce the Urban Gas Pipeline Vulnerability to Explosion Threats, Journal of Disaster and Emergency Research,  (2019).
[11] S. Hosseinipoor, R. Gholamrezaei, M. Akibarian, Study of explosive resistance scaling on reinforced concrete slab under loading, under free-air burst blast, Indian J. Sci. Res, 1(2) (2014) 650-659.
[12] G. Ma, H. Zhou, Y. Lu, K. Chong, In-structure shock of underground structures: A theoretical approach, Engineering Structures, 32(12) (2010) 3836-3844.
[13] A.A.P. Rahim, M. Bitarafan, S.L. Arefi, Evaluation of types of shapes of building roof against explosion, International Journal of Engineering and Technology, 5(1) (2013) 1.
[14] Z.S. Tabatabaei, J.S. Volz, A comparison between three different blast methods in LS-DYNA: LBE, MM-ALE, Coupling of LBE and MM-ALE, in:  12th International LS-DYNA Users Conference, 2012, pp. 1-10.
[15] S.J. Amir Saedi Dariyan, Blast and Impact Engineering with AUTODYN Applications, Dariyan Publication, Tehran, 2012(in persian).
[16] O. Hall, PROGRAMME & ABSTRACTS,  (2009).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 5
مرداد 1402
صفحه 967-984

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار