مقاله رفتار دال هاي بتن آرمه مقاوم سازي شده با FRP تحت بارگذاري انفجاري

    —         —    

ارتباط با ما     —     لیست پایان‌نامه‌ها

... دانلود ...

بخشی از متن مقاله رفتار دال هاي بتن آرمه مقاوم سازي شده با FRP تحت بارگذاري انفجاري :

خلاصه
در این تحقیق رفتار دینامیکی دال های بتن مسلح یک طرفه و دو طرفه تحت اثر بارهای ناشی از انفجار به کمک مدلسازی در نرم افزار ANSYS AUTODYN بررسی می شود. سپس پاسخ دینامیکی دال ها تحت اثرات الگوهای انتشار امواج فشار انفجار با ایجاد تغییرات در شبیه سازی شامل ضخامت دال، فاصله مواد منفجره از سطح دال، مقدار خرج انفجاری و اثرات مقاوم سازی دالها با استفاده از صفحات پلیمری FRP مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد افزایش ضخامت FRP در کاهش میزان خرابی، افزایش مقاومت خمشی، افزایش سختی و در نتیجه کاهش خیز دال بسیار موثر است. اما نکته مهم این است که افزایش ضخامت FRP تا حد معینی این آثار را به دنبال دارد و پس از آن حد، افزایش ضخامت FRP هیچ تاثیری ندارد.

کلمات کلیدی: دال بتنی مسلح، بارگذاری انفجاری، پلیمر مسلح به الیاف، نرم افزار .AUTODYN

1 مقدمه

تحلیلهای انفجاری سابقه ای در حدود چندین قرن دارد. تحلیل های ابتدایی که با روش های تقریبی انجام می گرفت به قرن های 13 و 14 میلادی باز می گردد. در سال 1919 قانون مقیاس برای انفجارهای ساده توسط هاپکینسون ارائه شده که پایه ریاضی نداشت ولی از نظرکاربردی بسیار با اهمیت بود. هوراس لمب ریاضیدان دانشگاه منچستر تحقیقات بسیاری را در مورد هیدرودینامیک و پدیده انتشار امواج انجام داد. تیلور دانشمندی بود که مطالعاتش بر روی دینامیک موج های انفجار ناشی از مواد منفجره نقش بسیار زیادی در پیشرفت مرکز تحقیقات وزارت دفاع بریتانیا در سال هایبین 1936 تا 1950 داشت. اولین آئین نامه طرح شده در بارگذاری انفجاری با نام TM5-855-1 در سال 1986 توسط دپارتمان تحقیقات نظامی ارتش آمریکا برای سازه های مقاوم در برابر انفجارهای غیر اتمی تهیه شد. پس از آن آئین نامه TR-87-57در سال 1989 توسط بخش مهندسی نیروی هوایی آمریکا و آئین نامه TM5-1300 در سال 1990 تهیه شده که جامعیت بیشتری داشته است .[1] باترا و حسن [2] به بررسی عددی پاسخ دال های بتن مسلح تحت بار های انفجاری پرداختند. نتایج حاصل از مدلسازی نشان داد استفاده از ورق های کامپوزیتی مرکب با کائئوچو باعث بهبود عملکرد دال و کاهش تغییر شکل ها و همچنین کاهش بروز ترك در دال می گردد. لاو و هائو [3] قابلیت اطمینان دال های بتن مسلح در برابر بارهای انفجاری را با استفاده از مدل سازی عددی بررسی نمودند و نشان دادند که تاثیر انفجار بر روی عضو سازه ای پهنه وسیعی ازشرایط را در بر می گیرد و قابلیت پیش بینی چندانی ندارد. با این وجود در محدوده های خاصی از بار انفجار می توان وضعیت رفتار دال را پیش بینی نمود. مسلم [4] نتایج مطالعات خود بر روی دال های بتن مسلح تقویت شده تحت اثر بار انفجار را گزارش کردند. با استفاده از مدل اجزا محدود پارامترهای مسئله ارزیابی شده و رفتار دال های بتن مسلح معمولی و دال های تقویت شده توسط صفحات CFRP مورد بررسی قرار گرفت که کاهش 85 درصدی فرکانس ارتعاش در دال های بتنی معمولی بر اثر بارگذاری انفجاری، در دال های تقویت شده تنها تا حد 50 درصد می باشد. لوسیونی و لوئگ [5] به بررسی رفتار دال های روسازی بتنی تحت بارهای انفجار پرداختند. هدف از انجام آزمایش سنجش میزان خرابی و ترك های احتمالی در روسازی های بتنی بر اثر بار شوك ناشی از انفجار در بالای آن بود. ژو و همکاران [6] به

1عضو هیات علمی دانشگاه 2کارشناس ارشد عمران

ارزیابی پاسخ دال های بتنی در برابر بار انفجار پرداختند. در این بررسی پاسخ دال های بتنی با استفاده از مدل خرابی پلاستیک دینامیکی بدست آمد و صحت نتایج با مقایسه با مقادیر توصیه شده توسط استاندارد TM5-1300 ارزیابی شد. وو و همکاران [7] به بررسی آزمایشگاهی تاثیر بار انفجار بر روی دال بتنی تقویت شده توسط چند نمونه از الیاف صنعتی شامل NRC, FRP, UHPFC پرداختند. نتایج به دست آمده نشان داد که مقادیر بدست آمده در مرکز دال و لبه ها دارای تفاوت چشمگیری با روابط پیشنهاد شده در استاندارد TM5-1300 دارد. کیا و یانگ [8] در تحقیقی تاثیر سرعت انهدام را در بهبود مقاومت دال های بتنی یک طرفه در برابر بار انفجار واقعی مورد بررسی تجربی قرار دادند. نتایج نشان داد مقاومت دال هایی که در یک طرف خود تقویت گردیده اند چندان تغییری نکرده ولی در دال هایی که در دو طرف خود تقویت گردیده بودند افزایش چشمگیری در مقاومت دال مشاهده شد. پاندی و همکاران [9] خرابی محتمل صفحات نازك بتنی را در برابر بار انفجار را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق اثر به زوال رسیدن مصالح منظور گردید و همچنین حالت خرابی جدیدی پیشنهاد شد و توسط نتایج حاصل از مدل های عددی به تایید رسید. ویرهیجم و همکاران [10] به بررسی پاسخ دینامیکی دال های بتنی تحت بارهای جانبی و خرابی های محتمل آن پرداختند. در تحقیق یاد شده روشی جهت پیش بینی اثرات مخرب بارهای انفجاری بر روی اعضای بتنی بدست آمد. نام و همکاران [11] به ارزیابی رفتار دال های بتنی مقاوم سازی شده توسط GFRP در برابر بارهای انفجاری پرداختند. با استفاده از روش اجزاء محدود، مدل مصالح دارای نرخ کرنش بالا، رفتار دینامیکی دالمورد ارزیابی قرار گرفت. و نتایج با نتایج حاصل از تست های آزمایشگاهی پیشین مقایسه و تطابق مطلوبی مشاهده شد. همچنین تحقیقات متعدد دیگری بر روی رفتار دال های مسلح تحت بارگذاری انفجاری انجام شده است .[15-12]

تقویت و مرمت سازه ها از دیرباز یکی از زمینه های پویا در کارهای ساختمانی محسوب می ¬شده است. ضرورت انجام تقویت از دو جنبه ی اساسی مورد توجه قرار می¬گیرد: (1 افزایش ظرفیت باربری و یا بهبود شرایط بهره برداری بدون تغییر در آیین نامه ¬ها و (2 تغییرات در آیین نامه ¬ها و استانداردهای ساختمانی. یکی از مصالحی که در سال¬های اخیر جهت بهسازی و تقویت سازه¬های مختلف مورد استفاده¬ی فراوان قرار گرفته است، کامپوزیت¬های FRP (پلاستیک-های مسلح به الیاف) می ¬باشند. مزایای گوناگون این نوع کامپوزیت نظیر مقاومت بالا، وزن کم، سهولت نصب، مقاومت در مقابل خوردگی و ایجاد تغییرات جزئی در هندسه و شکل سازه¬های تقویت شده، باعث شده که این نوع الیاف در تقویت و مرمت انواع سازه¬ها به خصوص سازه¬های بتن آرمه به کار گرفته شوند. از جمله مسائلی که در نصب کامپوزیت¬ها مورد توجه قرار می¬گیرد، فراهم نمودن بستری مناسب جهت اتصال کامپوزیت و سطح مورد نظر می¬باشد. آماده سازی سطح بتن که خود شامل مراحل مختلفی است، باعث پیوستگی بیشتر در اتصال شده و گسیختگی را به تعویق می¬اندازد. استفاده از ورق های FRP بصورت گسترده ای در مقاوم سازی اعضای بتن آرمه تحت بارهای انفجاری استفاده شده است .[20-16]

تحلیل پاسخ دینامیکی دال های بتن آرمه تحت اثر انفجار پیچیده می باشد. روش های اجزا محدود برای مدل سازی چنین رفتار قابل کاربرد است. اما دستیابی به دقت قابل قبول نیازمند صرف هزینه و زمان زیاد است. با توجه به تحقیقات صورت گرفته درباره نحوه تاثیر انفجار بر پاسخ دال بتنی به طور کلی در تحقیقات انجام شده همگی بر مبنای پاسخ کلی دال بحث کرده اندو در مورد چگونگی پاسخ قسمت های مشخص شده از دال و ایجاد تمرکز در نحوه پاسخ آنها کمتر بحث نموده اند و هنوز خلاء تحقیقات وجود دارد که در این تحقیق سعی شده است که با استفاده از روابط موجود و با بررسی پارامترهای خاص بتوان عملکرد و پاسخ قسمت های مشخص شده و تعیین شده از سازه دال بتن مسلح دا در برابر بارهای انفجاری را مورد مطالعه قرار داد.

در این مقاله رفتار دال های بتن مسلح به صورت های دال های یک طرفه و دو طرفه که در ساخت و سازها کاربرد وسیع تری دارند، در برابر بارهای انفجاری بررسی می شوند. برای این منظور با استفاده از نرم افزار تخصصیANSYS AUTODYN، دال بتن مسلحی با یک دهانه به صورت یک طرفه و دو طرفه را تحت بارگذاری انفجاری، مورد تحلیل قرار داده و اثرات الگوهای انتشار امواج فشار انفجار را بر روی دال با ایجاد تغییرات در ضخامت دال، فاصله مواد منفجره و شماره میلگرد های مورد استفاده و همچنین مقاوم سازی در دال بررسی می گردد.

لینک کمکی