شماره تماس مدرس جهت مشاوره و پشتیبانی آموزشی 09378825252-09155519509

چكیده

امروزه با افزایش حملات تروریستی در نزدیکی اماکن شهری، طراحی ساختمانها در مقابل بارهای ناشی از انفجار به ویژه در برخی ساختمانهای حساس و شریانهای حیاتی، مورد توجه ویژهای قرار گرفته است. هنگامی که یک انفجار رخ میدهد، انتشار امواج در هوا میتواند منجربه بروز خسارت شدید در سازه و به خطر افتادن جان افراد شود. با توجه به اینکه سازههای فولادی موجود به طور معمول براساس بارهای ثقلی و لرزهای متعارف مورد طراحی قرار گرفتهاند، نیاز است عملکرد این سازهها تحت بارهای ناشی از انفجار مورد بررسی قرار گیرد.

در این پایان نامه قابهای فولادی یک و سه طبقه، تک دهانه با سیستم قاب خمشی و قاب مهاربندی همگرا تحت بارگذاری انفجاری قرار گرفته است. قاب مهاربندی به طور گسترده در مناطق لرزه خیز استفاده میشود. قاب CBF به طور مستقیم در ارتباط با کمانش مهاربند بوده و تکرار کمانش و تسلیم مهاربند سبب زوال مقاومت و سختی میشود که ممکن است باعث ناپایداری کلی قاب شود. قاب خمشی معمولا به عنوان سیستم باربر جانبی به دلیل شکل پذیری بالا انتخاب میشود. در مقایسه با قاب مهاربندی قاب خمشی دارای سختی کمتری بوده و در نتیجه برای تامین ایمنی، نیاز به اعضای بزرگتری دارد .

نوع تحلیل، تحلیل دینامیکی غیرخطی برای مدلهای تحت بار انفجاری میباشد. برای محاسبه امواج ناشی از انفجار از آیین نامه 1300-TM5 و 02-340-UFC 3 نشر دپارتمان دفاع آمریکا و مبحث 12 مقررات ملی ساختمان و کتابهای معتبر دیگر استفاده شده است .برای مدلسازی قابها از نرم افزار ABAQUS/Explicit solver استفاده شده است. رفتار قابهای مذکور در طول بازههای زمانی در حد میلی ثانیه دنبال و مورد بررسی قرار گرفتهاند. برای صحت سنجی نیز مدل المان محدود با نتایج بدست آمده از نمونههای آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس نمودارهای ظرفیت قابهای مذکور تحت بارگذاری انفجاری استخراج و ضرایب شکل پذیری، ضرایب کاهش شکل پذیری و استهلاک انرژی قابها تحت بارگذاری انفجاری بدست آمده و با هم مقایسه شده اند. ضرایب شکل پذیری و ضرایب کاهش شکل پذیری قابهای خمشی بیشتر از قاب مهاربند هم محور بوده و این نشان از شکل پذیری بالای قاب خمشی میباشد. همچنین استهلاک انرژی دو قاب مذکور مقایسه شده که قاب خمشی دارای استهلاک انرژی بالاتری نسبت به قاب مهاربندی میباشد

 

نتیجه گیری

امروزه با بالا گرفتن ناارامیها در کشورها دنیا و پیشرفت تکنولوژی انفجار، طراحی ساختمانهای خاص در مقابل بارگذاریهای انفجاری امری ضروری به نظر میرسد. بدین منظور قابهای فولادی با سیستم قاب خمشی و قاب مهاربندی هم محور تحت بارگذاری امواج ناشی از انفجار خرجها با اوزان گوناگون در فواصل محتلف مرکز خرج از بر سازه، مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. برای دست یابی به پاسخ قابهای مدنظر تحلیل غیرخطی با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS صورت گرفته و نتایج زیر حاصل شدهاست:

2. با توجه به کانتورهای تنش مشاهده شد که ستونهای مقابل وجه انفجاری مهمترین نقش را در مقابل امواج ناشی از انفجار داشته و عمده تغییر شکل در ستون رخ میدهد.

1. تحلیل قاب مهاربندی همگرا به خوبی بیانگر آن است که عمده تغییر شکل در محل اتصال تیر و ستون با مهاربند میباشد. همچنین پای ستون مقابل وجه انفجاری نیز دچار تسلیم شده و تنش پلاستیک را در قسمتهایی از ستون و مهاربند و تیر مشاهده میشود. در این مدل تیر و مهاربندها دچار اعوجاج شده و کمانش کردهاند، که مشکل اساسی این نوع مهاربندها میباشد.

3.    در زمان اولیه بعد از انفجار، قسمتهایی از ستون مقابل وجه انفجاری وارد ناحیه غیرخطی و پلاستیک شدهاند و تنشها به حد نهایی خود رسیدهاند. همچنین مشاهده شد که ستون وجه دورتر هنوز دچار تنش نشده و نیرویی به آن وارد نشده است .با گذشت چند میلی ثانیه از وقوع انفجار ستون مقابل وجه انفجار، دچار تغییرشکل برشی شده و تنشها در پای ستون و ناحیه اتصال به حد نهایی خود رسیدهاند. ستون وجه دورتر نیز تنشهایی را با گذشت زمانی از انفجار تحمل کرده است .

4.    اندازه سطح زیر نمودار منحنی برش پایه-تغییرمکان جانبی، بیانگر انرژی مستهلک شده میباشد و هرچه این استهلاک انرژی مقدار بیشتری باشد ارتعاش سازه کمتر و سازه قادر خواهد بود پاسخ

کمتری با ارتعاشات بدهد. مطابق انتظار استهلاک انرژی در قاب خمشی نسبت به مهاربندهای ضربدری بیشتر بوده و انرژی بیشتری را مستهلک کرده است. قابهای خمشی به دلیل بالا بودن شکلپذیری مقدار انرژی بیشتری را جذب میکنند تا به حالت پلاستیک برسند.

5.    با توجه به مقادیر بدست آمده از نمودارها و جداول فوق مشاهده میکنیم که ضریب شکل پذیری و ضریب کاهش شکل پذیری قاب خمشی بالاتر از قاب مهاربندی بوده و در نتیجه نسبت تغییرمکان در حالت نهایی به تغییرمکان در حالت تسلیم برای قاب خمشی بیشتر میباشد و این حاکی از شکل پذیری بالای قاب خمشی نسبت به قاب مهاربنذ همگرا میباشد.

6.    زمانی که اثر نرخ کرنش لحاظ میشود تنش تسلیم با افزایش نرخ کرنش افزایش پیدا کرده و بنابراین مدول الاستیک از مدول پلاستیک بیشتر شده و انتظار رفتار سختتری از مدول میرود.

وقتی رفتار جسم سختتر میشود و نرخ کرنش در نظر گرفته میشود جابجایی در هر دو قاب خمشی و مهاربندی کاهش یافته است.

برای دریافت این مقاله و مقالات دیگر باید پکیج طلایی آموزش نرم افزار ABAQUS را دریافت نمایید.
پس از خرید در پشتیبانی پیغام بگذارید تا همکاران ما اکانت شما را برای دریافت محتوا های ویژه پکیج طلایی فعال نمایند.

دریافت پکیج طلایی