بخشی از مقاله
چکیده
اکثر سازه های بافت قدیم ایران از جنس سازه بنایی می باشند و با توجه به رشد تروریسم و خطات ناشی از آن بالا بردن امنیت این سازه ها از نگاه پدافند غیرعامل روز به روز بیشتر اهمیت می یابد . در این مقاله یک دیوار بنایی با استفاده از ورق های cfrp تقویت شده و اثر بار انفجار بر روی آن دیده شده است. و پارامترهای همچون جابجایی، تنش ها در آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که استفاده از Cfrp به خوبی توانسته است مقدار جابجایی و تنش های وارد به سازه را کاهش دهد.
کلمات کلیدی:دیوار بنایی- کامپوزیت -cfrp بار انفجار
مقدمه:
تحلیل های 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 - - Hopkinson ارائه شده که پایه ریاضی نداشت ولی از نظرکاربردی بسیار با اهمیت بود.[1] وی ادعا نمود که اگر دو ساختمان با شکل و مصالح مشابه ولی در اندازه های مختلف ساخته شوند و سپس تحت اثر انفجار قرار گیرند، مقدار ماده منفجره مورد نیاز برای ایجاد تاثیرات مشابه با توان سوم ابعاد ساختمان ها نسبت مستقیم دارد. این قانون بطور کامل و در سال 1926 توسط گرنز - Grans - ارائه شد.[2]
تیلور - - Taylor 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 های بین 1936 تا 1950 داشت. مقاله های نخست وی در مورد انتشار و استهلاک موج های انفجار ناشی از سلاح های متعارف بود ولی در مطالعات بعدی وی بر روی رفتار موج های انفجار ناشی از نخستین انفجار اتمی در نیو مکزیکو متمرکز شد[3]لوچیونی - Luccioni - یکی دیگر از پژوهشگرانی است که در زمینه انفجار مطالعات بسیاری انجام داده است.[4] در یکی از این پژوهش ها، رفتار دال بتنی تحت اثر بار انفجار بررسی شده است .
وی ابتدا بصورت آزمایشگاهی دال بتنی را تحت اثر بار انفجاری قرار داده است و سپس نتایج بدست آمده را مقایسه نموده است و پس از نمایش صحت مدلسازی، کوشیده است رابطه ای بین قطر حفره ناشی از Ansys و Abaqus با مدلسازی توسط نرم افزار انفجار، وزن مواد منفجره و محل انفجار ارائه نماید و در پایان مقایسه ای بین مدل ها و نرم افزارهای استفاده شده انجام داده و در هر مورد نقاط ضعف و قوت آنها را تشریح نماید.فیوض - Feus - و همکاران نیز رفتار سازه های فولادی و بتنی را با شکلها و شرایط مختلف تحت اثر بارگزاری انفجاری مورد بررسی قرار دادهاند و شبیه سازی و مقایسه Abaqus تاثیر شکل و سایر ویژگی ها را بر روی عملکرد سازه برای هر دو نوع فولادی و بتنی بوسیله نرم افزار المان محدود نموده اند و عملکرد سازه های بتنی را در حالت کلی مناسب تر گزارش کرده اند.[5]
در ضخامت های متفاوت را در مقابل بار انفجار مورد بررسی قرار داده FRP نگارندگان این پژوهش نیز مقاوم سازیدیوار های بتنی با انواع ورق های وتاثیرمقاوم سازی با استفاده از این ورق ها را بر کاهش تغییرمکان بیشینه، نشانه خسارت و تنش در میلگردهای داخل بتن را در برابر بار انفجاری مناسب ارزیابی کرده که در این میان بکارگیری ورق های کربنی در مقایسه با ورق های شیشه و ارامید مناسب تر گزارش شده است.[6]Low و همکاران [7] در سال - - 1998 به بررسی عددی پاسخ دال های بتن مسلح تحت بار های انفجار پرداختند. نتایج حاصل از مدل سازی نشان داد استفاده از ورق های کامپوزیتی باعث بهبود عملکرد دال و کاهش تغییر شکل ها و همچنین کاهش بروز ترک در دال می گردد.
Lowو [8] Haoدر سال - - 2001 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 از شرایط 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.Luccioniiو [9] Luege در سال - - 2006 به بررسی رفتار دال های روسازی بتنی تحت بارهای انفجار پرداختند. هدف از انجام ازمایش سنجش میزان خرابی و ترک های احتمالی در روسازی های بتنی بر اثر بار شوک ناشی از انفجار در بالای آن بود. همچنین دو روش برای تحلیل مساله انفجار بر روی دال های بتنی عرضه گردید.
Mosalam و [10] Ayman S. Mosallam مدل های عددی با استفاده از روش المان محدود برای تحلیل اجمالی غیرخطی دال های بتن مسلح شده که در معرض بارگذاری انفجار قرار می گیرند، مطرح کردند. این مدل ها استفاده می شود تا پارامترهای متفاوت از جمله مدت زمان بارگذاری و اثر اصلاح - - CFRP را بر تراکم آسیب، مورد بررسی قرارگیرد. نمایش محلی آسیب برحسب کرنشهای فولاد تقویتی مورد بحث قرار می گیرد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در زمانی که از سیستم اصلاح با کامپوزیت - - CFRP استفاده می شود. ظرفیت تحمل بار تا 200درصد افزایش می یابد به علاوه، حداکثر جابجایی با اصلاح - - CFRP ، در مقایسه با دال ساخته شده تا 40 تا 70 درصد، کاهش می یابد. رفتار دال اصلاح شده با - - CFRP زمانی که هر دو طرف دال اصلاح می شود، بهترین وضعیت را دارد .
Jin- Won Na و همکارانش [11] مقاومت در برابر انفجار دال های بتن مسلح اصلاح شده - - GFRP را با استفاده از برنامه - - LS-DYNA مورد تحلیل قراردادند. همچنین کارآیی سیستم اصلاح شده با - - GFRP به وسیله مقایسه نتایج تحلیل برای دال های اصلاح شده و اصلاح نشده، مورد ارزیابی قرار گرفت و کارایی دال اصلاح شده با الیاف مسلح پلیمری را اثبات کردند.معرفی سازه همان گونه که در شکل 1 آمده است سازه بنایی با سه میلیمتر ورق CFRP مورد تقویت قرار گرفته است و تحت بار انفجار ده کیلوگرم TNT در فاصله ده متری قرار گرفته است.
نتایج
در شکل سه نحوه جابجایی دیوار برشی تقویت شده با استفاده از ورق های CFRP نشان داده شده است. در این مقاله از کامپوزیت کامل و شطرنجی برای بهبود وضعیت دیوار استفاده شده است.
