بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با توجه به وجود پل های بتنی متعدد در شهر ها که شریان های حیاتی شهر می باشد وافزایش حملات تروریستی ضرورت بررسی پل ها حائز اهمیت می باشد.در مقاله حاضر با انتخاب یک مدل مناسب مصالح در بارهای با نرخ بالا, رفتار غیر خطی پل ها تحت بارهای انفجاری به کمک هیدروکد AUTODYN مورد بررسی قرار گرفته است،سپس جهت بررسی خرابی ها ، شکست ها و تغیر شکل های رخ داده شده نمونه ای از پل با ویژگی معین که بر اساس آیین نامه AASHTOطراحی شده تحت بار انفجاری با نرخ مشخص قرار داده شده و در نهایت نمونه بیان شده با استفاده از FRP مقاومسازی شده ونتایج حاصله مورد مقایسه قرار گرفته است.
.1 مقدمه
امروزه با توجه به افزایش حملات تروریستی در سراسر دنیا و امکان بمب گذاری در نزدیکی ساختما ن ها و اماکن شهری، طراحی ساختمان ها در مقابل بارهای ضربه ای ناشی از انفجار مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است . بر اساس آمارهای منتشر شده از سوی سازمان های بین المللی، خاورمیانه یکی از پر مخاطره ترین مناطق دنیا از نظر بروز جنگ و حملات تروریستی می باشد که این مسأله به خودی خود اهمیت پرداخت به مسأله پدافند غیر عامل در همه زمینه ها را مشخص می کند.
پژوهش های مختلف نشان داده اند که مصالح شکل پذیر حتی با مقاومت کمتر عملکرد بسیار بهتری در برابر بارهای انفجاری دارند. یکی از مطالعه هایی که در این زمینه انجام شده است بررسی عملکرد عرشه پل ها با مصالح مختلف در برابر بار ناشی از انفجار وسیله نقلیه می باشد [1] تحلیلهای انفجاری سابقه ای در حدود چندین قرن دارد،در سال 1919 قانون مقیاس برای انفجارهای ساده توسط هاپکینسون ارائه شده که پایه ریاضی نداشت ولی از نظرکاربردی بسیار با اهمیت بود، مقدار ماده منفجره مورد نیاز برای ایجاد تاثیرات مشابه با توان سوم ابعاد ساختمان ها نسبت مستقیم دارد . [2]
هوراس لمب ریاضیدان دانشگاه منچستر تحقیقات بسیاری را در مورد هیدرودینامیک و پدیده انتشار امواج انجام داد . [3] در سال 1939تیلور در مورد انتشار و استهلاک موج های انفجار ناشی از سلاح های متعارف و رفتار موجهای انفجار ناشی از نخستین انفجار اتمی در نیو مکزیکو مطالعاتی انجام داد . [4] اولین آیین نامه مطرح در بارگذاری انفجاری با نام TM5-855-1 در سال 1986 توسط دپارتمان تحقیقات نظامی ارتش آمریکا برای سازه های مقاوم در برابر انفجارهای غیراتمی تهیه شد .[5]
هیدروکد - Hydrocode - به آن دسته از نرم افزارگفته می شود که قابلیت حل مباحث دینامیکی با نرخ بسیار بالا را دارا می باشند، که از آن دسته مسائل درگیر با محاسبات به شدت غیرخطی هستند ، تفاوت اصلی این نرم افزار ها قابلیت ویژه آنها در شبیه سازی مسائلی است که در آنها - حتی جامدات - به دلیل شدت بارهای وارده به صورت سیال رفتار می کنند که می توان گفت یکی از دلایل نامگذاری این نرم افزارها می باشد .
هیدروکد انتخاب شده در این تحقیق AUTODYN نام دارد، AUTODYN یک بسته نرم افزاری تجاری در دسترس بوده که ویژه تحلیل های دینامیکی غیر خطی ناپایدار با استفاده از تکنیک های صریح تفاصل محدود، حجم محدود و اجزا محدود می باشد. AUTODYN از یک کوپل از روش های تفاضل محدود و حجم محدود برای محاسبات خود یاری می گیرد و این اجازه را می دهد تا مش بندی های سازه ای منحصر به فرد در کنار یکدیگر در فضا و زمان برای تحلیل دینامیکی کوپل گردند و علاوه بر این دارای واسط گرافیکی قابل قبولی برای مدلسازی می باشد. در این مقاله یک پل با ویژگی های مشخص که بر اساس آیین نامه AASHTO طراحی شده تحت بار انفجاری با نرخ مشخص قرار گرفته ورفتار سازه مورد بررسی قرار خواهد گرفت سپس پل با FRP تقویت شده ورفتار ثانویه بررسی می شود .
.2 تئوری انفجار
انفجار واکنشی است که در آن نرخ سوختن مواد با سرعتی به مراتب بیشتر از سرعت صوت انجام می شود که در نتیجه آن گرادیان دما و فشار بسیار بالا ایجاد شده و موج شوک بلافاصله تولید و با سرعتی در حدود سرعت صوت منتشر می شود. مرکز مواد منفجره را به عنوان مرکز شارژ یا منبع تعریف می گردد. پس از احتراق، امواج فشار درتمام جهات از منبع گسترش می یابند. در این حالت ، موج فشار به صورت شعاعی از منبع گسترش می یابد.
شکل 1 نشان دهنده روند گسترش امواج انفجار می باشد . تغییرات فشار نسبت به زمان در فاصله مستقیم از نقطه ای معین را منحنی فشار آن نقطه می نامند ، که نمونه آن را می توان در شکل 2 دید این منحنی را می توان به وسیله 4 نقطه کلی از A تا E برروی آن شرح کرد . نقطه B ، زمان رسیدن موج فشار بوده که زمان ورود نامیده می شود . نقطه C ، نقطه با حداکثر فشار مثبت می باشد که شدت پیک فشار تابعی از : جرم معادل ماده منفجره ، فاصله مستقیم، چگالی اتمسفر و فشار اتمسفر محیط می باشد ، نقطه D ، زمان زوال فشار مثبت و محل تغیر فشار از فشار مثبت به فشار منفی می باشد و در انتها نقطه D ، که فشار در نقطه مورد ارزیابی به فشار محیط باز می گردد . در انفجارهای شیمیایی میزان فشار حداکثر از رابطه 1 به دست می آید که در آن پارامتر Z ، فاصله مقیاس شده نامیده میشود و از معادله 2 به دست می آید . معادله گسترش موج را می توان به صورت معادله نمایی 3 توصیف نمود.
