مطالعه عددي تأثير دال بتن آرمه فداشونده بر عملكرد سازه‌هاي بتن‌آرمه قوسي شكل زيرزميني تحت بار انفجار

Numerical Study of the Effect of Sacrificial RC Slab on the Performance of Underground Arc Shaped Structures under the Explosion Load

با گسترش روزافزون تكنولوژي ساخت تجهيزات نظامي با تخريب بالا، نياز به ساخت سازه‌هايي با مقاومت قابل قبول در برابر انفجار در مراكز حساس و حياتي بيش از پيش احساس مي‌شود. اين سازه‌ها به عنوان امكانات شهري در زمان صلح و در زمان جنگ و بلاياي طبيعي عاملي براي حفظ جان مردم محسوب ‌مي‌شوند. به علت عدم وجود اطلاعات تجربي مناسب و مشكلات روش‌هاي آزمايشگاهي در زمينه انفجار سازه‌ها، استفاده از روش‌هاي مدل‌سازي عددي و اجزا محدود مي‌تواند كمك شاياني در طراحي سازه‌ها و برآورد بارهاي وارد بر آنها داشته باشد. در اين تحقيق تأثير دال بتن‌آرمه فداشونده بر عملكرد سازه‌هاي بتن‌آرمه قوسي شكل زيرزميني تحت بار انفجار با جزئيات متداول و همچنين پارامترهاي تأثيرگذار مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت حل از نرم‌افزار اجزا محدود Ls-Dyna استفاده ‌شده و مدل هاي بهينه‌سازي شده قوس‌هاي بتني تحت ميزان مختلف مواد منفجره مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج تحليل‌هاي مختلف صورت گرفته نشان مي‌دهد كه در صورت قرار دادن دال بتني فداشونده روي تاج سازه قوسي شكل زيرزميني تخريبي روي سازه مورد مطالعه صورت نمي‌گيرد و فقط تخريب مربوط به دال بتني خواهد بود كه با افزايش ميزان TNT تخريب روي آن بيشتر مي‌شود و در اصل وجود اين دال باعث پخش قدرت انفجار در سطح بيشتري از خاك مي‌گردد كه اين موجب كاهش انتقال نيرو به سازه مورد مطالعه مي‌باشد. بنابراين درجه ايمني اين سازه‌ها به لحاظ عملكرد در برابر بار انفجار به ميزان قابل توجهي افزايش خواهد يافت.

With the increasing expansion of the technology for the production of high-tech military equipment, the need to build structures with acceptable resistance against explosion in vital centers increasingly felt. These structures as the facilities in times of peace and in times of war and natural disasters are contributing to saving lives. Due to the lack and limitation of experimental data for explosion problems, numerical modeling based on finite element method can help in designing and estimating the loads exerted on structures. In this research, the effects of sacrificial RC slab on the performance of underground arched shape RC structures with practical details under explosion load were studied. Ls-Dyna finite element software was used to solve the problem and optimized concrete arches under different levels of explosives were investigated. Results show that, if a sacrificial RC slab is placed on the crown of the study structure, no damage will occur in structure and structural damages will be concentrated in RC slab. However these damages will be increased with increasing of the explosives. On the other hand, sacrificial slab distributes the blast waves at a higher level of soil which in turn shield the structure against explosion. Consequently, the safety of the structure in terms of performance against blast loading will be increased significantly.