ارزيابي عددي اثرات حاكم بر انفجار زير آب در سد‌هاي بتني به كمك روش بدون شبكه

The Numerical Evaluation of the Effects of Underwater Explosion in Concrete Dams Using a Network-Less Method

مسأله انفجار از جمله مسائل نويني است كه سبب رويدادهاي متفاوت يا وقايع عمدي مي‌شود و رفتار اعضاي سازه‌اي تحت بارگذاري انفجار، موضوع طرح‌هاي تحقيقاتي زيادي در سال­ هاي اخير مطرح بوده است. از آنجايي كه انجام آزمايش تجربي بر روي يك سد واقعي امكان‌پذير نمي‌باشد و عملي معقولي نيست و با توجه به اينكه امروزه حل قابل اعتماد به‌وسيله كامپيوتر و گسترش روش المان محدود امكان مدل‌سازي اين مسائل را ميسر كرده است، لذا مساله انفجار زير آب و تاثير آن بر روي سد بتني قوسي راه با اين روش قابل مدل‌سازي بوده كه نتايج قابل اعتمادي به دنبال دارد. بنابراين هدف از مطالعه بررسي روش اجزا محدود براي مدل‌سازي سازه به‌صورت لاگرانژي با روش بدون شبكه (SPH) براي مدل‌سازي سيال مي‌باشد سد مورد مطالعه نيز سد قوسي با ارتفاع 141/73 متر و عرض دره 184 متر و زاويه مركزي 133 درجه و ضخامتي حدود 66/3 متر در تاج كه انفجارها از روش SPH انجام گرفته و هنگام انفجار TNT تبديل به ذرات گرديده و به‌صورت كروي وارد محيط گرديده و موج انفجار را ايجاد مي‌كند. پس از انجام صحت‌سنجي و قابليت اعتماد‌پذيري انجام انفجار به روش SPH، مقدار وزني TNT نيز براي مقادير 500 و 1000 كيلوگرم در مخزن و خارج مخزن تحليل گرديد. با انجام پژوهش و مقايسه نتايج مشخص گرديد كه، تاثير ميزان ماده منفجره بر جابجايي افقي تاج سد چشمگير بوده و با افزايش وزني TNT از 100 به 500 و 1000 كيلوگرم به‌ترتيب 20 و 100 درصد افزايش جابجايي مشاهده گرديد. همچنين نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان ماده منفجره ميزان انرژي مستهلك شده توسط سيال نيز افزايش مي‌يابد. انفجار داخل مخزن به‌دليل ايجاد موج در سيال و انتشار در جهت فشار هيدرو استاتيك باعث ايجاد فشار مطلق و جابجايي بيشتري مي­ شود.

The issue of explosions is one of the new issues that cause various happenings or intentional events and the behavior of structural members under the load of explosion has been the subject of many research projects in recent years. Since it is neither possible nor reasonable to perform exploratory experiments on a real dam and considering that today a reliable solution by computer simulations is feasible and also the development of finite element method, these problems are solved using models. Hence underwater explosion and its effect on the arched concrete dam are modeled using such a method, with reliable results. This study considers an arched dam with a height of 141.73 meters, a width of 184 meters, a central angle of 133 degrees and a thickness of about 3.66 meters in the crown, experiencing an explosion wave. After performing the accuracy and reliability of the explosion by SPH method, the weight of TNT is analyzed for 500 and 1000 kg in the tank and outside the tank. The effect of explosive amount on the horizontal displacement of the dam crown is significant and with increasing the weight of TNT from 100 to 500 and 1000 kilograms, 20% and 100% increase in the displacement are observed, respectively. The results also show that with increasing the amount of explosive, the amount of energy consumed by the fluid also increases. The explosion inside the tank causes absolute pressure and more displacement, due to wave creation in the fluid and wave propagation in the direction of the hydrostatic pressure.