مقايسه روش هاي يك و چند درجه آزادي خطي براي تحليل مخازن استوانه‌اي ضخيم در برابر انفجار زير آب

A Comparison of Linear SDOF and MDOF Methods for Analysis of Thick Concrete Structures Subjected to Underwater Explosion

در اين مقاله به نحوه پيش‌بيني پاسخ حداكثر يك سازه در معرض بارهاي ضربه‌اي، با استفاده از روابط ساده تحليلي كه براي سيستم هاي يك درجه آزادي خطي ارايه شده‌اند، پرداخته شده است. با توجه به اينكه در اين تحقيق مدت تداوم پالس انفجار زير آب در مقايسه با دوره طبيعي سازه‌ بسيار كوتاه است، مي‌توان آن را يك بار ضربه‌اي محسوب كرد و پاسخ حداكثر سازه در برابر اين بار را بدون انجام مستقيم آناليز ديناميكي برآورد كرد. با مدل‌سازي ديواره بتني يك مخزن استوانه‌اي محتوي آب كه به عنوان محفظه تست انفجار از آن استفاده خواهد شد، در نرم‌افزار SAP2000 و بارگذاري انفجاري آن به دو روش استاتيكي و ديناميكي و انجام آناليزهاي مربوطه، نتيجه هاي به دست آمده از هر دو روش يك درجه آزادي و چند درجه آزادي (اجزاي محدود) با يكديگر مقايسه شده و بدين ترتيب دقت روابط تحليلي مبتني بر روش يك درجه آزادي در برآورد پاسخ حداكثر ديناميكي سازه مورد بررسي قرار گرفت. هم چنين مشخص شد با توجه به اينكه در شرايط سازه‌اي و بارگذاري مورد بحث در اين تحقيق، پاسخ سازه به طور عمده تابعي از ايمپالس (سطح زير منحني فشار-زمان) بار انفجاري است، استفاده از توابع بارگذاري انفجاري كه مقدار ايمپالس را دقيق‌تر ارزيابي مي‌كنند، مانند پالس مثلثي خطي حاصل از نتيجه آزمايش هاي انفجار، به نتيجه هاي دقيق تري براي پاسخ سازه منجر خواهد شد.

Abstract In this paper, prediction of maximum response of a structure subjected to the impulsive loads, using of simple analytic relations developed for linear SDOF systems is presented. Duration of underwater explosion pulse in comparison with the natural period of studied structure in this paper is enough short to consider it as an impulsive load and hence, maximum response of the structure can be estimated without dynamic analysis. After modeling of concrete wall of cylindrical water tank used as an ʹexplosion test chamberʹ in SAP2000 and explosion loading and analyzing of it in both static and dynamic methods, Results obtained from both SDOF and MDOF methods compared with each other and hence, the accuracy of the analytical relations based on the SDOF method in the estimation of maximum dynamic response of the structure was investigated. Considering that the response of the structure is mainly function of the impulse of the explosion in the structural and loading conditions studied in this paper, using an explosion loading function evaluating the impulse more precisely such as linear triangular pulse extracted from the field tests data results in more accurate response of a structure. Keywords: Underwater Explosion, Concrete Structure, Cylindrical Tank, Fictitious Pulse, Explosion Loading, Water-Structure Interaction, Passive Defense.?