بررسي تاثير استفاده از ستون مركب و مهاربند طناب الياف مصنوعي بر مقاومت انفجاري قاب پرتال

Investigation on usage the composite column and synthetic fiber rope brace on blast resistance of portal frame

در اين تحقيق به ارزيابي رفتار قاب با ستون‌ فولادي ميان تهي در برابر بارگذاري انفجاري پرداخته شده است. به منظور افزايش مقاومت اين قاب دو راهكار پيشنهاد مي شود: نخست استفاده از مهاربند ضرب‌دري طناب الياف مصنوعي و دوم پر كردن ستون‌ سمت انفجار قاب با بتن غير مسلح، كه به اصطلاح به آن ستون مركب گفته مي‌شود. نرم افزار اجزاي محدود مورد استفاده، كد تجاري شده ABAQUS مي‌باشد و براي تحليل از روش ديناميكي صريح در حل عددي استفاده شد. اين پژوهش نشان مي‌دهد كه استفاده از مهاربند طناب الياف مصنوعي، به‌ويژه در انفجارهاي بزرگ كه نيروي شلاقي شديدي در طناب ظاهر مي‌شود، تا حدي جابه‌جايي كلي قاب را بهبود مي‌بخشد. با اين وجود توانايي كاهش تغييرشكل‌هاي پلاستيك موضعي قاب را نداشته است. اين مشكل با بهره‌گيري از ستون مركب تا حد زيادي برطرف مي‌شود. به‌طوري كه پر كردن ستون سمت انفجار قاب با بتن، به‌طور چشمگيري جابه‌جايي‌هاي كلي و تغيير شكل‌هاي موضعي قاب را كاهش مي دهد. نكته قابل توجه در بررسي‌هاي قاب با ستون مركب اين است كه، بتن با مقاومت پايين‌تر در اثر اعمال نرخ كرنش، بسيار شبيه به بتن قوي‌تر رفتار مي‌كند.

In this research, behavior of portal frame withhollow section steel columns (box sections)is investigated against explosive loading. In order to increase the resistance of the frame two strategies are suggested: first, using synthetic fiber ropes with initial slackness as x brace; second, filling the frame column on blast side with concrete which is referred to as composite column. The finite element analysis software used is the commercialized ABAQUS code, and to analyze the finite element, an explicit dynamic method was used in the numerical solution. This study indicates that the use of synthetic fiber rope brace, especially in large blasts that intense snap loads appears in the rope, improves the total displacement of the frame. However, it has not been capable of reducing the plastic deformation of the local points of the frame, which are subject to direct blast. This problem wasrectified greatly using composite columns. Filling the frame column on blast side can reduce the total displacements and local deformations of the frame significantly. The remarkable thing in studying frames with composite columns is that by applying strain rate, concrete with lower strength behaves like stronger concrete.