عمران نوین

مدلسازی انفجار در آباکوس در سطح زمین

در اثر تمام انفجارها موجی از هوا آزاد میشود که به نام موج ضربهای شناخته میشود. این موج هوای بسیار

متراکمی میباشد که به صورت کروی با سرعتی بسیار زیاد از منبع انفجار به سمت خارج حرکت میکند. در شکل۰

، منحنی تاریخچه زمانی بار انفجار نشان داده شده است. در طول چند   میرسد و در طول چندصد هزارم ثانیه دوباره

به فشار اتمسفر باز می گردد و در ایجاد می شود. در این پژوهش از فشار منفی صرفنظر شده است.

منحنی تاریخچه زمانی فشار ناشی از انفجار

در این پژوهش سه حالت بارگذاری مختلف با مقادیر ۶۰۰، ۸۰۰ و ۱۲۰۰ کیلوگرم TNT در راستای محور تقارن طولی

سازه و در فاصله ۱۵ متری از قاب جلویی سازه اعمال می شود. در انفجار دو پارامتر مهم مستقل وجود دارد که عبارتند

از میزان مواد منفجره که بر حسب TNT معادل می-شود⁽W⁾ و فاصله مواد منفجره از سازه ⁽R⁾. حاصل این دو کمیت به

صورت پارامتر Z فاصله مقیاس شده معرفی می گردد.

در رابطه   Wبر حسب کیلوگرم و R بر حسب متر می باشد. برای هر یک از سه حالت بارگذاری بارهای وارده به تیرها و

ستونها به صورت مجزا محاسبه و در فایل ورودی درج میگردد. لازم به ذکر است که فشارهای ناشی از انفجار به صورت

یکنواخت فرض شده است. بدین ترتیب برای محاسبه فشار وارده بر انفجار مشخصات مرکز سطح ستون رو به انفجار در نظر

گرفته شده است و در مورد تیرهای عرضی میانگین فشارهای وارده به ستونهای میانی و کناری لحاظ شده است. در شکل

اشاره شده  نمودار بارگذاری انفجاری بر وجوه جلو و پشت ستون نمایش داده شده است و بار واقعی وارده بر ستون معادل

اختلاف این دو فشار می باشد.

تغییرات فشار بر روی وجه پشتی سازه

تغییر فشار بر روی وجه جلویی سازه – نمودار تغییرات فشار بر حسب زمان ناشی از انفجار روی وجوه مختلف ساختمان

در این نمودارها ،Pso فشار افزوده ،q حداکثر فشار دینامیکی ناشی از جابجایی ذرات هوا می باشد و در واقع بادی است

که در اثر انفجار بوجود می آید .Pra  حداکثر فشار موج بازتابی می باشد که در اثر جمع شدن فشار حاصل از برخورد بازتاب

موج از سطح سازه می باشد .t_D مدت زمان اثر فشار دینامیکی، فاصله زمانی است که فشار حاصل از انفجار بر وجه جلویی

سازه اثر می کند .t_C مدت زمان اثر موج بازتابی می باشد و بازهای است که موج انفجار به وجه جلویی سازه رسیده و همزمان

با موج بازتاب شده، حداکثر فشار ممکن را به سازه وارد می کند .t_B مدت زمان اثر موج ضربهای برای وجوه کناری و پشتی سازه

می باشد .S نیز برابر با مقدار کوچکترین بین ارتفاع سازه و نصف طول وجه جلویی رو به انفجار سازه بر حسب متر می باشد. در

شکل بعدی کلیه پارامترهای لازم در محاسبه بار انفجاری و مدت زمان آن بر حسب  zهای مختلف بدست می آید.

پارامترهای موج شوک فاز مثبت برای انفجارات سطحی کروی

تحلیل سازه تحت اثر بارگذاری انفجار

همانطور که قبلاً ذکر شد رفتار کل سازه با تمام قاب های طولی و عرضی و به صورت سه بعدی تحت اثر بارگذاری انفجاری

بررسی می شود. بدین منظور از نرم افزار ABAQUS برای تحلیل اجزای محدود دینامیکی غیرخطی سازه استفاده می شود.

در اکثر تحقیقاتی که در زمینه اثر بار انفجاری بر ساختمان ها انجام شده است قابها به صورت جداگانه و دوبعدی منظور شده اند

اما در پژوهش برای دستیابی به نتایج دقیق تر، ساختمان به صورت کامل و به صورت سه بعدی تحلیل شده است. در این

پژوهش مقاومت فشاری بتن ۳۵ مگاپاسکال در نظر گرفته شده است. برای مدلسازی بتن در ناحیه پلاستیک و بررسی تخریب

در آن از مدل خسارت مومسانی بتن ⁽Concrete Damage Plasticity⁾ استفاده شده است. برای مدلسازی فولاد در تحلیل انفجاری

باید به این نکته توجه داشت که آرماتورهای مدفون در بتن در ناحیه مومسانی وارد می شوند و لذا باید هر دو ناحیه کشسان

و مومسان در نظر گرفته شود. در ناحیه کشسان، ضریب کشسانی ۲۱۰ گیگاپاسکال، ضریب پواسون ۰٫۳ و چگالی نسبی ۷۸۰۰

کیلوگرم بر مترمکعب فرض می شود.