بهینه‌یابی اندازه حفره های دال بتن مسلح مجوف از طریق شبیه سازی عددی با کمینه کردن دو مشخصه خیز و میزان بتن مصرفی زیر بارگذاری انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

امروزه با توجه به نبود مطالعات کافی و همچنین افزایش پتانسیل حمله به مناطق غیرنظامی و خسارت‌های سنگین ناشی از آن، بررسی ایمنی و مقاومت سازه‌ها تحت اثر بارهای ناشی از انفجار، بسیار موردتوجه قرارگرفته است. با توجه به کاربرد گسترده دال‌های بتن مسلح در سازه‌ها، مقاله حاضر به بررسی اثر موج انفجار روی دال بتنی مجوف پرداخته است. ازآنجایی‌که انجام آزمایش‌های تجربی انفجاری، پرهزینه و زمان‌بر بوده و هم‌چنین استخراج همه پارامترها در این روش غیرممکن است؛ بنابراین این پژوهش به روش عددی با نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس انجام‌گرفته است. در این پژوهش یک دال بتنی مجوف با قطر حفره‌های متفاوت در برابر پنج مقدار متفاوت جرم خرج تی‌ان‌تی موردبررسی قرارگرفته است. اعتبارسنجی مدل نیز با استفاده از نتایج آزمایش‌های تجربی موجود در مقالات معتبر انجام‌شده است. پارامترهای موردبررسی میزان جابجایی بیشینه و میزان آسیب دال بتنی مجوف و پارامترهای متغیر قطر حفره‌های کروی درون دال و جرم خرج است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که با افزایش جرم خرج خیزی که توسط نمونه‌ها تجربه‌شده است افزایش می‌یابد. ازنظر عملکرد سازه‌ای تأثیر اندازه حفره‌ها بر خیز دال تقریباً مستقل از جرم خرج است، اما در ارزیابی‌های دقیق آن را هم باید به‌عنوان یک پارامتر متغیر در نظر گرفت. با توجه به اینکه بهترین جاذب انرژی انفجار هوا است، در همه نمونه‌ها وجود حفره موجب کاهش خیز دال در برابر موج انفجار شده و در نمونه‌ای که نسبت قطر حفره‌ها به ضخامت دال برابر 3/0 است شاهد کمترین خیز در وسط دال خواهیم بود. همچنین نتایج نشان داد که آسیب در دال بتنی معمولی نسبت به دال بتنی مجوف جدی تر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of pore size of hollow reinforced concrete slabs by numerical simulation through minimizing the two characteristics of deflection and the amount of used concrete under blast loading

نویسندگان [English]

  • ali ebrahimzade 1
  • Safa Peyman 2
1 Master's student, Imam Hossein University, Tehran, Iran,
2 Imam Hossein University
چکیده [English]

Abstract
At the present age, the increasing possibility of offensive attacks against residential areas has drawn much attention to the matter of safety and resistance in constructions subjected to blast loads. Given the widespread use of reinforced concrete slabs in many structures, the present study intends to investigate the impact of blast loads on hollow-core slabs. The paper discusses the numerical analysis carried out using the finite element software Abaqus, since experimental research would be costly, time-consuming and limited. The investigation focuses on a hollow-core slab with dissimilar hole diameters dealing with five different amounts of TNT charge mass. The results indicate that with charge mass having increased, the deflection experienced by the samples goes up as well. In terms of structural performance, the effect of pore size on slab deflection is nearly independent of the charge mass, nonetheless it should also be assessed as a variable parameter when making a precise evaluation. Considering the fact that air explosion is the most efficient energy absorbing, practically in all samples the presence of holes would make reduced the slab deflection in buildings undergoing blast loading. Moreover, the study concludes that by comparison with a hollow-core slab, the damage on conventional slab could be more severe.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spherical hollow reinforced concrete slab
  • slab deflection
  • concrete damage
  • explosive loading
  • finite element method
  • inefficient concrete
  • Abaqus software

مراجع

  • [1] Mostofinejad, D. “Concrete Reinforced Concrete Structures”; Arkan Danesh. 1394 (In Persian).##
  • [2] Chung, J. H.; Park, J. H.; Choi, H. K.; Lee, S. C.; Choi, C. S. “An Analytical Study on the Impact of Hollow Shapes in Bi-Axial Hollow Slabs”; Fracture Mechanics of Concrete and Concrete Structures 2010, 1729-1736.##
  • [3] Breuning, K. “System and Method for Biaxial Semi-Prefabricated Lightweight Concrete Slab”; US Patent 20150292203, 2015.##
  • [4] Joseph, A. V. "Structural Behaviour of Bubble Deck Slab”; M-Tech Seminar 2016.##
  • [5] Low, H. Y.; Hao, H. “Reliability Analysis of Direct Shear and Flexural Failure Modes of RC Slabs under Explosive Loading”; Eng. Struct. 2002, 24, 189-198.##
  • [6] Jones, J. “Finite Difference Analysis of Simply Supported RC Slabs for Blast Loadings”; Eng. Struct. 2009, 31, 2825-2832.##
  • [7] Wu, C.; Nurwidayati, R.; Oehlers, D. J. “Fragmentation from Spallation of RC Slabs Due to Airblast Loads”; Int. J. Impact. Eng. 2009, 36, 1371-1376.##
  • [8] Silva, P.F.; Lu, B. “Blast Resistance Capacity of Reinforced Concrete Slabs”; J. Struct. Eng. 2009, 135, 708-716.##
  • [9] Schenker, A. “Full-Scale Field Tests of Concrete Slabs Subjected to Blast Loads”; Int. J. Impact. Eng. 2008, 35, 184-198.##
  • Xu, K.; Lu, Y. “Numerical Simulation Study of Spallation in Reinforced Concrete Plates Subjected to Blast Loading”; Comput. & Struct. 2006, 84, 431-438.##
  • Wang, W. “Experimental Study on Scaling the Explosion Resistance of a One-Way Square Reinforced Concrete Slab under a Close-in Blast Loading”; Int. J. Impact. Eng. 2012, 49, 158-164.##
  • Wang, W. “Experimental Study and Numerical Simulation of the Damage Mode of a Square Reinforced Concrete Slab under Close-in Explosion”; Eng. Failure Anal. 2013, 27, 41-51.##
  • Nagashree, B.; Hokrane, S.; Saha, S. “Comparative Studies of Conventional Slab and Bubble Deck Slab Based on Stiffness and Economy”; Int. J. Sci. Res. & Dev. 2017, 5, 1396-1398.##
  • Maazoun, A.; Vantomme, J.; Matthys, S. “Damage Assessment of Hollow Core Reinforced and Prestressed Concrete Slabs Subjected to Blast Loading”; Procedia Eng. 2017, 199, 2476-2481.##
  • Mazoun, A. “Numerical Prediction of the Pynamic Response of Prestressed Concrete Hollow Core Slabs under Blast Loading” in 11th Euro. LS-Dyna Conf. 2017.##
  • Wariyatno, N.G.; Haryanto, Y.; Sudibyo, G.H. “Flexural Behavior of Precast Hollow Core Slab Using PVC Pipe and Styrofoam with Different Reinforcement”; Procedia Eng. 2017, 171, 909-916.##
  • Abed, A.A.A. “Numerical Analysis of Reinforced Concrete Hollow-Core Slabs”; ARPN J. Eng. & Appl. Sci. 2016, 11, 9284.##
  • Einabadi, H.; Kalatjari, V. “Determine the Optimal Dimensions of Plastic Balls in the Cobiax Roofs Based on Hardness Criteria”; I. Con. Civil Arch. & Urban Dev. 1394 (In Persian).##
  • Einabadi, H.; Kalatjari, V. “Determine the Optimal Dimensions of Plastic Balls in the Cobiax Roofs Based on Resistance Criteria”; Int. Con. Civil Arch. & Urban Dev. 1394 (In Persian).##
  • OmidiNasab, F.; Afrooznia, M. “Numerical Study on Strengthening of Weak One-Way Slabs with HSC Laminates Subjected to Blast Load”; J. Struct. Construc. Eng. 2021, 8, 218-233 (In Persian).##
  • Mirhashemi, S. N. “Investigating the Deflection of Concrete Slabs Reinforced with CFRP and GFRP Plates and Bars”; Scientific Journal of Passive Defense 2020, 11, 55-65.##
  • Ngo, T. “Blast Loading and Blast Effects on Structures–an Overview”; Ent. J. Struct. Eng. 2007, 7, 76-91.
  • Leong, E. “Re-Examination of Peak Stress and Scaled Distance Due to Ground Shock”; Int. J. Impact Eng. 2007, 34, 1487-1499.##
  • Tai, Y. “Dynamic Response of a Reinforced Concrete Slab Subjected to Air Blast Load”; Theor. Appl. Fract. Mech. 2011, 56, 140-147.##
  • Simulia, D. “ABAQUS 6.11 Analysis User's Manual. Abaqus 6.11 Documentation”; 2011, 22.##
  • Karami, F.; Izadpanah, M. “Incremental Inelastic Dynamic Damage Analysis of MRRCFs Infilled with Masonry Panels”; J. Build. Eng. 2021, 44, 103282.##
  • Habibi, A. R.; Samadi, M.; Izadpanah, M. “Practical Relations to Quantify the Amount of Damage of SWRCFs using Pushover Analysis”; Adv. Concrete Construct. 2020, 10, 271-278.##
  • Carrillo, J.; Oyarzo-Vera, C.; Blandon, C. “Damage Assessment of Squat, Thin and Lightly-Reinforced Concrete Walls by the Park and Ang Damage Index”; J. Build. Eng. 2019, 26, 100921.##
  • Izadpanah, M.; Habibi, A. R. “New Spread Plasticity Model for Reinforced Concrete Structural Elements Accounting for Both Gravity and Lateral Load Effects”; J. Struct. Eng. 2018, 144, 04018028.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 مهر 1399
  • تاریخ بازنگری: 22 آذر 1400
  • تاریخ پذیرش: 11 دی 1400
  • تاریخ انتشار: 01 اسفند 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار