ارزیابی پاسخ و سختی دال دوطرفه بتن مسلح در برابر انفجار به کمک روش الگوریتم ژنتیک و سطح پاسخ

حسینی, سید احمد; فروغی, علی; پیمانی فروشانی, سجاد

ارزیابی پاسخ و سختی دال دوطرفه بتن مسلح در برابر انفجار به کمک روش الگوریتم ژنتیک و سطح پاسخ

نوع مقاله : عمران - سازه

نویسندگان

¹ استادیار دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران

² کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران

³ کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در تحلیل متعارف دال‌های بتن مسلح تحت بار انفجار لازم است یک‌روند طولانی طی شود. این روند علاوه بر زمان‌بر بودن، میزان تأثیر پارامترهای هندسی دال و بارگذاری را بر پاسخ سازه مشخص نمیکند. برای غلبه بر این مشکل، در این تحقیق با تحلیل 351 دال بتنی متفاوت تحت بار انفجار به کمک نرم‌افزار LS-DYNA میزان خیز حداکثر، زمان رسیدن به آن خیز حداکثر و سختی دال‌ها ثبت شده است. در ادامه به کمک روش الگوریتم ژنتیک با پردازش داده‌های مربوط به خیز حداکثر و زمان آن، رابطة مستقیم محاسبه این پارامترها استخراج گردیده است. همچنین در این مطالعه. برای استخراج رابطة مستقیم محاسبه سختی دال بتن مسلح تحت بار انفجار از روش آماری سطح پاسخ استفاده شده است. درنهایت برای تعیین میزان حساسیت خیز حداکثر دال به پارامترهای هندسی و بارگذاری از روش دامنه کسینوس استفاده شده است. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که پارامتر فاصله ماده منفجره (R) بیشترین تأثیر و سطح مقطع فولاد (AS) کمترین تأثیر را در خیز حداکثر دال دارد. همچنین عرض و طول دال بیشترین تأثیر و متغیر سطح مقطع فولاد (AS) کمترین تأثیر را در زمان رسیدن به خیز حداکثر دال دارد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26762935.1401.13.4.4.3

موضوعات

عمران- سازه

عنوان مقاله [English]

Assessment of Response and Stiffness of Two-way Reinforced Concrete Slab Against Explosion Using Genetic Algorithm and Response Surface Method

نویسندگان [English]

Seied Ahmad Hosseini ¹
ali foroughi ²
sajjad peymani forushani ³

¹ Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

² Faculty of Passive Defense, Malek Ashtar University of Technology, Iran

³ Passive defense faculty, Malek Ashtar University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Conventional Analysis of Reinforced Concrete Slabs under blast load requires a long process. This process, in addition to being time consuming, does not determine the extent to which the geometric parameters of the slab are loaded. To overcome this problem, in this study, by Analyzing 351 different concrete slabs under blast load by LS-DYNA software, the maximum Deflection, its corresponding arrival time and Slab Stiffness were recorded. Then, by using the genetic algorithm method, by processing the data related to the maximum Deflection and its time, a direct relationship between the calculation of these parameters was extracted. Considering the nature of the relationship extracted from the Response Surface Method, the coefficients of the relationship variables presented for stiffness determined the importance of each variable in the stiffness of the slab. Finally, the cosine amplitude method has been used to determine the maximum sensitivity of the slab to geometric parameters and loading. The results of this study show that the explosive distance parameter (R) has the most effect and the cross-sectional variable of steel (AS) has the least effect on the maximum slab deflection. It has the maximum effect at the time of reaching the maximum deflection.

کلیدواژه‌ها [English]

Dynamic Analysis
Reinforced Concrete Slab
Blast load
Deflection
Genetic Algorithm
Response Surface Method
Finite Elements
Stiffness

مراجع

El-Dakhakhni, W.; Mekky, W. F.; Changiz Rezaei, S. H. “Validity of SDOF Models for Analyzing Two-Way Reinforced Concrete Panels under Blast Loading”; J. Perform. Constr. 2009, 24, 4.
Hao, H.; Hao, Y.; Li, Y.; Chen, W. ”Review of the Current Practices in Blast-Resistant Analysis and Design of Concrete Structures”; Eng. Struct. 2016, 19, 1193-1223.
Govind, M.; Sarkar, P.; Menon, D. ”Short-Term Deflections in Two-Way RC Slabs using Deflection Coefficients”; Eng. Struct. 2008, 35, 247-254.
Jones, J.; Wu, C.; Oehlers, D. J.; Whittaker, A. S.; Sun, W.; Marks, S.; Coppola, R. “Finite Difference Analysis of Simply Supported RC Slabs for Blast Loadings”; Eng. Struct. 2009, 31, 2825-2832.
Miyamoto, A.; Michael, W.; King, M. W.; Fuji, M. “Nonlinear Dynamic Analysis of Reinforced Concrete Slabs under Impulsive Loads”; Struct. J. 1991, 88, 411-419.
Peimani, S.; Hosseini, S. A. “SDOF System Solution of the Two-Way RC Slab Subjected to Blast Loading”; Adv. Defence Sci. & Technol. 2021, 2, 185-196 (In Persian).
Hao, H.; Yu, H. L. “Reliability Analysis of Reinforced Concrete Slabs under Explosive Loading”; Reinf. Concr. Eng. 2001, 23, 157-178.
Wu, J.; Zhou, Y.; Zhang, R.; Wang, W.; Liu, C.; Zhang, Z. “Numerical Simulation of Reinforced Concrete Slab Subjected to Blast Loading and the Structural Damage Assessment”; Fail. Anal. 2020, 118, 104926.
Lannitti, G.; Bonora, N.; Curiale, G.; De muro, S.; Marfia, S.; Ruggiero, A.; Sacco, E.; Scafati, S.; Testa, G. “Analysis of Reinforced Concrete Slabs under Blast Loading”; Procedia Struct. Integr. 2018, 9, 272-278.
Li, ; Wu, C.; Hao, H. “An Experimental and Numerical Study of Reinforced Ultra-high Performance Concrete Slabs under Blast Loads”; Mater. Des. 2015, 82, 64-76.
Wang, W.; Zhang, D.; Lu, F.; Wang, S.; Tang, F. “Experimental Study and Numerical Simulation of the Damage Mode of a Square Reinforced Concrete Slab under Closein Explosion”; Eng. Fail. Analysis. 2013, 27, 41-51.
Lannitti, G.; Bonora, N.; Curiale, G.; De muro, S.; Marfia, S.; Ruggiero, A.; Sacco, E.; Scafati, S.; Testa, G. “Full Scale Experimental Tests and Numerical Model Validation of Reinforced Concrete Slab Subjected to Direct Contact Explosion”; Int. J. Impact Eng. 2019, 132, 103309.
Kallias, A. N.; Rafiq, M. I. “Performance Assessment Corroding RC Beams using Response Surface Methodology”; Eng. Struct. 2013, 49, 671-685.
Huh, J.; Haldar, A. “Seismic Reliability of Non-linear Frames with PR Connections using Systematic RSM”; J. Prob. Eng. Mech. 2002, 17.2, 177-190.
Díaz, R. A. S.; Nova, S. J. S.; da Silva, M. C. T.; Trautwein, L. M.; de Almeida, L. C. “Reliability Analysis of Shear Strength of Reinforced Concrete Deep Beams using NLFEA”; Eng. Struct. 2020, 20, 109760.
Hosseini, S. A.; Foroughi, A. ; Najafi, M. H. “Obtaining the Deflection Formula of Concrete Beams under Blast Load Using the Response Surface Methodology”; Energ. Mater. 2021, 15(4) (In Persian).
Mitchell, M. “An Introduction to Genetic Algorithms”; Cambridge,
Nichael L. Cramer “A Representation for the Adaptive Generation of Simple Sequential Programs”; Int. Conf. Genetic Algorithms, 1985, 183-187.
Myers, R. H.; Montgomery, D. C.; Anderson-Cook, C. M. “Response Surface Methodology: Process and Product Optimization using Designed Experiments”; John Wiley & Sons, 2016.
Hosseini, S. A.; Tavana, A.; Abdolahi, S. M.; Darvishmaslak, S. “Prediction of Blast‑Induced Ground Vibrations in Quarry Sites: A Comparison of GP, RSM and MARS”; Soil Dyn. Earthq. Eng. 2019, 119, 118- 129.
Jia, Haokai.; Yu, ; Wu, Guiying. “Damage Assessment of two-way bending RC Slabs Subjected to Blast Loadings”; Sci. World J. 2014, 17, 12.
Basaeri, A. “Comparison of the Design of Load-bearing Wall System and non-buried Reinforced Concrete Slab against Explosion by Ultimate Resistance and Performance Based Design Methods”. Master's Thesis, 2017, Malek- Ashtar University of Technology.