بررسی سازه‌ای و ژئوتکنیکی شمع‌ بتن مسلح تحت بار انفجار با استفاده از مدلسازی عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ;کارشناسی ارشد،دانشگاه قم، قم، ایران

2 استاد،دانشگاه قم، قم، ایران

3 دانشجوی دکتری،دانشگاه قم،قم، ایران

چکیده

انفجار در نزدیکی و مجاورت یک شمع ممکن است موجب گسیختگی شمع و در نهایت گسیختگی سازه ساخته شده بر روی آن شود. بنابراین اتخاذ تدابیر لازم در خصوص بار ایجاد شده توسط انفجار، نیاز به درنظر گرفتن اثر انفجار در طراحی سازه‌ها به‌ خصوص شمع‌ها دارد. با توجه به پژوهش‌های صورت گرفته، انجام پژوهشی که هر دو جنبه ژئوتکنیکی و سازه‌ای اثر بار انفجار بر ظرفیت باربری شمع را لحاظ نماید، حس می‌شود. لذا در این پژوهش مدلسازی عددی شمع بتن مسلح تحت بار انفجار انجام شده و حداکثر کرنش فشاری بتن شمع و فواصل ایمن سازه ای بدست آمد. سپس با فواصل ایمن ژئوتکنیکی بدست آمده در تحقیقات گذشته مقایسه شده و عملکرد همزمان ژئوتکنیکی و سازه‌ای شمع مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تأثیر میزان آرماتور شمع بر رفتار سازه‌ای شمع نشان داد که فواصل ایمن سازه ای در خاک رسی و ماسه ای در اکثر موارد بیشتر از فواصل ایمن ژئوتکنیکی بوده است. همچنین در این خصوص نتایج، نشان‌دهنده افزایش حداکثر کرنش فشاری بتن شمع با افزایش میزان درصد آرماتور در خاک ماسه ای و کاهش در خاک رسی است. علاوه بر آن نتایج این تحقیق بیانگر بیشتر بودن محدوده تأثیر در خاک رسی نسبت به خاک ماسه ای است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Smiley face

https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

   [1]      Jayasinghe, L. B.; Goh, A. T. C.; Thambiratnam, D. “Performance of Pile Groups Subjected to Surface Explosion”; 5th International Conference on Design and Analysis of Protective Structures, 2015.
   [2]      Khodaparast, M.; Moghbeli, M. “Numerical Simulation of Blast Induced Soil Liquefaction”; Adv. Defense Sci. & Technol. 2020, 11(3), 205-210 (In Persian). 
   [3]      Khodaparast, M.; Mohamad Momeni, R.; Bayesteh, H. “Numerical Simulation of Surface Blast Reduction Using Composite Backfill”; Geosynt. Int. 2021, 1-46. http://doi.org/10.1680/jgein.21.00030.
   [4]      Rasoli, A.; Khodaparast, M.; Moghtadaee, H. “The Determination of the Effective Range and Safe Distance from the Nail Wall Under Surface and Subsurface Blast Loads”; Adv. Defense Sci.& Technol. 2021, 4, 375-388 (In Persian).
   [5]      Khodaparast, M.; Hosseini, S. H. “Effect of Pile Space in Pile Group under Explosive Loading”; Adv. Defense Sci. & Technol. 2019, 1, 393-404 (In Persian).
   [6]      Jayasinghe, L. B.; Zhou, H. Y.; Goh, A. T. C.; Zhao, Z. Y.; Gui, Y. L. “Pile Response Subjected to Rock Blasting Induced Ground Vibration Near Soil-Rock Interface”; Comput. Geotech. 2017, 82, 1–15. http://doi.org/10.1016/ j.compgeo.2016.09.015
   [7]      Ibrahim, Y. E.; Nabil, M. “Finite Element Analysis of Pile Foundations Under Surface Blast Loads”; Spr. Natu. Sing. 2019, 446–460. http://doi.org/10.1007/978-981-13-8331-1_32.
   [8]      Jayasinghe, L. B.; Goh, A. T. C.; Zhao, Z.; Zhou, H.; Gui, Y. “Numerical Analysis of Reinforced Concrete Piles Under Blast Loads”; Int. Conf. Civil. Eng. Res. 2017, Indonesia. http://doi.org/10.12962/j23546026.y2017i6.3318.
   [9]      Hasanvand, P.; Hoseini, M. “Strengthening of Reinforced Concrete Bridge Columns Against Blast Loading and Comparison of Different Methods of Strengthening”; Pass. Def. 2023, 14. 
[10]      Jayasinghe, L. B.; Zhao, Z. Y.; Goh, A. T. C.; Zhou, H. Y.; Gui, Y. L.; Tao, M. “A Field Study on Pile Response to Blast-Induced Ground Motion”; Soil. Dyn. Earthq. Eng. 2018, 114, 568-575. http://doi.org/ 10.1016/j.soildyn. 2018.08.008.
[11]      Jayasinghe, L. B.; Thambiratnam, D. P.; Perera, N.; Jayasooriya, J. H. A. R. “Computer Simulation of Underground Blast Response of Pile in Saturated Soil”; Comput. Struct. 2013, 120, 86–95. http://doi.org/10.1016/ j.compstruc.2013.02.016.
[12]      Jayasinghe, L. B.; Zhou, H. Y.; Goh, A. T. C.; Zhao, Z. Y.; Gui, Y. L. “Pile Response Subjected to Rock Blasting Induced Ground Vibration Near Soil-Rock Interface”; Comput. Geotech. 2017, 82, 1–15. http://doi.org/10.1016/ j.compgeo.2016.09.015.
[13]       
[14]       
[15]       
[16]       
[17]       
[18]       
[19]       
[20]      Chakraborty, T. “Analysis of Hollow Steel Piles Subjected to Buried Blast Loading”; Comput. Geotech. 2016, 78, 194–202. http://doi.org/10.1016/j.compgeo.2016.05.015.
[21]      Ibrahim, Y. E-H.; Nabil, M. “Risk of Surface Blast Load on Pile Foundations”; Mag. Civil. Eng. 2019, 90, 47–61. http://doi.org/10.18720/MCE.90.5
[22]      Ray, M. N.; Belhe, R.; Vaidya, N. R; Ozkan, M. K. “Vibration Response in Pile Foundation Embedded in Soil Due to Underground Explosion”; Conf. Struct. Mech. React. Tech. 2017, BEXCO, Busan, Korea - August 20-25.
[23]      Khodaparast, M.; Hosseini, S. H.; Moghtadaei, H. “Determination of Blast Impact Range and Safe Distance for a Reinforced Concrete Pile Under Blast Loading”; Int. J. Eng. 2023, 36, 384-397. http://doi.org/10.5829/IJE.2023. 36.02B.17.
[24]      Han, L. H.; Elliott, J. A.; Bentham, A. C.; Mills, V.; Amidon, G. E.; Hancock, B. C. “A Modified Drucker-Prager Cap Model for Die Compaction Simulation of Pharmaceutical Powders”; Int. J. Solids. Struct. 2008, 45. 3088–3106. http://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2008.01.024.
[25]      Lubliner, J.; Oliver, J.; Oller, S.; Onate, E. “A Plastic-Damage Model for Concrete”; Solids Struct. 1989, 25, 299-326. http://doi.org/10.1016/0020-7683(89)90050-4.
[26]      Jankowiak, T.; Odygowski, T. “Identification of Parameters of Concrete Damage Plasticity Constitutive Model”; Found. Civil. Env. Eng. 2005, 6.
[27]      Shrot, A.; Baker, M. “Determination of Johnson–Cook Parameters from Machining Simulations”; Comput. Mat. Sci. 2012, 52, 298–304. http://doi.org/ 10.1016/j.commatsci. 2011.07.035.
[28]      Moghtadaei, H.; Khodaparast, M. ‘‘Effect of Explosive Load on the Depth Required for Geotechnical Identification’’, Civil. Infrastructure. Res. 2022, 8, 61-76. http://doi.org/10.22091/CER.2022.7558.1323 (In Persian).
[29]      Rigby, S. E.; Sielicki, P. W. “An Investigation of TNT Equivalence of Hemispherical PE4 Charges”; Eng. Trans. 2014, 62, 423–435.
[30]      Luccioni, B.; Ambrosini, D.; Nurick, G.; Snyman, I. “Craters Produced by Underground Explosions”; Comput. Struct. 2009, 87, 1366–1373. http://doi.org/10.1016/ j.compstruc.2009.06.002.
[31]      Jack, P.; Gregory, M. “Building Code Requirements for Structural Concrete”; American. Conc. Inst. 2019 (ACI 318-19).
[32]      Topic 9 of National Building Regulations. 2012, design and implementation of reinforced concrete buildings, 4th edition, Ministry of Housing and Urban Development, Tehran, Iran Development Publishing House.