ارزیابی رفتار سیستم توام قاب خمشی و دیوار برشی بتنی نیمه مدفون تحت اثر بارگذاری انفجاری

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی سازه‌های امن، مجتمع دانشگاهی آمایش و پدافند غیرعامل، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان، لرستان، ایران

3 دانشیار، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

امروزه با گسترش حملات تروریستی به ساختمان‌ها در جهان، بررسی دقیق رفتار سازه‌ها تحت بارهای انفجاری یک ضرورت محسوب می‌شود. فشار ناشی از انفجار یکی از مخرب ترین بارهایی است که سازه ممکن است تجربه کند. با توجه به اینکه سازه‌های موجود به طور معمول بر اساس بارهای ثقلی و لرزه‌ای متعارف مورد طراحی قرار گرفته‌اند، نیاز است عملکرد این سازه‌ها تحت بارهای ناشی از انفجار مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله مطالعات عددی بر روی مدل‌های سازه‌ای 2 بعدی با تعداد طبقات 2 و 5 دارای سیستم توام قاب خمشی و دیوار برشی بتنی نیمه مدفون صورت گرفته است. سازه‌های مورد بررسی بر اساس دستورالعمل UFC 3-340-02 برای انفجار 1000 کیلوگرم TNT در فاصله 20 متری، در نرم افزار SAP 2000 طراحی و مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی قرار گرفته‌اند. به منظور بارگذاری، مقادیر فشار مبنای انفجار حاصل از موج انفجار، بازتاب موج انفجار و فشارهای ناشی از آن محاسبه و همچنین پارامترهای موج انفجار در هوا شامل سرعت جبهه موج، زمان تناوب و طول موج انفجار نیز تعیین می‌گردد و نمودار فشار – زمان ناشی از انفجار ارائه می‌گردد. پس از آنالیز، مقادیر دوران مفاصل پلاستیک، نسبت شکل‌پذیری و بیشترین نیروی محوری، نیروی برشی و لنگر خمشی بوجود آمده در اعضا، همچنین بیشینه جابجایی، سرعت و شتاب مطلق تراز طبقه بام برای کلیه مدل‌ها مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assesment Behaviour of the concrete flexural frame and shear wall Partially Buried system under Blast Loadings

نویسندگان [English]

  • Pouya Hassanvand 1
  • M. Hosseini 2
  • abdolreza sarvghad moghadam 3
  • mohammad heydari Rasoul Abadi 1
1 MSc, Complex of logistics and passive defense, Malek-Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Engineering, Lorestan University, Lorestan, Iran
3 Associate Professor, Structural Engineering Research Center, International Institute of Engineering Earthquake and Seismology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowaday, with the proliferation of terrorist attacks on buildings in the world, a close examination of the behavior of structures under blast loads is a necessity. Pressure caused by the explosion of one of the most destructive loads that the structure may experience. Since the existing structures are usually designed to the common gravity and seismic loads, it is necessary to investigate their performances under blast loadings. In this study, analytical studies have been done for 2D structural models of concrete flexural frame and shear wall Partially Buried system with different number of stories 2 and 5. structures assessed based on the UFC 3-340-02 guidelines for 1000 kg TNT blast from 20 meters, the software SAP 2000 Design and nonlinear dynamic analysis have been. In order to loading, pressure values obtained from the explosion's blast wave, shock waves and pressure from the calculated reflection and As well as air blast wave parameters, including speed wavefront, period and wavelength explosion was determined and pressure graph - time of the explosion is offered. After analysis, The plastic hinge rotation, the formability and the highest axial force, shear force and bending moment occurred members, as well as maximum displacement, velocity and acceleration absolute floor level roof for all models will be investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • explosion
  • concrete structure
  • concrete shear wall
  • bending frame
  • Partially Buried

[1] Unified Facilities Criteria (UFC 3-340-02), (2008). “Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”; US Department of Defense, Washington DC, 5 December 2008.

[2] Accidental Explosions; TM 5-1300, (1990). “The Design of Structures to Resist the Effects of US Department of the Army, Navy, and Air Force”, Washington DC.

[3] Woodson S.C, Baylot J.T, (1999). Structural collapsequarter-scale model experiments (No. WES/TR/SL-99-8).Armyengineer waterways experiment station vicksburg  ms structures lab.

[4] Luccioni B.M, Ambrosini R.D, Danesi R.F. (2004). Analysis of building collapse under blast loads. Engineeringstructures, 26(1), 63-71.

[5] BaoX, LiB, (2010).Residual strength of blast damaged reinforced concrete columns. International journal of impact engineering, 37(3), 295-308.

[6] Jayasooriya R, Thambiratnam D.P, Perera N. J,Kosse V, (2011). Blast and residual capacity analysis of reinforced concrete framed buildings. Engineering structures, 33(12), 3483-3495.

[7] FEMA426, (2003). “Reference Manual to Mitigate Potential Terrorist Attacks against Building”; Federal Emergency Management Agency, Chapter 4, page 1-20.

[8] FEMA427, (2003). “Primer for Design of Commercial Buildings to Mitigate Terrorist Attacks”; Federal Emergency Management Agency, Chapter 4, page 1-10.

[9] Bangash, N. Y. H.; Bangash, T, (2009). “Shock, Impact and Explosion”; Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, page 388-393. 

[10] Bangash, N. Y. H.; Bangash, T, (2006). “Explosion-ResistantBuildings”; Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, page 67-101.

[11] Brode, H. L, (1955). “Numerical Solution of Spherical Blast Waves”; J. Appl. Phys. 26, 0021-8979.

 

[12] Newmark, N. M.; Hansen, R. J, (1961). “Design of Blast Resistant Structures”; Shock and Vibration Handbook, Vol. 3, Eds. Harris and Crede. McGraw-Hill, New York.

[13] Henrych, J, (1979). “The Dynamics of Explosion and its Use”; Elsevier Scientific Pub. Co., Vol. 1, Amsterdam.

[14] FEMA – 356, (2000). “PRESTANDARD AND COMMENTARY FOR THE SEISMIC REHABILITATION OF BUILDINGS”.

[15] National building regulations ninth topic, (2013). "Design and Construction of concrete building" Ministry of Roads & Urban Development.

[16] National building regulations sixth topic, (2013). "The loads on the building" Ministry of Roads & Urban Development.

[17] Regulations 2800, Fourth Edition, (2013).

[18] Instructions seismic rehabilitation of existing buildings, Publication 360, (2013).

[19] Detailed instructions seismic rehabilitation of existing buildings, Publication 361, (2013).

[20] National Building Regulations 21th topic, (2013). "Passive Defense" Ministry of Roads & Urban Development.

[21] Concrete Regulations Iran, (1996). "Abba".

[22] P. safaei, (2007). "fortified and safe structures", Malek Ashtar University Press.