مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی تأثیر استفاده از انواع الیاف پلیمری تقویتی (FRP) بر مقاوم‌سازی مخازن بتنی و فولادی در برابر بارهای انفجاری

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار ، گروه مهندسی عمران ، دانشگاه حکیم سبزواری ، سبزوار، ایران
2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نیشابور، ایران
3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
10.22065/jsce.2026.578308.3931
چکیده
در این پژوهش به بررسی رفتار دینامیکی و پاسخ مخازن هوایی بتنی و فولادی تحت بارگذاری انفجاری پرداخته شده است. به‌منظور شبیه‌سازی دقیق پدیده انفجار، مدل‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزار Abaqus و بهره‌گیری از فرمول‌بندی کوپل اویلر–لاگرانژی (CEL) انجام شده است تا اندرکنش بین دیواره مخزن و سیال درون آن به‌درستی لحاظ شود. در تحلیل عددی، بار انفجاری ناشی از انفجار هوایی با بهره‌گیری از مدل تجربی CONWEP بر سازه اعمال گردید و رفتار مخازن در حالت‌های بدون تقویت و تقویت‌شده با سه نوع الیاف پلیمری تقویتی (CFRP ,GFRP ,AFRP)مقایسه شد. نتایج عددی نشان داد که استفاده از الیاف پلیمری FRP موجب بهبود قابل توجهی در عملکرد سازه‌ای مخازن در برابر بارهای انفجاری می‌شود، به‌طوری که مخازن تقویت‌شده با CFRP کاهش میانگین ۲۸٪ در تغییرمکان بیشینه و ۲۳٪ در تنش‌های بحرانی را نسبت به حالت بدون تقویت نشان دادند. همچنین، تقویت با AFRP و GFRP نیز به‌ترتیب ۱۸٪ و ۱۵٪ کاهش در تغییرمکان ایجاد کردند. تحلیل‌ها نشان دادند که چیدمان کامل FRP بر سطح مخزن نسبت به چیدمان جزئی، مقاومت و پایداری بیشتری فراهم می‌کند.در مجموع، یافته‌های تحقیق حاضر کارایی بالای استفاده از الیاف پلیمری در مقاوم‌سازی سازه‌های مخزنی در برابر تهدیدات انفجاری را اثبات کرده و می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر در حوزه پدافند غیرعامل جهت افزایش تاب‌آوری زیرساخت‌های حیاتی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the effect of using various types of fiber reinforced polymer (FRP) on the resistance of concrete and steel tanks against explosive loads

نویسندگان English

Hossein Khosravi 1
Seyed Ali Hosseini Arye 2
Hamid Pirmoghan 3
1 Associate Professor, Civil Engineering Department, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
2 MSc, Department of Civil Engineering, Neyshabur Branch, Islamic Azad University, Neyshabur, Iran
3 PhD Student, Department of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده English

In this study, the dynamic behavior and response of concrete and steel air tanks under explosive loading have been investigated. In order to accurately simulate the explosion phenomenon, numerical modeling has been performed using Abaqus software and the coupled Euler-Lagrangian (CEL) formulation to properly consider the interaction between the tank wall and the fluid inside it. In the numerical analysis, the explosive load from an air blast was applied to the structure using the CONWEP experimental model, and the behavior of the tanks in unreinforced and reinforced states with three types of polymer fibers (CFRP, GFRP, AFRP) was compared. Numerical results showed that the use of FRP polymer fibers significantly improved the structural performance of tanks against explosive loads, such that CFRP-reinforced tanks showed an average reduction of 28% in maximum displacement and 23% in critical stresses compared to the unreinforced state. Also, AFRP and GFRP reinforcements also produced 18% and 15% reductions in displacement, respectively. Analyses showed that a complete arrangement of FRP on the tank surface provides greater strength and stability than a partial arrangement. Overall, the findings of the present study prove the high efficiency of using polymer fibers in reinforcing reservoir structures against explosive threats and can be used as an effective solution in the field of passive defense to increase the resilience of critical infrastructure.

کلیدواژه‌ها English

Blast load
air tanks
FRP
Dynamic response
Retrofitting

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 28 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 09 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 28 تیر 1405