تأثیر آرایش‌های مختلف میلگردهای عرضی بر رفتار ستون‌های بتنی در بارگذاری ناگهانی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی،

2 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی،تهران، ایران

3 استاد و رییس دانشکده فنی و مهندسی / دانشگاه خوارزمی

چکیده

با توجه به اینکه سازه‌های معمول فقط در برابر بارهای ثقلی و لرزه‌ای طراحی می‌شوند، نیاز است عملکرد این سازه‌ها در برابر بارگذاری‌های سریع نیز موردبررسی قرار گیرد تا در صورت لزوم در برابر این آسیب مقاوم و محافظت شوند. در این مقاله اثر آرایش میلگردهای عرضی و فواصل آن‌ها بر عملکرد المان‌های تیر- ستون در برابر بار انفجاری مطالعه شده است. بدین منظور 13 مدل مختلف با آرایش میلگردهای عرضی متفاوت تحت انفجار نزدیک با 25 کیلوگرم TNT قرار گرفت. مدل‌سازی به روش اجزا محدود در نرم‌افزار اتوداین (Autodyn) انجام شد و پارامترهای مدل‌سازی انفجار، مدل‌های رفتاری المان بتنی و میلگردها، ابعاد مش بندی هوا و المان بتنی از مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایش میدانی انفجار در مطالعات پیشین تعیین و صحت سنجی شدند. در این پژوهش پنج تیپ آرایش میلگرد عرضی متناسب با فواصل خاموت‌ها و 3 نوع شکل خاموت گذاری مدل‌سازی شدند. برای آرایش خاموت‌ها، خاموت مربعی، خاموت مربعی همراه با سنجاق و خاموت مربعی همراه خاموت لوزی شکل استفاده شد. میزان تغییر شکل و نحوه خرابی المان‌ها به‌عنوان معیار عملکرد حالت‌های مختلف باهم دیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد به ازای مقدار آرماتور ثابت، المان تیر –ستون با خاموت مربعی همراه با سنجاق، تغییر شکل کمتر و عملکرد بهتری نسبت به سایر آرایش‌های خاموت عرضی دارد، به‌طوری که میزان حداکثر تغییر شکل در مدل A-1 (خاموت مربعی) 65 میلی‌متر و در مدل D-2 (خاموت مربعی همراه با سنجاق)، 26 میلی‌متر به‌دست‌آمده است که کاهش 60 درصدی را نشان می‌دهد و همچنین خرابی در طول المان برای مدل D-2 مشاهده نمی‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of different transverse bars arrangements on the behavior of concrete columns under impact loading

نویسندگان [English]

  • Gholamreza Nouri 1
  • Jamal Barmah 2
  • Ali Massumi 3
1 Faculty of Engineering, Kharazmi university, Tehran, Iran.
2 kharazmi university, Tehran, Iran
3 Professor, Dean / Kharazmi University
چکیده [English]

Due to the fact that common structures are designed only against gravity and seismic loads, the performance of these structures must be investigated against impact loading, in order to protect against this damage if necessary. In this paper, the effect of the arrangement of different shape of transverse bars and their spacing on the performance of beam-column element against blast loading has been studied. In this study, 13 model of concrete beam-column element with different transverse bar arrangement has been explored to examine their performance against explosions with 25 kg TNT. The finite element modeling was performed in Autodyn software and the parameters of explosion modeling, behavioral models of concrete elements and rebar, air meshing dimensions and concrete elements were determined with the results of the field test of explosion in previous studies. In this research, five type of transverse bars shape were modeled proportional to the three spacing of transverse bars. The degree of deformation and the mode of failure of the elements were compared as a measure of the performance of different states of each other. The results showed that for constant area of rebar, the element with one square tie and one link has best performance comparing to other arrangements. The maximum deformation rate in the A-1 (with one square tie ) model was 65 mm and in the D-2 model (one square tie and one link), it was 26 mm, showing a decrease of 60%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Near Field Explosion
  • Concrete Beam -Column
  • Transverse rebar
  • Nonlinear Finite element
  • Autodyn
[1] Vlassis, A.G. and Izzuddin, B.A. and Elghazouli, A.Y. and Nethercot, D.A. (2009). Progressive collapse of multi- storey building due to failed floor impact. Engineering Structures, doi: 10. 1016/j.engstruct.2009.02.009, 1522- 1534.
[2] Yuan, Weifeng . and Kang, Hai Tan. (2011). Modeling of progressive collapse of a multi-storey structure using a spring-mass-damper system. Structural Engineering and Mechanics, Vol. 37, No. 1, 79-93.
[3] Yılmaz, M. C. and Anıl, Ö. And Alyavuz, B. and Kantar, E. (2014). Load displacement behavior of concrete beam under monotonic static and low velocity impact load, IJCE. 2014; 12 (4), 488-503.
[4] Seonwoong, Kim. and Cheol-Ho, Lee. And Kyungkoo, Lee (2015). Effects of floor slab on progressive collapse resistance of steel moment frames, Journal of Constructional Steel Research, Volume 110, 182–190.
[5] Abbas, H. and Gupta, N.K. And Alam, M (2004). Nonlinear Response of Concrete Beams and Plates under Impact Loading, International Journal of Impact Engineering, 30, 1039-1053.
[6] Ahmed, A (2014). Modeling of a Reinforced Concrete Beam Subjected to Impact Vibration Using ABAQUS, International Journal of Civil & Structural Engineering, 4, 227-236.
[7] Zhao, C.F. and Chen, J.Y (2013). Damage Mechanism and Mode of Square Reinforced Concrete Slab Subjected to Blast Loading, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 63-64, 54-62.
[8] Delhomme, F. and Mommessin, M. and Mougin, J.P. and Perrotin, P (2007). Simulation of a Block Impacting a Reinforced Concrete Slab with a Finite Element Model and a Mass-Spring System, Engineering Structures, 29, 2844-2852.
[9] Erdem, R. Tugrul. and Gucuyen, Engin (2017). Non-linear analysis of reinforced concrete slabs under impact effect, Gradevinar 6/2017, 479-487.
[10] Zineddin, M. and Krauthammer, T (2007). Dynamic response and behavior of reinforced concrete slabs under impact loading, International Journal of Impact Engineering 34, 1517–1534.
[11] سیف الهی، حسین و مرشد، رضا، (1396). بررسی رفتار دال های بتن آرمه تحت اثر انفجار، نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، دوره 49، شماره 4، 696-687.
[12] زرپرور، پویا و صافی، محمد، (1393). تخمین الگوی بار ناشی از ریزش آوار زلزله بر تیرهای فولادی، مجله علمی- پژوهشی عمران مدرس، دوره چهاردهم، شماره 2، 175-186.