بررسي تحليلي رفتارِ ديوارهاي پادپُكِش تحتِ بارگذاري انفجار به كمك مدل الاستوپلاستيك

The Analytical Study of Blast Wall Behavior under Blast Loads Using Elastoplastic Model

انفجار، يك واكنشِ شيميايي است كه طي آن مقدارِ زيادي انرژي با سرعتِ بسيار بالا به‌ صورتِ گرما آزاد شده كه پيامدِ آن تغييراتِ شديد در شرايطِ محيطِ پيرامون است. از آنجايي‌كه خطر انفجارهاي تصادفي براي سازه‌هايي چون ساختمان هاي صنعتي، مخازنِ سوختي و تأسيسات نفت و گاز هميشه محتمل است، مهندسان روش‌هايي را براي مقاومسازي اين دسته از سازه ‌ها ارائه كرده‌ اند. در اين ميان، به كارگيري ديوارهاي فولادي پادپُكِش از جمله اين روشها است. گونه‌اي از اين نوع ديوارها از ورقه موجدارِ فولادي با صفحه انتهايي ساخته شده‌اند. ويژگي‌هاي منحصربه‌فردِ ديوارهاي فولادي پادپُكِش همچون اقتصادي بودن، اجراي آسان، وزنِ كم نسبت به سيستم‌هاي مشابه، شكل‌پذيري زياد، نصبِ سريع و جذبِ انرژي بالا، اين ديوارها را مورد توجّهِ ويژه مهندسان سازه قرار داده است. در اين پژوهش، كاركردِ ديوارهاي فولادي پادپُكِش توسّطِ رويكردِ تحليلي در نرم افزار MATLAB مورد ارزيابي قرار گرفت. براي رسيدن به اين هدف، پاسخِ رفتاريِ اين ديوارها به كمك مدلِ الاستوپلاستيك و در چهارچوبِ دستگاه يك درجه آزادي بررسي گرديد و مدل تحتِ تحليلِ حسّاسيّتِ پارامتريك قرار گرفت. خروجيِ مدلِ تحليلي نشان داد كه مدل به تغييرِ پارامترهاي مربوط به انفجار (فشارِ انفجار و زمان تدامِ انفجار) حسّاستر است. پس از اين پارامترها، از ميانِ پارامترهاي هندسي و مصالح، ارتفاعِ ديوار بيشترين اثر را بر رفتارِ ديوارِ فولاديِ پادپُكِش مي گذارد.

Explosion is a chemical reaction in which a lot of energy with a high velocity which is released in the form of heat and causes severe changes in the surrounding environment. Since the risk of accidental explosions always threatens structures such as industrial buildings, fuel tanks, and oil and gas facilities, engineers have proposed ways to reinforce these structures. Among these ways, the use of the steel blast walls is one of best solutions. Some of these types of walls are made of a corrugated steel sheets with end plates. The unique features of the blast steel walls such as cost-effectiveness, ease of operation, lightness compared to similar systems, high ductility, quick installation and high energy absorption have brought these walls into a special consideration to structural engineers. In this research, the performance of the steel blast walls was evaluated by an analytical approach using MATLAB. To this end, the responses of these walls were studied by means of Elastoplastic model within the framework of single-degree-of-freedom (SDOF) system. The model was then studied using a close form parametric sensitivity analysis. The findings of the analytical model showed that the steel blast walls are more sensitive to the change in the parameters of the explosion (peak overpressure (Pso) and the time of shock pulse duration). After these, among the geometric and materials parameters, the height of the wall has the most effect on the behavior of steel blast walls.