تخمين پاسخ ستون هاي بتن مسلح تحت بارگذاري انفجار

افزايش روزافزون خطر بروز انفجار در نواحي شهري موجب شده است كه صاحبان ساختمان ها، دولت ها و همچنين پژوهشگران به دنبال درك بهتر پاسخ سامانه هاي ساختماني موجود تحت بارگذاري انفجار باشند. در ساختمان هاي بتن مسلح تحت انفجار خارج از ساختمان، ستون هاي خارجي آسيب پذيرترين و بحراني ترين اعضاي سازه اي محسوب مي گردد. در اغلب مطالعات انجام گرفته در زمينه بررسي اثر انفجار بار اعضاي سازه اي به ويژه ستون هاي بتن مسلح، از بسته هاي نرم افزار اجزاي محدود تخصصي (هيدروكدها)استفاده شده است. كاربرد هيدروكدها احتياج به دانش و تخصص بالا داشته و نتايج حاصل از آنها بسيار وابسته به كاربر است. در اينجا، به مطالعه اثرات انفجار نزديك بر ستون هاي بتن مسلح معمولي كه در برابر بارهاي ثقلي طراحي شده اند، پرداخته شده است. به اين منظور از قابليت هاي نرم افزار اجزاي محادود OpenSees در تحليل ديناميكي غيرخطي سازه ها بهره گرفته شده است. يك روش ساده براي واردكردن اثرات نرخ كرنش در تحليل تحات بارگذاري انفجار پيشنهاد شده است. نتايج حاصل از مدل سازي با اين نرم افزار، با استفاده از نتايج ثبت شده در آزمايش هاي انفجار با مقياس واقعي، اعتبارسنجي شده است. مطابق با مهمترين نتايج حاصل، مدل سازي اجزاي محدود ضمني با استفاده از OpenSees مقدار تغييرشكل جانبي ستون بتن مسلح را با دقت قابل قبولي محاسبه مي كند. طبق نتايج تحليل هاي انجام گرفته، ميزان ضربه حاصل از انفجار بر ستون به اندازه فشار وارد بر وجه ستون، اهميت دارد؛ همچنين، بايد بارمحوري موجود در ستون را در مدل سازي و تحليل آن تحت انفجار جانبي در نظرگرفته شود.

Increasing the risk of explosion event in urban areas has led to building owners, governments and researchers trying to understand the behavior of structural systems under blast loading. In reinforced concrete buildings in front of the outside explosions, external columns are the most vulnerable and critical structural members. In most of the studies on the effect of the blast loading on structural members, in particular reinforced concrete (RC) columns, specialized finite element software packages (hydro codes) have been used. Hydrocode's application requires high expertise and the results are highly dependent on the user. Here, the effects of near field blast loading on the conventional reinforced concrete columns, which are designed for gravity loads, are studied. For this purpose, implicit finite element software OpenSees' capabilities in nonlinear dynamic analysis have been used. A simple way to enter the effects of the strain rate in the analysis is proposed. The results of lateral deformations of reinforced concrete columns calculated with the software showed good agreement with the results recorded in the real scale experimental blast test. The results also showed, for blast loading, the impact of the blast wave on the sides of the column is important. Furthermore, the column axial load should be included in its modeling and analysis under blast loads.