14328

14328

ارزيابي ستون هاي بتن آرمه تحت اثر بارگذاري با نرخ كرنش بالا

كارشناسي ارشد

زلزله

اسفند 1393

اسفند 1393

دكتر عباس نيا

عمران

چكيده اعضاي بتن آرمه ممكن است در طول عمر خدمت رساني خود علاوه بر بارگذاري استاتيكي و زلزله تحت اثر بارگذاري هاي با نرخ كرنش بالا ﴿انفجار و ضربه﴾ نيز قرار مي گيرند كه اين نوع بارگذاري ها از نظر نرخ كرنش به طور كل بعد از بارگذاري هاي استاتيكي، شبه استاتيكي و زلزله قرار مي گيرند. ازجمله عوامل ايجاد گسيختگي موضعي در سازه ميتوان به حوادث فاجعه بار طبيعي، انفجارات تروريستي، زلزله، تصادفات رانندگي، امواج دريا و... اشاره كرد. با توجه به عواقب فاجعه بار ناشي از اينگونه خرابي ها، انهدام پيشرونده بيش از پيش مورد توجه محققين حوزه مهندسي عمران قرار گرفت و منجر به ايجاد قوانين طراحي جديد شود. در سازه هاي بتني و به طور كلي در كليه سازه ها، اعضاي ستون، نقش عمده اي در پايداري سازه ها ايفا ميكنند، از اين رو بررسي رفتار اين اعضا و همچنين باز توزيع نيرو بعد از حذف ستون به منظور حفظ پايداري كلي سازه از اهميت ويژه اي برخوردار است . اثرات نرخ بارگذاري تاثير قابل ملاحظه اي روي رفتار اعضاي بتن آرمه علل خصوص ستون ها مي گذارد ازين رو مطالعه اين اثرات از اهميت ويژه اي برخوردار است، با اين حال از اثرات نرخ كرنش روي ستون هاي بتن آرمه، داده هاي كمّي كمي در دسترس است. آزمايشاتي وجود دارد كه مي توان با استفاده از آنها اثرات نرخ كرنش را مورد بررسي قرار داد اما مشكلات در نظر گرفتن اثرات مستقيم پديده نرخ كرنش و همچنين گران بودن آزمايشات، مطالعات روي اين موضوع را مشكل مي كند از اين رو ارائه يك مدل تحليلي معتبر با استفاده از اجزاي محدود براي ارزيابي عملكرد ستون هاي بتن آرمه تحت بارانفجاري از اهميت ويژه اي برخوردار است. به علاوه پيچيدگي هاي مربوط به بارگذاري انفجاري و همچنين اثرات موج انفجار روي اعضاي بتن آرمه به منظور شبيه سازي عددي رفتار ستون هاي بتن آرمه امري مهم و ضروري به شمار مي رود. در مطالعه پيش رو ابتدا به منظور دستيابي به مدلي قابل اطمينان جهت شبيه سازي عددي بارگذاري انفجاري روي سازه هاي بتن آرمه محدوديت ها و پارامترهاي حساس به شبيه سازي در هايدروكد AUTODYN مورد بررسي قرار مي گيرد و سپس پس از رفع محدوديت ها و دستيابي به مدلي قابل اطمينان جهت شبيه سازي عددي، چهار نمونه ستون بتن آرمه با درصد آرماتورهاي عرضي و بار محوري متفاوت جهت كاليبره كردن روش بارگذاري شبيه سازي مي شود. سپس با ثابت نگاه داشتن كليه پارامترهاي حساس به مدل سازي بارگذاري انفجاري، اعتبار روش توسط شبيه سازي عددي جزقاب بتن آرمه تحت حذف ستون توسط انفجار و انهدام آن تاييد مي شود. در نهايت نتايج مربوط به ستون ها و جزقاب نشان داد كه مقاومت برشي ستون ها نقش عمده اي در مود خرابي ستون و ميزان آسيب تحت انفجار ايفا ميكنند. همچنين مقايسه نتايج با حالت استاتيكي نشان داد كه مقدار ظرفيت ستون ها - چه ستون هاي تك و چه ستون موجود در جزقاب - با افزايش نرخ بارگذاري افزايش قابل توجهي نشان ميدهند. همچنين با بررسي الگوهاي جذب انرژي مقاطع اين نتيجه حاصل شود كه افزايش نرخ بارگذاري سبب افزايش جذب انرژي ستون ها مي شود ولي بعد از اتمام بارگذاري عضو عملا غير قابل بهره برداري خواهد بود و عملا متلاشي مي شود. واژه هاي كليدي: نرخ كرنش، اجزا محدود، بارگذاري انفجاري ، ستون بتن آرمه