بررسی و مقایسه ساختمان های بتن آرمه دارای قاب خمشی با طبقه نرم و بدون طبقه نرم در برابر بارهای ناشی از انفجار

مقاله بررسی و مقایسه ساختمان های بتن آرمه دارای قاب خمشی با طبقه نرم و بدون طبقه نرم در برابر بارهای ناشی از انفجار

با توجه به حوادثی که در گوشه وکنار دنیا به وقوع پیوسته، مشخص شده رفتار ساختمان ها تحت اثر بارهای انفجار به دلیل خصوصیات متفاوت این بارگذاری با بارهای دیگر یکسان نیست و با توجه به جایگاه ویژه سازه های بتن مسلح در صنعت ساختمان کشور و گستردگی استفاده از سیستم های ساختمان های بتن آرمه دارای قاب خمشی، در ساختمان های طراحی شده و آسیب پذیری این نوع سیستم های ساختمانی در برابر بارهای ناشی از انفجار، باعث شده تا ساختمان های بتن آرمه بیشتر در برابر بارگذاری انفجار مورد بررسی قرار گیرند. در اکثر رویدادهای لرزهای و انفجاری، بیشتر تلفات جانی و مالی به واسطه انهدام ساختمان ها در قیاس با هر اثر مستقیم دیگری صورت پذیرفته است. بنابراین اطمینان از پایداری و عدم انهدام ساختمان در درجه اول اهمیت بوده که مستلزم افزایش قابل ملاحظه ای شکلپذیری ساختمان است. با این وجود در صورت وجود مشخصه های نامطلوب خاص، حتی ساختمان های شکل پذیری که به درستی طراحی شده اند نیز دچار خسارت گسترده می شوند. از اینرو لازم است که اصول طراحی مقاوم در برابر زلزله و انفجار در سه سطح مختلف اشکال سازهای، پلان ساختمانی و شکل پذیری برای کلیه ساختمان ها خصوصاً ساختمان های دولتی اعم از ادارات، مدارس و بیمارستان ها و ساختمان های عمومی، مراکز فروش، بانک ها و... در نظر گرفته شود.

هدف از این پژوهش بررسی دقیق پاسخ ساختمان های بتنآرمه شش، هشت و ده طبقه دارای قاب خمشی متوسط با طبقه نرم وبدون طبقه نرم، مقاوم در برابر زلزله تحت اثر بارگذاری انفجار می باشد. از آنجایی که در این تحقیق فرض می گردد سازه های مذکور در ناحیه با لرزه خیزی زیاد و در زمین نوع دو قرار دارد با سیستم قاب خمشی بتن مسلح با تعداد طبقات 6 ، 8 و 10 طبقه، بدون طبقه نرم و ضعیف و دارای طبقه نرم و ضعیف (ایجاد شده در اثر افزایش ارتفاع) هستند، جمعاً 36 مورد، مدل سازی و مورد تحلیل و طراحی قرار گرفتند. این سازه ها برای نیروهای لرزهای طراحی شده و قاب بحرانی سازه برای شبیه سازی انفجار انتخاب شده و تحت اثر بارهای ناشی از انفجار tnt با وزن های 1000 و 2000 کیلوگرم و فاصله های محل انفجار از سازه، 5 ، 10 و 20 متری در نرمافزار المان محدود abaqus مورد شبیه قرار گرفته اند. نتایج تحلیل و طراحی سازه ها نشان می دهد دریفت سازه های دارای طبقه نرم و ضعیف نسبت به سازه های بدون طبقه نرم و ضعیف در سازه های 6، 8 و 10 طبقه در نقاط بحرانی سازه، 43 درصد بیشترشده و جابجایی سازه های دارای طبقه نرم و ضعیف در نقاط بحرانی نسبت به سازه بدون طبقه نرم 65 درصد و سختی جانبی سازه دارای طبقه نرم و ضعیف نسبت به سازه بدون طبقه نرم و ضعیف در نقاط بحرانی 70 درصد کمتر مشاهده می گردد و هم چنین جابجایی قاب های 6 ، 8 و 10 طبقه با انفجار tnt 2 تن با فاصله های نقطه انفجار 5 ، 10 و 20 متری از قاب، نسبت به انفجار tnt 1 تن، 45 درصد، تنش کل وارد به قاب های 6 طبقه در فاصله های 5 ، 10 و 20 متری با انفجار tnt 2 تن نسبت به انفجار 1 تن به ترتیب 9، 18، و 11 درصد، در قاب های 8 طبقه 14، 17، و 18 درصد، در قاب های 10 طبقه 15، 18، و 10 درصد و تنش وارد به تکیه گاه در قاب های 6 طبقه در فاصله های 5، 10 و 20 متری با انفجار tnt 2 تن نسبت به انفجار 1 تن به ترتیب 40، 35، و 25 درصد در قاب های 8 طبقه 40، 42، و 32 درصد در قاب های 10 طبقه نیز به ترتیب 29، 43، و 32 درصد بیشتر مشاهده می گردد. و در ادامه نتایج قاب های بدون طبقه نرم با قاب های دارای طبقه نرم و ضعیف که تمامی انفجارها در ارتفاع یک متری از سطح زمین به وسط قاب اعمال گردیده است و این قاب ها که در برابر بارهای ناشی از بار انفجار شبیه سازی شده اند با یکدیگر مقایسه گردیدند، که نتایج نشان می دهد، جابجایی، تنش کل وارد به قاب وتنش وارد به تکیه گاه در قاب های بدون طبقه نرم نسبت به قاب های دارای طبقه نرم بیش تر است، و هم چنین تحلیل و طراحی اجزاء محدود غیرخطی نشان می دهد که محل اتصالات (چشمه اتصالات) و وسط قاب رو به انفجار در فاصله های نزدیک به حادثه در حالت بحرانی قرار دارد و با افزایش خرج انفجار، و کاهش فاصله محل انفجار از قاب، جابجایی، تنش کل وارده به قاب، تنش وارد به تکیه گاه و خرابی بتن بیش تر شده و با کاهش خرج مواد منفجره، و افزایش فاصله محل انفجار از قاب، جابجایی، تنش کل وارد به قاب، تنش وارد به تکیه گاه و خرابی بتن درقاب های بتن آرمه کم تر شده است. با توجه به نتایج به دست آمده قابهای بتن آرمه باید برای شکل پذیری بیشتر در برابر بارهای ناشی از ضربه و نیروهای انفجار بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته و با روش های مختلف قاب های بتنآرمه را برای چنین حوادثی مقاوم سازی و آماده کرد تا میزان خسارت به حداقل برسد.