عیین چیدمان مناسب ورق FRP برای مقاوم‌سازی دیوارهای بتنی در برابر بارهای ناشی از انفجار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

گسترش عملیات تروریستی باعث گردیده است که به امنیت ساختمان در برابر بارهای ناشی از انفجار توجه بیشتری گردد. با توجه به اینکه ساختمان‌های موجود در بیشتر موارد برای بار ثقلی یا بارهای ناشی از زلزله طراحی‌شده‌اند و به اثر ناشی از انفجار توجه کمتری شده است، تحقیق در این زمینه ضروری می‌باشد. معمولاً عملیات تروریستی به‌گونه‌ای هست که مواد منفجره در نزدیکی ساختمان منفجر می‌شود و باعث وارد شدن فشار زیاد در مدت‌زمان بسیار کمی بر ساختمان می‌شود. یکی از اعضا ساختمان که فشار بیشتری تحمل می‌کند دیوارهای ساختمان می‌باشد که باید مقاومت و شکل‌پذیری کافی داشته باشد تا از پخش شدن قسمت‌های تشکیل‌دهنده دیوار در انفجار جلوگیری نماید. روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت و شکل‌پذیری دیوارها وجود دارد که استفاده از FRP گزینه مناسب و کاربردی می‌باشد. استفاده از ورق‌های FRP باعث افزایش مقاومت و شکل‌پذیری سازه می‌شود بدون اینکه سازه دستخوش تغییر محسوسی در جرم و سختی گردد. در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباکوس، دیواری که با استفاده اﻟﻴﺎﻓﻲ ﭘﻠﻴﻤﺮی (FRP) مقاوم‌سازی شده بود، تحت بارگذاری انفجاری قرار داده و با نتایج آزمایشگاهی موجود در مقالات صحت سنجی شده و نیز اثر چیدمان‌های مختلف مقاوم‌سازی در رفتار دیوار مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج تحقیق بیانگر این موضوع است که این مقاوم‌سازی اثر قابل توجهی در کاهش تغییر مکان نقطه بحرانی دیوار (افزایش سختی و جرم که در بارگذاری انفجاری مهم است) از خود نشان نمی‌دهد ولی موجب افزایش مقاومت در برابر پخش شدن ناشی از خردشدگی (به دلیل افزایش شکل‌پذیری) می‌گردد. در این تحقیق از بررسی شکل‌های غیرمرسوم و غیرقابل اجرا در مطالعه المان محدود بر حذر شده و بیانگر این موضوع می‌باشد که جهت مناسب الیاف FRP در راستای میلگردهای طراحی می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Appropriate Configuration of FRP in Retrofitting of Concrete Walls Against Blast Loading

چکیده [English]

Because of terrorist attacks, the safety of buildings against blast loading are important. As precode
structures or existing buildings have designed for gravity or earthquake loads, blast loading ignored,
investigation in the rehabilitation of the structure for blast loading is necessary. Sometimes the
charge of terrorist has exploded in the near of the structures in the air and makes a critical pressure
on the building in the less than one second. One of the elements in structures that subjected to this
pressure is building’s wall and must be strengthened and ductile i.e. no crushing manner in
explosion loading. There are a lot of methods for strengthening and ductiling for walls and
rehabilitation with FRP laminate is appropriate and it doesn’t change the stiffness and mass of
structure. In this article, by using the finite element software, ABAQUS, the walls that retrofitted by
FRP laminates, subjected to blast loading and verified by experimental data in the literature review
and the behavior of traditional configuration investigated. The results indicated that retrofitting by
this method, increase the ductility but it couldn’t decrease the midpoint’s displacement of wall
significantly and it is investigated that the best direction of the laminates are the same as the steel
reinforcement’s design direction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ABAQUS
  • finite Element
  • Blast Loading
  • Retrofitting
  • FRP
  1.  مبحث بیست و یکم مقررات ملی ساختمان، پدافند غیر عامل،  ویرایش اول،1391.##
  2. کریمی، صیاد، ارائه مدلی جدید برای بدست آوردن منحنی تنش-کرنش برای ستون مربعی تقویت شده با استفاده از ژاکت قفسه‌ای فلزی، کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،1392.##
    1. A. G. Razaqpur, A. Tolba, and E. Contestabile, “Blast loading response of reinforced concrete panels reinforced with externally bonded GFRP laminates,” Composites Part B: Engineering, vol. 38, pp. 535-546, 2007.##
    2. C. Zhao and J. Chen, “Damage mechanism and mode of square reinforced concrete slab subjected to blast loading,” Theoretical and Applied Fracture Mechanics, vol. 63, pp. 54-62, 2013.##
    3. U. Army, U. Navy, and U. A. Force, “Structures to resist the effects of accidental explosions,” TM5-1300, p. 1400, 1990.##
    4. F. FEMA, “426: Reference Manual to Mitigate Potential Terrorist Attacks Against Buildings-Buildings and Infrastructure Protection Series,” ed: Federal Emergency Management Agency, 2003.##
    5. J. Lubliner, J. Oliver, S. Oller, and E. Onate, “A plastic-damage model for concrete,” International Journal of solids and structures, vol. 25, pp. 299-326, 1989.##
    6. J. M. Adam, S. Ivorra, F. Pallarés, E. Giménez, and P. Calderón, “Axially loaded RC columns strengthened by steel cages,” Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, vol. 162, pp. 199-208, 2009.##
    7. J. B. Mander, M. J. Priestley, and R. Park, “Theoretical stress-strain model for confined concrete,” Journal of structural engineering, vol. 114, pp. 1804-1826, 1988.##
    8. A. V. Oskouie, S. V. Aminnejad, and Mousa, “Behavior comparison of passive & active frp confined rectangular & wall-like columns,” 1999.##

D. Simulia, “Abaqus 6.11 analysis user’s manual,” Abaqus 6.11 Documentation, p. 22.22, 2011.##