تحلیل و بررسی عددی انتشار موج انفجار درون تونل‌ها و فشار وارد بر درب‌های ضد انفجار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه امام حسین (ع)

2 و مشاور عالی شرکت مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان

3 دانشگاه جامع امام حسین(ع)

چکیده

اغلب سازه­های زیرزمینی تحت اثر بارهای ناشی از انفجار طراحی و بارگذاری می­گردند. ورودی یا نقطه اتصال به سطح سازه­های زیرزمینی از نقاط ضعف این سازه­ها در برابر بارهای انفجاری است. بر این اساس، ورود انفجار به سازه زیرزمینی و اندازه­گیری فشار آن در مقاطع مختلف، اهمیت کاربردی زیادی دارد. برای بررسی اثرات انفجار در داخل سازه­های زیرزمینی، ابتدا باید پدیده انفجار در محیط باز مورد بررسی قرار گیرد و سپس درباره ورود و انتشار موج به درون سازه بحث شود. با محاسبه مقدار موج انتقالی به درون یک تونل، میزان کاهش فشار موج انفجار در طول تونل محاسبه می­گردد. مقاله حاضر چگونگی انتشار موج در تقاطع­ تونل­ها و نقاطی که راستای تونل تغییر می­کند را مورد بررسی قرار می­دهد. به این ترتیب، با مشخص شدن فشار موج انفجار در مقاطع مختلف تونل، فشاری که درب ضد انفجار در مکان مورد نظر باید برای آن طراحی شود، بدست می­آید. همچنین با استفاده از روابط تحلیلی و شبیه­سازی عددی، بیشینه فشار موج انتقالی انفجار در داخل تونل محاسبه گردیده است. در نهایت با استفاده از نتایج این تحقیق می­توان فشار وارد به درب مقاوم در برابر انفجار داخل سازه زیرزمینی را تعیین نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation and Analysis of Blast Wave Propagation Inside Tunnels and Consequent Pressure Calculation on Explosion-Proof Doors

نویسندگان [English]

  • S. Peyman 1
  • A. Seif 2
  • M. H. Taghavi Parsa 3
1 Imam Hosein University
2 و مشاور عالی شرکت مهندسین مشاور ساحل امید ایرانیان
3 Imam Hosein University
چکیده [English]

Recently, most underground structures are designed and loaded under the effect of blast loads. The entrance of defensive underground structures is vulnerable to blast loading. Hence, the entrance of blast wave into the underground structures and measurement of its pressure at different sections along the structures like tunnels are very important. To study the effects of blast waves on the tunnels, first, the blast wave propagation is evaluated in open space and then the wave entrance and propagation inside the tunnel are considered. Subsequently, pressure reduction through the tunnel and at branches is investigated. The blast design load acting on the explosion-proof door is found based on calculated blast waves and blast pressure at different positions along the tunnel. Finally, application of the presented method is demonstrated using some practical examples. The results of analytical method and results from numerical simulation performed by Autodyn software are compared to assess the capability of proposed analysis regarding the estimation of pressure caused by blast wave propagation. Finally, using the results of this study, it is possible to determine the pressure applied to the blast-resistant door inside the underground structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Underground tunnel
  • penetrating projectile
  • wave propagation
  • explosive plunger
  • explosion-proof door

مراجع

1. S. Peyman and  S. Ghazanfarinia, “Defence and Secutity Structures,” MAUT Press, 2007. (In Persian)##
2. H. L. Brode, “Numerical Solution of Spherical Blast Waves,” J. Applied Physics, vol. 6, pp. 766-775, 1995.##
3. W. E. Baker, P. A. Cox, P. S.  Westine, J. J. Kulesz, and R. A. Strchlow, “Explosion Hazards and Evaluation,” Elsvier, Amesterdam, 1983.##
4. J. Henrych, “The Dynamics of Explosion and Its Use,” Elsevier, Amsterdam, 1979.##
5. TM5-1300, “The Design of Structures to Resist the Effect of Accidental Explosions,” Technical Manual, US Department of the Army, Navy and Air Force, Washington DC, 1990.##
6. D. B. Chang and C. S. Young, “Probabilistic Estimates of vulnerability to explosive overpressures and impulses,” Journal of physical security, vol. 4, pp. 10-29, 2010.##
7. P. S. Bulson, “Explosive Loading of Engineering Structures,” E & FN SPON, 1997.##
8. G. Gurke and G. Scheklinski-Gluck, “An Investigation of Blast Wave Penetration into a Tunnel Entrance,” Report E7/80,       Ernst-Mach-Institue der Fraunhofer-Gesellshaft, Freiburg, Germany, 1980.##
9. D. G. Christopherson, “Structural Defence,” UK Ministry of Home Security, Civil Defence Research Committee paper RC 450.##
10. R. Britt, “Attenuation of short duration blast in entrance ways and tunnels,” Proc. 2nd Symp., On the Interaction of non-nuclear munitions with structures, Panama City Beach, Florida, 1985.##
11. P. D. Smith and J. G. Hetherington, “Blast and Ballistic Loading of Structures,” Butterworth-Heinemann Ltd., Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, 1994.##
12. M. Y. H. Bangash, “Impact and Explosive Analysis and Design,” C.R.C. Press, 1993.##
13. “Design of Structures to Resist Nuclear Weapons Effects,”   ASCE Manuals and Reports of Engineering Practice, no .42.##
14. D. Itschner and  B. Anet, “Entry and attenuation of shock waves in tunnels,” Proc. 2nd Symp., On the Interaction of        Non-nuclear.##
15. “Autodyn User Manual and Theory Manual,” SAS IP Inc.,  2010.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 خرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 05 خرداد 1398
  • تاریخ پذیرش: 16 مرداد 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار