بررسی عددی دال‌های بتنی مسلح شده به ورق‌های حفره‌دار فولادی تحت بارگذاری انفجار

هدف این پژوهش بررسی عددی دال‌های بتنی مسلح‌شده به ورق‌های حفره‌دار فولادی تحت بارگذاری انفجار با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود است. در این پژوهش، ورق‌های حفره‌دار فولادی جایگزین میلگردهای فولادی رایج در صنعت عمران شده است. ورق‌های حفره‌دار فولادی به دلیل هندسه خاص، با بتن اطراف خود پیوستگی بیشتری دارند. جهت بررسی عددی دال بتنی تحت بارگذاری انفجار، دال بتنی مسلح‌شده به میلگردهای فولادی یکی از مراجع اشاره شده در ادبیات فنی، در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس مدل‌سازی شده و نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی صحت‌سنجی شده است. در گام بعد در مدل صحت‌سنجی شده، ورق‌های حفره‌دار با حجم برابر جایگزین میلگردهای فولادی شده است. در ادامه برای یافتن آرایش بهینه تعداد و قطر حفرات، شش حالت مختلف برای تعداد و قطر حفرات ورق فولادی در نظر گرفته شده و حالت بهینه مبنای مقایسه با دال بتنی مسلح به میلگرد فولادی شده و در بخش مطالعات پارامتریک از آن استفاده شده است. در انتها برای سنجش حساسیت رفتار دال بتنی به پارامترهای مختلف، آنالیز حساسیت عملکرد دال برای پارامترهای فاصله بین ماده منفجره و سطح دال بتنی، وزن ماده منفجره، درصد فولاد مقطع و تنش تسلیم فولاد انجام شده است. بر اساس نتایج، ورق‌های حفره‌دار با حجم فولاد مساوی در مقایسه با میلگردهای فولادی باعث کاهش40درصدی جابه‌جایی حداکثر دال و افزایش شکل‌پذیری دال بتنی می‌شود. استفاده از ورق حفره‌دار فولادی باعث کاهش ترک‌خوردگی دال بتنی می‌شود. هم‌چنین، از میان چهار پارامتر مذکور در بخش مطالعات پارامتریک، عملکرد دال بتنی بیشترین حساسیت را به فاصله بین ماده انفجاری و سطح دال بتنی و وزن ماده انفجاری دارد.

numerical investigation of the performance of concrete slabs reinforced with perforated steel plates under blast loading

this paper aims to study the numerical behavior o f concrete slabs reinforced with perforated steel plates (psps) through nonlinear finite element (fe) analysis performed by abaqus. in this regard, conventional steel rebars (csrs) are replaced with (psps) in the concrete slabs. due to the particular geometry that the configuration o f the hole provides, these psps are more integrated with surrounding concrete than csrs. in order to numerically investigation o f concrete slab under blast loading, the concrete slab reinforced with steel rebars subjected to blast loading has been modeled in abaqus and verified with the test results o f references addressed in the literature. moreover, in the validated model, csrs were replaced by psps with an equal volume. in the following, various models with different configurations fo r holes are considered and determine the optimal arrangement to compare with concrete slab reinforced with csrs and to perform in parametric study. furthermore, a parametric study was carried out on the four independent parameters, including standoff distance, charge weight, reinforcement ratio, and psps yield stress. according to the results, psps with an equal volume o f steel compared to csrs decrease the maximum deflection by up to 40 percent and increase the ductility o f reinforced concrete slabs. in addition, among the four parameters studied, standoff distance and the charge weight are the most critical parameters affecting the performance o f concrete slabs reinforced with psps under blast loading.