تحلیل و بررسی بارگذاری انفجاری سازه های زیرزمینی بتن مسلح تحت اثر انفجار مدفون

امروزه برای طراحی سازه‌های زیرزمینی افزون بر بارهای رایج نظیر زلزله، بارگذاری انفجاری نیز در نظر گرفته می‌شود. اغلب سازه‌های زیرزمینی در سراسر جهان دریک عمق ایمن در داخل خاک احداث می‌گردند. به عمقی از زمین که در آن سازه زیرزمینی تحت اثر نیروهای انفجار آسیبی دریافت ننماید، ایمن اطلاق می‌شود. علت استفاده از عمق خاک در طراحی و احداث سازه های زیرزمینی بهره هرچه بیشتر از خاصیت تکیه‌گاهی خاک اطراف سازه و حداقل رساندن نیروی وزن سازه و هم‌چنین استفاده از خاصیت میرایی خاک جهت کاهش دامنه موج شوک ناشی از انفجار سلاح‌های نفوذکننده دقیق می‌باشد. بارگذاری انفجاری این سازه‌ها معمولاً بر اساس روابط و آئین‌نامه‌های حاصل از پژوهش­های نظری و تجربی انجام می‌گیرد. از طرفی روش‌های عددی و استفاده از نرم‌افزارهای اجزاء محدود نیز در محاسبه بار انفجاری وارد بر این سازه‌ها رواج پیدا کرده است. در این پژوهش اثرات انفجار مدفون بر روی یک سازه زیرزمینی بتن مسلح به روش عددی و تحلیلی بررسی شده‌است. شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود اتوداین انجام گرفته است. به منظور تحلیل نحوه بارگذاری انفجاری و پاسخ سازه زیرزمینی، اثر وزن ماده منفجره و عمق دفن سازه مورد بررسی قرار گرفته‌است. به علاوه نتایج عددی نیز با روابط ارائه‌ شده در منابع معتبر علمی و دستورالعمل کشور امریکا برای طراحی این نوع از سازه‌ها مقایسه گردیده است. در انتها با توجه به نتایج پژوهش انجام گرفته در راستای بهبود بارگذاری سازه‌های مذکور تحت اثر انفجار در داخل خاک در طراحی‌ها، پیشنهاد می‌گردد از اعمال ضریب افزایشی به چنین بارهایی اجتناب شود.

Analysis of the Effect of Buried Explosive Loading on Underground Reinforced Concrete Structures

Nowdays, for the designing of underground structures in addition to common loads such as earthquakes, explosives loading is considered. Most of these structures around the world are constructed in a safe depth in the soil. The depth of earth where underground structure under explosive forces does not receive damage, called “safe”. The depth in design and construction of underground structures for use more of the anchor properties of the soil around the structure and minimize the structural weight and also using the damping properties of the soil to reduce the shock wave caused by the explosion of the exact penetrating weapons. Usually explosive loading of these structures is based on the relations and procedures from theoretical and experimental research. Also the numerical methods and using finite element softwares to calculate the explosion load of these structures has been prevalent. In this study the effects of buried explosion on a reinforced concrete underground structure is investigated numerically and analytically. The numerical simulation was carried out using finite element software AUTODYN. In order to analyze the how to explosive loading and underground structure response, the effect of weight of explosive and buried depth of structures was investigated. Additionally, numerical results with relations that presented in reliable scientific resources and US instructions for designing this type of structures were compared. Finally, according to the results of research, in order to improve the designing of these structures under explosion loading in soil, it’s suggested that the incremental factor doesn’t apply to such loads.