بهینه‌یابی اندازه حفره های دال بتن مسلح مجوف از طریق شبیه سازی عددی با کمینه کردن دو مشخصه خیز و میزان بتن مصرفی زیر بارگذاری انفجاری

با توجه به کاربرد گسترده دال‌های بتن مسلح در سازه‌ها، مقاله حاضر به بررسی اثر موج انفجار روی دال بتنی مجوف پرداخته است. ازآنجایی‌که انجام آزمایش‌های تجربی انفجاری، پرهزینه و زمان‌بر بوده و هم‌چنین استخراج همه پارامترها در این روش غیرممکن است؛ بنابراین این پژوهش به روش عددی با نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس انجام‌گرفته است. در این پژوهش یک دال بتنی مجوف با قطر حفره‌های متفاوت در برابر پنج مقدار متفاوت جرم خرج تی‌ان‌تی موردبررسی قرارگرفته است. اعتبارسنجی مدل نیز با استفاده از نتایج آزمایش‌های تجربی موجود در مقالات معتبر انجام‌شده است. پارامترهای موردبررسی میزان جابجایی بیشینه و میزان آسیب دال بتنی مجوف و پارامترهای متغیر قطر حفره‌های کروی درون دال و جرم خرج است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که با افزایش جرم خرج خیزی که توسط نمونه‌ها تجربه‌شده است افزایش می‌یابد. ازنظر عملکرد سازه‌ای تاثیر اندازه حفره‌ها بر خیز دال تقریباً مستقل از جرم خرج است، اما در ارزیابی‌های دقیق آن را هم باید به‌عنوان یک پارامتر متغیر در نظر گرفت. با توجه به اینکه بهترین جاذب انرژی انفجار هوا است، در همه نمونه‌ها وجود حفره موجب کاهش خیز دال در برابر موج انفجار شده و در نمونه‌ای که نسبت قطر حفره‌ها به ضخامت دال برابر 0.3 است شاهد کمترین خیز در وسط دال خواهیم بود. همچنین نتایج نشان داد که آسیب در دال بتنی معمولی نسبت به دال بتنی مجوف جدی تر است.

Optimization of pore size of hollow reinforced concrete slabs by numerical simulation through minimizing the two characteristics of deflection and the amount of used concrete under blast loading

Abstract At the present age, the increasing possibility of offensive attacks against residential areas has drawn much attention to the matter of safety and resistance in constructions subjected to blast loads. Given the widespread use of reinforced concrete slabs in many structures, the present study intends to investigate the impact of blast loads on hollow-core slabs. The paper discusses the numerical analysis carried out using the finite element software Abaqus, since experimental research would be costly, time-consuming and limited. The investigation focuses on a hollow-core slab with dissimilar hole diameters dealing with five different amounts of TNT charge mass. The results indicate that with charge mass having increased, the deflection experienced by the samples goes up as well. In terms of structural performance, the effect of pore size on slab deflection is nearly independent of the charge mass, nonetheless it should also be assessed as a variable parameter when making a precise evaluation. Considering the fact that air explosion is the most efficient energy absorbing, practically in all samples the presence of holes would make reduced the slab deflection in buildings undergoing blast loading. Moreover, the study concludes that by comparison with a hollow-core slab, the damage on conventional slab could be more severe.