شبیه‌سازی عددی پانل‌های بتنی مسلح با الیاف، با عملکرد بالا، در برابر بارهای انفجار زیر آب

انفجار زیر آب یکی از پدیده‌های مخرب سازه‌های دریایی و ساحلی می‌باشد بنابراین طراحی این گونه سازه‌ها در برابر بار انفجار از اهمیت بسزایی برخوردار است. از این رو پژوهش حاضر به بررسی و مقایسه عملکرد بتن‌های الیافی در مقابل بارگذاری انفجار در هوا و زیر آب پرداخته است. بدین منظور در این پژوهش یک بررسی عددی از عملکرد بتن‌های الیافی تحت بارگذاری انفجار با در نظر گرفتن اثر نرخ کرنش، انجام شده است. در این راستا از مدل‌های عددی برای انفجار در هوا به دو روش تابع انفجار کان‌وپ و روش لاگرانژیاویلری دلخواه استفاده شد و سپس نتایج آن با نتایج داده‌ها از آزمون انفجار در مقیاس واقعی مقایسه شده است. همچنین برای انفجار زیر آب که از مدلسازی به روش لاگرانژیاویلری دلخواه انجام شده از روش سیستم تک درجه آزادی جهت صحت سنجی استفاده گردیده است. نتایج جابجایی‌ پانل‌ها بدست آمده از پژوهش نشان دهنده اختلاف کمتر از 13/3 درصد بین روش‌های مدلسازی عددی کان‌وپ، لاگرانژیاویلری، سیستم تک درجه آزادی و نتایج آزمایشگاهی است. علاوه بر این، نتایج بیانگر جابجایی بیشتر بتن‌های الیافی تا حدود 74 میلی متر و خسارت مخرب‌تر پانل بتنی برای انفجار زیر آب نسبت به انفجار در هوا و همچنین تاثیر مستقیم حجم میلگرد مصرفی نسبت به درصد الیاف می‌باشد.

Numerical simulation of ultra high performance fibre reinforced concrete panels subjected to underwater blast loading

Underwater blast is a destructive phenomenon for offshore and onshore structures, so it is highly important to design these structures to bear explosive loads. This study has evaluated the performance of fiber reinforced concretes against air blast and underwater blast loadings. For this puropse, the performance of fiber reinforced concretes against explosive loading was analyzed while including the strain rate effect. In this way, two numerical models CONWEP explosion function and arbitrary Euler–Lagrange method were used for air blast, and results were then compared with data from fullscale blast test. A single degree of freedom system was used to validate data for underwater blast obtained through the arbitrary Euler–Lagrange method. Panels displacement results showed that the CONWEP, Euler–Lagrange and single degree of freedom system numerical modeling methods had a difference smaller than 13.3% with experimental results. Additionally, results showed underwater blast led to larger displacements in reinforced concretes up to about 74 mm and more destructive damages to concrete panels than air blast. The amount of rebars had a direct contribution compared to the fiber percentage.