بررسی رفتار و مقاومت خمشی تیر های بتنی مسلح تقویت شده با frp در برابر بارگذاری انفجاری با استفاده از شبیه سازی عددی

با توجه به حملات تروریستی اخیر در جهان ، هم اکنون بررسی مقاومت اجزای سازه ها در برابر انفجار بسیار ضروری می باشد. . برای این کار می توان از یکی از روش های تئوری ، تجربی و یا شبیه سازی عددی استفاده نمود.روش تئوری به علت ایده آل سازی ها و نادیده انگاشتن برخی از رفتار مواد و روش تجربی به علت نیاز به صرف زمان و هزینه بالا مطلوب نمی باشند ، لیکن می توان از روش شبیه سازی عددی به عنوان روشی مناسب استفاده نمود. در این تحقیق مقاومت تیرهای بتنی مسلح با مقطع مستطیلی به عنوان یکی از اجزای سازه های بتنی در برابر بارگذاری انفجاری با استفاده از شبیه سازی توسط نرم افزار autodyn مورد مطالعه قرار می گیرد؛ و به منظور بررسی صحت شبیه سازی ها، با نتایج تجربی موجود مقایسه می شود. همچنین به دلیل ضعف شدید این سازه ها در برابر حملات تروریستی، هم اکنون افزایش مقاومت انفجاری سازه های موجود یک خواسته عمومی است. یک روش موثر و نسبتاً کم هزینه برای نیل به این هدف ، استفاده از کامپوزیت های پلیمری مسلح شده با الیاف frp)) می باشد. این روش مقاوم سازی به علت مشخصات ویژه و منحصر بفرد کامپوزیت های frp ، در سراسر جهان بسیار فراگیر شده است . به همین دلیل در شبیه سازی ها، تیرهای بتنی با استفاده از الیاف frp تقویت شده و اثرات آن بر روی رفتار و مقاومت خمشی تیرهای بتنی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای شبیه سازی بتن از مدل ماده rht concrete وبرای شبیه سازی آرماتورهای طولی و عرضی از مدل ماده johnson cook استفاده شده است. همچنین یک فرض اساسی انجام گرفته در این شبیه سازی ها، چسبندگی کامل بتن با آرماتورهای طولی و عرضی و چسبندگی کامل بتن با الیاف می باشد.ابتدا یکی از تیرهای بتنی که قبلاً تحت بار انفجاری به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته است شبیه سازی می شود و سپس به منظور کالیبراسیون و دستیابی به الگوی ترک خوردگی و تغییر مکان مشابه با آزمایش عملی مدل ماده های مورد استفاده و پارامترهایی نظیر نحوه مدلسازی تکیه گاهها ، اندازه مش بندی آرماتور و ...تغییر می یابد و پس از اطمینان از صحت شبیه سازی ها و مطابق بودن نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی، مدل تایید شده به منظور بررسی بعضی از پارامترها نظیر تاثیر مقدار خاموت ها، تحت بار انفجاری مشابه قرار می گیرد. پس از آن یک تیر بتن مسلح که قبلا ً مورد آزمایش ضربه ای قرار گرفته است شبیه سازی شده ودر نرم افزار تحت بار ضربه ای مشابه قرار می گیرد . این تیر بتنی توسط همین محقق با بکارگیری لایه ای از cfrp جهت افزایش مقاومت خمشی، مقاوم سازی شده و بار دیگر تحت بار ضربه ای آزمایش شده است. برای بررسی صحت شبیه سازی الیاف cfrp در نرم افزار، ما نیز این تیر مقاومسازی شده را شبیه سازی کرده و تحت بار مشابه قرار داده ایم. بعد از این به منظور بررسی انواع دتایل های مقاوم سازی با frp تیربتنی شبیه سازی شده، با الیاف cfrp و gfrp تقویت خواهد شد و تحت بار انفجاری مشابه قرارمی گیرد. در نهایت برای بررسی بیشتر نتایج بدست آمده تیر های بتنی تقویت شده با frp را انتخاب کرده ودر غالب دو گروه، هر تیر را با مقادیر مختلف از ماده منفجره tnt شبیه سازی خواهیم نمود.هدف از این کار ، بررسی میزان افزایش مقاومت تیرهای بتنی تقویت شده با frp تحت بارهای انفجاری می باشد. تیرهای بتنی که شبیه سازی شده و تحت بار انفجاری قرار گرفتند، دچار همان الگوهای ترک خوردگی و گسیختگی شدند که در آزمایش واقعی در آنها به وجود می آید.شبیه سازی های تیرهای مسلح تقویت شده ثابت کرد که frp موجب کاهش خسارت وارد شده به تیر می شود همچنین این تقویت سازی موجب کاهش حداکثر خیز و خیز ماندگار تیر خواهد شد .همچنین مطالعات نشان داد تقویت با cfrp موثرتر از gfrp بوده به طوری که حداکثر خیز تیر تقویت شده با cfrp کاهش بیشتری نسبت به حداکثر خیز تیر تقویت شده با gfrp داشت.تقویت تیرها با frp به شکل های مختلفی می تواند صورت گیرد ولی به نظر می رسد تقویت با لایه ای از frp در وجه کششی تیر برای جلوگیری از گسیختگی و یا کاهش ترک های خمشی موثرترین راه است.تقویت های انتهایی و یا دور پیچ کردن تیرها به منظور کاهش حداکثر خیز و یا خیز ماندگار ، چندان موثر نخواهد بود .همچنین نتایج شبیه سازی ها نشان داد افزایش تعداد خاموت ها و استفاده از تقویت های انتهایی در جهت کاهش ترک های برشی بسیار موثر است.با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می رسد جلوگیری نمودن از کلیه ترکها در انفجارهای متوسط و انفجارهای با شدت بالا غیر ممکن می باشد.