بررسی اثر انفجار بر سازه های زیرزمینی با کمک روش عددی اختلاف محدود

چکیده ساخت سازه هایی که توانایی حفظ جان انسان ها و حفاظت از تاسیسات مهم صنعتی یا نظامی را در هنگام حملات هوایی یا موشکی بر عهده دارند از زمان جنگ جهانی دوم مورد توجه مهندسان و پژوهشگران بوده است. این سازه های سطحی یا زیر سطحی چند منظوره بوده در زمان صلح عملکرد های دیگری دارند اما در ساخت آن ها ویژگی هایی در نظر گرفته می شود تا در زمان جنگ بتوانند به عنوان پناهگاه (برای حفاظت از ساکنان مشخص یک سازه، عموم مردم و یا تأسیسات مهم) مورد استفاده قرار بگیرند. ساخت سازه های سطحی ساده تر و کم هزینه تر بوده و دسترسی به آن ها ساده تر است. با این حال استفاده از سازه های سطحی امنیت کم تری دارد چراکه امکان برخورد موشک و یا بمب به این سازه یا انفجار در نزدیکی آن زیاد است. سازه های زیرزمینی چنین مشکلی ندارند و با ایجاد فاصله میان نقطه انفجار و سازه، امنیت بیشتری برای ساکنان شان فراهم می کنند. به همین دلیل در مراکزی که احتمال حمله هوایی یا موشکی به آن ها زیاد است مانند مراکز پر اهمیت دولتی یا نظامی، انبار های مهمات و غیره استفاده از سازه زیرسطحی معمول است.در سال های اخیر ارتش کشور های گوناگون به بمب ها و موشک هایی که توانایی نفوذ به عمق زمین را دارند مجهز گردیده اند. این سلاح ها که برای حمله به اهداف زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرند توانایی نفوذ در خاک یا سنگ را دارند و می توانند به سازه زیرزمینی نزدیک شوند و آسیب بیشتری به آن ها وارد کنند. هدف این پژوهش بررسی اثر انفجار مدفون بر رفتار سازه های زیرزمینی با استفاده از روش عددیتفاضل محدوداست. در این پژوهش از نرم افزار شبیه سازی flac 2d برای ساخت مدل های عددی استفاده شد. مدل ها به صورت دو بعدی، با در نظر گرفتن شرایط کرنش مستوی و خاک دانه ای با استفاده از مدل ارتجاعی– خمیری مورکولمب شبیه سازی گردیدند. سازه زیرزمینی شبیه سازی شده مشابه تونل های خط دو قطار شهری مشهد در نظر گرفته شد. پوشش این سازه با استفاده از المان های مخصوص نرم افزار flac شبیه سازی گردیدند. با ساخت مدل عددی ویژگی های مهم شکل سازه زیرزمینی، تراکم خاک و فاصله انفجار بمب نفوذگر از سازه زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفتند و تأثیر آن ها بر رفتار سازه زیرزمینی مشخص شدند. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می دهند سازه های مستطیلی شکل در زمان انفجار دچار جابه ججایی های بسیار بزرگ می شوند. سازه های زیرزمینی با سطح مقطع d شکل برترین عملکرد را دارند. خاک های سست در فاصله های کم و خاک های متراکم در فاصله های زیاد سازه زیرزمینی و حفره انفجار عمل کرد مناسبی دارند. همچنین امکان تعیین عمق یا خاک بهینه برای سازه های زیرزمینی مقاوم در برابر انفجار وجود دارد. در انتهای این پایان نامه پیشنهاد هایی برای ادامه پژوهش در این زمینه ارایه شدند.