بررسی پارامترهای بارگذاری و شبیه سازی اثرپاسخ انفجار بر روی سازه زیرزمینی احاطه شده در محیط خاکی اشباع

در بررسی پدیده انفجار با در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک -سازه، فرض می گردد انفجاری با انرژی معین و موقعیتی مشخص نسبت به سازه مدفون صورت گیرد. در اثر وقوع انفجار، امواج اولیه ناشی از فشار انفجار در محیط منتشر خواهند شد که در اثر برخورد این امواج با سطح آزاد محیط، امواج سطحی بوجود خواهد آمد. موج اولیه انفجار و امواج سطحی با هم ترکیب شده و باعث ایجاد تغییر شکل های دینامیکی در محیط خواهد شد. بخش بزرگی از ارتعاش حاصل از انفجار ، از طریق خاک به سازه¬ها منتقل می¬شود و اغلب آسیب¬های زیادی به آنها می¬رساند. از این¬رو بررسی امواج انفجار بر سازه¬ها و ارائه روش¬هایی جهت کاهش خرابی¬های ناشی از آن ضروری به نظر می¬رسد. برای تحقق این امر، شبیه سازی دقیق و نزدیک به رفتار واقعی خاک در هنگام وقوع انفجار از اهمیت به سزایی برخوردار است. در پژوهش حاضر به منظور محاسبه فشار ناشی از انفجار از دو نرم¬افزار المان محدود ansys autodyn و ls_dyna استفاده شده است. به منظور کاهش اثر انفجار، مدلسازی ژئوفوم در میان سازه و ماده منفجره انجام شده است. با توجه به این¬که سازه¬ها بر روی خاک باید احداث شوند، باید به مدل¬سازی کل دامنه نامحدود مسائل توجه نمود. بدین منظور با استفاده از روش مستقیم حل مسائل اندرکنش خاک سازه، مرزی فرضی به عنوان مرز اندرکنش در نظر گرفته می¬شود و فقط ناحیه داخل این مرز مورد بررسی قرار می گیرد. برای جبران اثرات میرایی هندسی محیط نیمه بینهایت ، شرایط مرزی جاذب انرژی را در پیرامون مدل اعمال می نماییم. سپس با انجام یک تحلیل اجزا محدود دینامیکی غیرخطی، اثرات بارگذاری انفجار را بر سازه بدست می آوریم. انتخاب نوع مش در مدل¬سازی نیز دارای تاثیر به¬سزایی است که در این پایان¬نامه از دو نوع مش اویلری و ale استفاده شده است. تحقیقات پیش¬روی در این پایان¬نامه به دنبال مشخص کردن تاثیر فاصله برروی استهلاک انرژی انفجار، تنش و شتاب و استفاده از ژئوفوم در لایه¬های خاکی به منظور استهلاک اثرات ناشی از انفجار شامل جابجایی، تنش و فشار می¬باشد. در انتها نیز به 3 مساله اثر انفجار برروی یک شمع بتنی محبوس در خاک، یک سازه دو دهانه مستقر برروی خاک و یک لوله محبوس در خاک پرداخته شده است که در آن¬ها به اثرات گفته شده در بالا پرداخته شده است. در این پژوهش از نتایج تحلیل که بوسیله برنامه پس پردازنده به نمودارهای قابل فهم تبدیل می شود، به دستاوردهایی همچون تعیین فاصله ایمن بدون استفاده از مواد مستهلک کننده ، همچنین تعیین فاصله ایمن با استفاده از ژئوفوم و تعیین ماده منفجره برای آستانه تخریب با توجه به عملکرد سازه می¬توان ذکر کرد. از نتایج مهم در این پایان¬نامه پی بردن به دو فازی بودن موج شوک، حاصل از انفجار است. با توجه به مطالعات انجام شده در این پایان¬نامه، بر روی پاسخ¬های ناشی از انفجار در طراحی سازه¬های زیرزمینی، فشار وارد بر سازه در هر دو فاز باید مورد ملاک طراحی قرار گیرند.