مشخصه‌های مکانیکی و دینامیکی مصالح

Shelter building پناهگاه ساختمان
پناهگاه ، تعاریف و انواع آن بخش دوم
آگوست 13, 2020
سیستم سازهای مقاوم در برابر انفجار
سیستم سازهای مقاوم در برابر انفجار
آگوست 14, 2020
مشخصه‌های مکانیکی و دینامیکی مصالح

مشخصه‌های مکانیکی و دینامیکی مصالح

کلیات مصالح

 طراحی سازه‌ها 

در برابر انفجار مستلزم آگاهی از ویژگی‌های دینامیکی مصالح است. مصالح پاسخ‌های متفاوتی در مقابل بارهای دینامیکی نسبت به بارهای استاتیکی از خود نشان می‌دهد. تحت بارگذاری دینامیکی مصالح به افزایش مقاومتی می‌رسند که به طور قابل‌ملاحظه‌ای مقاومت سازه‌ای را ارتقا می‌دهد.

سازه‌های در معرض بارهای انفجاری جهت جذب انرژی، وارد محدوده تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی می‌شوند. در نتیجه مصالح تشکیل‌دهنده سازه باید دارای رفتار فرا ارتجاعی و شکل‌پذیری مناسب باشند.

بارهای انفجاری

 اعمال بار و افزایش تنش در اعضاء بسیار سریع اتفاق می‌افتد. این بار به صورت آنی و گذراست و زمان تناوب آن در اکثر موارد بسیار کوتاه‌تر از زمان تناوب سازه می‌باشد.

 طراحی انفجاری

پذیرش تسلیم اعضا از جنبه اقتصادی ضروری است. همچنان که عضو وارد محدوده فرا ارتجاعی می‌شود، جذب انرژی انفجار با ایجاد تعادل بین انرژی انفجار در مقابل انرژی کرنشی عضو ادامه می‌یابد.

مقدار انرژی کرنشی قابل جذب توسط سازه، تابعی از ویژگی‌های استاتیکی و دینامیکی

مصالح، ویژگی‌های مقاطع و مقدار تغییر شکل‌های خمیری مجاز می‌باشد. مقدار کل انرژی انفجار که باید جذب شود تابعی از بار حداکثر و مدت‌زمان تداوم انفجار می‌باشد.

تحت بارگذاری دینامیکی به طور محسوسی متفاوت از بارگذاری استاتیکی است. در بارگذاری سریع، مصالح نمی‌توانند با نرخ مشابه بار وارده، تغییر شکل دهند. این خاصیت باعث ایجاد افزایش در سطح تنش تسلیم و همچنین تنش نهایی قبل از گسیختگی می‌شود. به‌طورکلی، هرچه مصالح سریع‌تر تغییر شکل دهند (افزایش سریع نرخ کرنش)، مقاومت مصالح افزایش می‌یابد.

افزایش مقاومت ایجاد شده به علت بارگذاری سریع به عضو اجازه می‌دهد تا مقاومت سازه نسبت به حالت استاتیکی افزایش یابد. این تأثیرات در طراحی انفجاری با استفاده از ضریب افزایش دینامیکی در نظر گرفته می‌شود.

مصالح مناسب برای سازه‌های انفجاری

بتن مسلح

 به دلیل مقاومت و جرم قابل‌توجه بتن مسلح، این مصالح به طور ویژه‌ای در برابر بارهای انفجاری، مناسب هستند. همچنین بتن، مقاومت مؤثری در برابر آتش و نفوذ ترکش دارد.

روش‌های ساده شده جهت طراحی انفجاری بتن مسلح بر اساس پاسخ خمشی بوده و مشروط به حذف مودهای شکست ترد می‌باشند.

جلوگیری از ایجاد مودهای شکست ترد با محدود کردن تنش‌های برشی بتن و استفاده از تنگه‌ای محصورکننده برشی ویژه حاصل می‌شود (بخش ۲۰۰۹ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان).

میل‌گردهای S400 و کمتر دارای شکل‌پذیری کافی برای بارگذاری دینامیکی می‌باشند.

سازه‌های بتن‌آرمه مورداستفاده در سازه‌های مقاوم در مقابل انفجار باید ضوابط شکل‌پذیری بخش ۹-۲۰ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان را برآورده نمایند.

مصالح بنایی مسلح

به دلیل جرم زیاد ساختمان‌های با مصالح بنایی مسلح، این ساختمان‌ها، می‌توانند برای بارهای انفجاری کم مورداستفاده قرار گیرند.

مصالح بنایی به بارهای دینامیکی، مانند بتن مسلح شده، پاسخ می‌دهند، یعنی با افزایش نرخ کرنش مقاومت دینامیکی افزایش می‌یابد.

در مصالح بنایی مسلح، محدودیت جای‌گذاری میل‌گردها و مقاومت برشی کم درزهای ملات، معایب مهم در مقایسه با بتن مسلح هستند.

اگرچه سازه‌های بنایی غیرمسلح در بناهای قدیمی‌تر رایج هستند، اما آنها شکل‌پذیری کافی برای مقاومت در برابر بارهای انفجاری را ندارند و ممکن است به‌طورکلی نامناسب باشند.

در این مورد رعایت مبحث ۸ مقررات ملی ساختمان لازم است.

میل‌گردهای مسلح کننده باید از رده S400 و پایین‌تر باشند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *