در این نوشتار چکیده ای از کتاب مذکور شامل بارگذاری انفجاری ، انواع روش های طراحی سازه ، انواع روش های طراحی سازه های بتنی ، انواع روش های طراحی سازه های فولادی و روش طراحی بهینه معرفی شده است .
مقدمه مؤلفین
یا امان الخایفین
در کشورمان طراحی سازههای براساس آییننامههای مقررات ملی ساختمان صورت میگیرد. این آیین نامهها و دستورالعمل بهصورت جامع، طراحی سازههای بتنآرمه و فولادی را پوشش میدهند. اخیرا با افزایش بحث پدافند غیرعامل در کشور، بسیاری از مهندسان می بایست که نتها سازهها خاص همانند مترو بلکه سازه های با کاربری عمومی را نیز در مقابل اففجار و پیامدهای ناشی از آن طراحی کنند بهصورتیکه اثرات بار انفجار برسازه در نظر گرفته شود. برای دست یابی به این مهم و به دلیل نبود آیین نامه داخلی سوالی که مطرح می شود این است که از کدام یک از آیین نماه های خارجی که در در مبحث انفجار کارکرده اند می بایست استفاده نمود.
طراحی سازه ها در برابر انفجار در سال های اخیر به دلیل حملات و انفجار های صوررت گرفته در سازه ها اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. سازه های ساخته شده معمولاً در برابر بارهای ناشی از انفجار مقاوم نوده و بسیار در مقابل این نوع بار، خاص آسیب پذیر می باشند.
با توجه به دلایل گفته شده مهندسین در دهه های اخیر بر آن شدند تا بتوانند روش هایی برای طراحی سازه ها در برابر انفجار ارائه دهند. به دلیل اهمیت انفجار در سازهها و تاثیرات این بارها بر سازه، تحقیقات روز افزونی در این زمینه در حال انجام میباشد که پروژهی حاضر نیز در راستای بررسی آیین نامه هایی موجود در این زمینه و ارائهی روند کلی طراحی سازه های فولادی و بتنی در برابر انفجار خواهد بود.
به منظور دستیابی به پاسخ مناسب، بررسی آیین نامه های مختلف همچون، آیین نامه سازه های پترو شیمی AISC ، UFC, ACI , ASCE در پژوهش حاضر صورت گرفته که نتایج این بررسی ها نشان می دهد که آیین نامه UFC در بحث انفجار و بارگزاری انفجاری قوی تر نسبت به سایر آیین نامه ها کا کرده و می توان از آن به منظور تحلیل و طراحی سازه های فولادی و بتنی مورد استفاده قرار گیرد.
در این کتاب طراحی سازههای بتنی و فولادی بر اساس آییننامههای مختلفی همچون UFC 3-340-02 [11]،ASCE 59 [۱۰] و … موردبررسی قرارگرفته شده است. با توجه به مطالب بیان‌شده در فصول این کتاب می‌توان به این نتیجه رسید که طراحی سازههای بتنی و فولادی در آیین‌نامه UFC کامل‌تر و جامع‌تر از آییننامههای دیگر است؛ و این آیین‌نامه مولفه ها(پارامترهای) انفجاری بیشتری را در بحث طراحی در نظر گرفته است. ولی سایر آییننامههای موجود تنها به ارجاع دادن آییننامههای دیگر ازجمله [۴] ACI [۲۰] , AISC بسنده کرده‌اند.(البته این نکته قابل‌ذکر است که هنوز بحث طراحی در برابر انفجار برای سازههای بتنی و فولادی جای کار بسیار دارد و پارامترهای نامشخص در این زمینه بسیار است.)
با توجه به ماهیت پیچیدده آثار سلاح‌ها بر سازهها، بارگزاری، تحلیل و طراحی سازههای امن بسیار دشوار است. عدم اطلاع دقیق از توان تهاجمی و آثار مخرب سلاح‌های مورد استفاده سبب می‌شود با توجه به اهمیت سازه، برای سازههای در معرض اصابت مستقیم موشک‌ها و بمب‌های مخرب تمهیداتی در نظر گرفته شود (به عنوان مثال ساخت در عمق زمین)؛ بر این اساس، در بیشتر مواقع طراحی سازههای امن معطوف به بارگزاری انفجاری برای یک انفجار معیار میباشد؛ به این ترتیب، برای بارگزاری انفجاری سازهها از الگوهای بارگزاری انفجاری استفاده می شود. الگوی بارگزاری در واقع تبدیل اثرات ناشی از انفجار به سازه به شکلی ساده و قابل فهم میباشد، که طراح بتواند به سادگی ممکن سازه را در برابر آن بصورت مقاوم طراحی نماید. این الگوی بار به عواملی همچون نوع سازه، فاصله از محل انفجار، شرایط خاک، مشخصات منبع انفجار و…. بستگی دارد.
روش‌های مورد استفاده جهت طراحی سازهها در برابر انفجار تفاوت‌های زیادی با روش‌های طراحی سازهها در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی متعارف دارا میباشد، این تفاوت به ماهیت بارهای انفجاری و رفتار سازهها در نرخ کرنش‌های بالا مربوط می‌شود. بر این اساس، آیین نامهها و دستورالعمل‌های بارگزاری، تحلیل و طراحی سازهها در بارگزاری‌های ناشی از انفجار تهیه شده‌اند. لازم است طراحان سازههای مقاوم در برابر انفجار با مباحث مربوط به این موضوع به حد کافی آشنا باشند تا تفاوت‌های طراحی این گونه سازهها با سازههای معمولی را دریابند و از درنظر گرفتن تمهیدات ویژه در این خصوص غافل نشوند. استفاده از آیین نامه‌های معتبر و کتاب‌های مرتبط می‌تواند بسیار راه‌گشا باشد.
در طی سالیان گذشته به دلیل عدم شناخت کافی از انفجار و فقدان آیین نانه های طراحی و ساخت مناسب، بسیاری از ساختمان های موجود که دارای کاربری های حساس و مهمی هستند، غیرمقاوم ساخته شده اند و امروزه بنظر می رسد که توانایی مقابله با انفجارهای متعارف و محتمل را ندارند. ضمنا بدلیل لزوم عملکرد مداوم آن ها و یا ملاحضات اقتصادی و غیره مجبور به مقاوم سازی این گونه از سازه ها می باشیم. متاسفانه در داخل کشور تحقیقات قابل توجهی در مورد بررسی اثرات افنجار بر سازه ها و اجزای آن ها (دال، تیر و ستون) صورت نگرفته و همچنین منابع خارجی نیز به دلیل داشتن طبقه بندی، در دسترس نبوده و منابع محدودی که در کشور در دسترس می باشد اکثرا مربوط به جنگ جهانی دوم بوده و یا مقالات در سایت های علمی نیز بعضا دارای اطلاعات کامل نیستند. در این کتاب سعی شده تا با بررسی آیین نامه های گوناگون، طراحی سازه های بتنی و فولادی بیان شود.
با مقایسه معیارهای پذیرش آیین‌نامه های گوناگون شباهت هایی در سطوح عملکرد دیده می‌شود .البته باید به این نکته توجه داشت که امکان مقایسه مستقیم میان سطوح عملکرد در آیین‌نامه های مختلف وجود ندارد، زیرا نحوه تعریف سطوح عملکرد در آیین‌نامه های مختلف باهم متفاوت میباشد. یکی از نگرانی ها درباره اعضای بتنی و مصالح بنایی در آیین نامه،های انفجاری، قابل استفاده نبودن آنها برای خسارت های ناشی از گسیختگی موضعی، اسپالینگ و حالت هایی شبیه حالت های فوق که پاسخ اعضا به صورت موضعی میباشد است. همچنین معیارهای پاسخ برای بسیاری از مصالح نوین از جمله FRP ، پلیمرهای شکل پذیر و سیستم‌های گیرایی ژئوتکستایل وجود ندارد.
براین اساس این کتاب ، شامل فصل زیر می باشد:
- درفصل اول بارگذاری انفجاری تشریح شده است
- درفصل دوم به معرفی انواع روش های طراحی سازه پرداخته شده است
- فصل سوم اختصاص به انواع روش های طراحی سازه های بتنی دارد
- در فصل چهارم انواع روش های طراحی سازه های فولادی تبیین شده است.
- و در انتها روش طراحی بهینه معرفی و تشریح شده است
بدیهی است این کتاب خالی از اشکال و قصور نیست؛ بنابراین از صاحب نظران، استادان گرامی و دانشجویان عزیز خواهشمندیم تا نظرات ارزشمند خود را برای غنای بیشتر آن ارائه نمایند.
با احترام
پاییز ۱۳۹۵
سیدجوادهاشمی فشارکی
سید نظام حسین نژاد
سید محمد حسین نژاد
تقدیم به:
آنان که برای امنیت و سر افرازی کشور جان فشانی کرده‌اند
و آنان که به توسعه پایدار و امن کشور می‌اندیشند
و آنان که بر این مهم اهتمام داشته و در تلاشند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
۱-۳- رده هاي محافظتي يا ايمني… ۵
۱-۳-۱- روش‌هاي محافظت دربرابر اثرات انفجار. ۵
۱-۴-۱- امواج ناشی از انفجار. ۶
۱-۴-۵- طبقهبندی بارهای انفجاری… ۷
۱-۵- پارامترهاي جبهه موج انفجار. ۹
۱-۵-۲- طراحی در مقابل فشار بار انفجار. ۹
۱-۵-۳- طراحی در برابر فشار انفجار زیاد. ۹
۱-۵-۴- طراحی در برابر فشار کم بار انفجار. ۱۰
۲- فصل دوم: آشنایی با روش‌های طراحی سازه. ۱۴
۲-۲- انواع روش‌های طراحی در سازههای بتنی [۱]. ۱۶
۲-۳- انواع روش‌های طراحی در سازههای فولادی [۲]. ۲۱
۲-۳-۴- طراحی به روش ضرایب بار و مقاومت… ۲۳
۲-۳-۵- طراحی به روش تنش مجاز. ۲۵
۲-۴- طراحی به روش سطح عملکرد. ۲۷
۲-۴-۱- لزوم طراحی براساس عملکرد [۳]. ۲۷
۲-۴-۲- مبانی و مفاهیم طراحی لرزه ای براساس عملکرد [۳]. ۲۸
۲-۴-۳- مبانی و مفاهیم در طراحی براساس عملکرد تحت بار انفجار. ۴۱
۲-۵- بهسازی سازههای موجود تحت روش سطح عملکرد. ۵۵
۲-۵-۴- استفاده از مواد کامپوزیت و الیاف تقویت شده (FRP ). 57
۲-۵-۶- استفاده از جداساز لرزه ای… ۶۰
۲-۵-۷- استفاده از بادبندهای کمانش تاب… ۶۰
۳- فصل سوم طراحی اجزای سازه‌ای بتنی تحت بار انفجار. ۶۶
۳-۲- ملاحظات عمومی در طراحی تیر. ۶۷
۳-۲-۱- کرنش گسیختگی بتن و بلوک تنش معادل (ویتنی). ۶۷
۳-۳- ملاحظات عمومی در طراحی ستون.. ۷۶
۳-۳-۱- تعیین مقاومت ستون کوتاه تحت بار محوری خالص…. ۷۶
۳-۳-۲- اعضا فشاری تحت بار خمشی و محوری… ۷۷
۳-۳-۵- حداقل برون محوری بار. ۸۲
۳-۴- آیین‌نامه UFC 3-340-02 [11]. 82
۳-۴-۲- مقاومت دینامیکی مصالح.. ۸۳
۳-۴-۴- تنشهای طراحی دینامیکی سازههای بتنآرمه. ۹۲
۳-۴-۵- اصول طراحی تیرها ی بتن آرمه. ۹۹
۳-۴-۶- مقاومت خمشی دینامیکی نهایی تیرها ۱۰۴
۳-۴-۷- ظرفیت برشی نهایی (کشش قطری). ۱۱۱
۳-۴-۱۱- ارزیابی تیرستونهای بتنآرمه. ۱۳۲
۳-۴-۱۲- طراحی دینامیکی ستونهای خارجی… ۱۵۰
۳-۵-۱- الزامات عمومی بتن مسلح.. ۱۵۱
۴- فصل چهارم طراحی سازههای فولادی تحت بار انفجار[۲۲]. ۱۵۵
۴-۲- طراحی تیرهای یکسره (ممتد) و تک دهانه. ۱۵۶
۴-۲-۲- ظرفیت خمشی دینامیکی… ۱۵۷
۴-۲-۳- توابع سختی و مقاومت… ۱۶۰
۴-۳-۲- ظرفیت خمشی دینامیکی… ۱۷۰
۴-۳-۳- توابع سختی و مقاومت… ۱۷۲
۴-۳-۴- طراحی بر اساس خمش…. ۱۷۳
۴-۵-۱- معیارهای طراحی خمیری… ۱۷۷
۴-۵-۲- ضرایب طول مؤثربرای تیرستون‌ها ۱۸۰
۴-۶-۲- طراحی اولیه قاب‌های صلب یک طبقه. ۱۸۴
۴-۶-۳- طراحی اولیه قاب‌های یک طبقه همراه با مهاربندی‌های مکمل.. ۱۹۰
۴-۷- طراحی سازههای فولادی در سازههای پتروشیمی [۴]. ۱۹۷
۵- منابع و ماخذ. Error! Bookmark not defined.
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل ۱‑۱ : مشخصات موجهای انفجار. ۷
شکل ۱‑۲ : افت فشار نسبت به فاصله از محل انفجار. ۷
شکل ۱‑۳ : موقعیت بارهای انفجار. ۸
شکل ۱‑۴ : انواع پاسخ‌های سازه و بارگذاری انفجاری[۳]. ۱۲
شکل ۲‑۵ : پارامترهای تعیین محدوده فشار طراحی… ۱۳
شکل ۲‑۱ : مقایسه بار انفجار و لرزه ای [۹۰]. ۴۲
شکل ۲‑۲ : تفاوت ها و شباهت های پاسخ سازه تحت بار انفجار و زلزله [۹۰]. ۴۳
شکل ۲‑۳ : حداکثر دوران تکیه‌گاهی [۸۷]. ۴۵
شکل ۲‑۴: الیاف تقویت شده FRP [15]. 57
شکل ۲‑۵: الیاف تقویت شده FRP [15]. 58
شکل ۲‑۶ : نمونه هایی از میراگرهای مورد استفاده در بهسازی [۱۴]. ۵۹
شکل ۲‑۷ : جداساز لرزه ای [۱۰]. ۶۰
شکل ۲‑۸ : مهاربند داخلی با اتصال غیر مستقیم [۲]. ۶۴
شکل ۲‑۹ : مهاربند داخلی EBF با اتصال غیر مستقیم همراه لینک قائم در مقاوم سازی قاب بتن آرمه [۲۱]. ۶۴
شکل ۳‑۱- دیاگرام تنش و کرنش در تیر بتنی [۲۰]. ۶۷
شکل ۳‑۲- نمودار توزیع تنش مستطیلی معادل [۲۰]. ۶۸
شکل ۳‑۳- دیاگرام اندرکنشی طراحی ستون [۲۰]. ۷۷
شکل ۳‑۴- منحنی تنش کرنش برای بتن [۱۱]. ۸۴
شکل ۳‑۵- منحنی تنش کرنش فولاد [۱۱]. ۸۴
شکل ۳‑۶- ضریب ممان اینرسی مقطع ترک خورده در مقطع با فولاد کششی [۱۱]. ۹۱
شکل ۳‑۷- ضریب ممان اینرسی مقطع ترک خورده در مقطع با فولاد کششی و فولاد فشاری هم¬اندازه. ۹۲
شکل ۳‑۸- منحنی DIF برای مقاومت نهایی فشاری و کششی بتن [۱۱]. ۹۷
شکل ۳‑۹- منحنی DIF برای مقاومت نهایی فشاری و کششی بتن [۱۱]. ۹۷
شکل ۳‑۱۰- منحنی DIF برای مقاومت نهایی و تسلیم فولادهای ASTM A 615 رده های ۴۰ و ۶۰ و ۷۵، [۱۱]. ۹۸
شکل ۳‑۱۱- منحنی مقاومت خیز عضو خمشی بتن آرمه [۱۱]. ۱۰۰
شکل ۳‑۱۲- عضو بتن آرمه با مقطع نوع B و خاموت سوزنی [۱۱]. ۱۰۱
شکل ۳‑۱۳- مسلح سازی برشی به وسیله مارپیچ [۱۱]. ۱۰۱
شکل ۳‑۱۴- منحنی مقاومت – تغییرشکل برای پاسخ غشایی کششی [۱۱]. ۱۰۳
شکل ۳‑۱۵-انواع مقاطع بتن آرمه [۱۷]. ۱۰۶
شکل ۳‑۱۶- مقاطع بحرانی برش [۱۱]. ۱۱۳
شکل ۳‑۱۷- آرایش فولادها تحت خمش و پیچش [۱۷]. ۱۲۱
شکل ۳‑۱۸- منحنی مقاومت-خیز ایده¬آل برای تغییرشکل‌های بزرگ [۱۱]. ۱۲۶
شکل ۳‑۱۹- برگشت پذیری ارتجاعی سیستم یک درجه آزادی [۱۱]. ۱۲۹
شکل ۳‑۲۰- رابطه بین پارامترهای طراحی تیر [۱۱]. ۱۳۱
شکل ۳‑۲۱- دیاگرام اندرکنشی ستون [۱۷]. ۱۳۳
شکل ۳‑۲۲- انواع مقطع ستونهای داخلی [۱۷]. ۱۳۷
شکل ۴‑۱ : توزیع فشار تئوریک برای خمش خالص در مراحل مختلف بارگذاری دینامیکی [۲۱]. ۱۵۹
شکل ۴‑۲ : منحنی لنگر- انحنا در بارگذاری دینامیکی برای تیرهای Iشکل نیمه گیردار [۹۸]. ۱۵۹
شکل ۴‑۳ : مقادیر β برای کاربرد در معادلات ۴-۱۵ و ۴-۱۶ [۱]. ۱۶۸
شکل ۴‑۴ : جزئیات انواع مهارهای جانبی [۲۱]. ۱۷۰
شکل ۴‑۵ : نمودار لنگر- انحنای سطوح دارای بارگذاری دینامیکی برای تیرچه‌های مقاطع مستطیلی [۲۱]. ۱۷۱
شکل ۴‑۶ : خمش دومحوره برای مقطع متقارن [۲۱]. ۱۷۲
شکل ۴‑۷ : جهت محور پرلین های سقف با در نظر گرفتن بارگذاری انفجاری برای قاب [۲۱]. ۱۸۵
شکل ۴‑۱۰ : مکانیزم انهدام برای قاب‌های با پایه گیردار و مفصلی [۲۱]. ۱۹۴
شکل ۴‑۱۱ : مکانیزم انهدام برای قاب‌های مهاربندی با پایه گیردار و مفصلی [۲۱]. ۱۹۵
| سرشناسه | : | حسین‌نژاد، سیدنظام، ۱۳۶۷ - |
| عنوان و نام پديدآور | : | مقایسه انواع روش‌های طراحی سازههای مقاوم در برابر انفجار و روش طراحی بهینه [کتاب]/ سيدنظام حسين‌نژاد، سيدجواد هاشمی‌فشاركی، سيدمحمد حسين‌نژاد. |
| مشخصات نشر | : | تهران : باغ فکر، ۱۳۹۶. |
| مشخصات ظاهری | : | ط، ۱۹۷ ص.: مصور٬ جدول٬ نمودار. |
| شابک | : | ۱۲۰۰۰۰ ریال: ۹۷۸-۶۰۰-۹۶۴۴۱-۵-۵ |
| وضعیت فهرست نویسی | : | فاپا |
| يادداشت | : | پشت جلد به انگلیسی: Types of the design of resistant structures in blast and optimal design method. |
| يادداشت | : | عنوان روی جلد: انواع روش‌های طراحی سازههای مقاوم در برابر انفجار و روش طراحی بهینه. |
| يادداشت | : | عنوان عطف: روش‌های طراحی سازههای مقاوم در برابر انفجار. |
| یادداشت | : | کتابنامه: ص. ۱۹۶ – ۱۹۷. |
| عنوان روی جلد | : | انواع روش‌های طراحی سازههای مقاوم در برابر انفجار و روش طراحی بهینه. |
| عنوان عطف | : | روش‌های طراحی سازههای مقاوم در برابر انفجار. |
| موضوع | : | سازههای بتنی– اثر انفجار |
| موضوع | : | *Concrete structures– Blast effect |
| موضوع | : | سازههای فولادی — اثر انفجار |
| موضوع | : | *Steel structures– Blast effect |
| موضوع | : | طراحی سازه |
| موضوع | : | Structural design |
| موضوع | : | سازههای بتنی — طراحی و ساخت |
| موضوع | : | *Concrete structures — Design and construction |
| موضوع | : | سازههای فولادی — طراحی و ساخت |
| موضوع | : | *Steel structures — Design and construction |
| شناسه افزوده | : | هاشمی فشارکی، سیدجواد، ۱۳۴۰ - |
| شناسه افزوده | : | حسین‌نژاد، سیدمحمد، ۱۳۶۷ - |
| رده بندی کنگره | : | TH۱۰۹۷/ح۵م۷ ۱۳۹۶ |
| رده بندی دیویی | : | ۶۹۳/۸۵۴ |
| شماره کتابشناسی ملی | : | ۴۵۵۱۶۷۶ |
