ارزیابی‌ عددی اثر کامپوزیت‌های پلیمری (FRPS) در تقویت دال بتن‌آرمه در معرض انفجار

Abstract

یکی از راه‌های تقویت المان‌های سازه‌ای تحت انفجار، استفاده از مصالح با شکل‌پذیری و مقاومت بالا نظیر کامپوزیت‌های پلیمری مسلح شده (FRPS) است. بررسی تأثیر تقویت المان‌ها، با انجام تست‌های آزمایشگاهی و تحلیل پاسخ نمونه تحت انفجار انجام می‌شود. در این مطالعه به تحلیل دینامیکی غیر خطی نمونه دال‌های مسلح شده با کامپوزیت‌های FRP، تحت بارهای انفجاری پرداخته شده‌است. جهت مدل سازی نمونه‌ها و بارگذاری از نرم افزار LS-DYNA استفاده شده و نتایج تحلیل با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است که سازگاری پاسخ عددی نرم افزار و تست‌های آزمایشگاهی حاصل گشته‌است. به طور کلی نمونه‌های تقویت شده با کامپوزیت نسبت به نمونه‌های فاقد تقویت پاسخ بهتری در مقابل تست‌های انفجاری داشته‌اند. همچنین دراینجا مطالعات پارامتری جهت بررسی حد تأثیر هر کدام از پارامترهای ضخامت ورقه‌ی کامپوزیت، مقاومت کامپوزیت، مقاومت فشاری بتن و درصد میلگردهای فولادی به طور مستقل صورت گرفته است. افزایش مقاومت فشاری بتن نسبت به افزایش سایر پارامترها تأثیر بیشتری در بهبود پاسخ نمونه تحت انفجار داشته و به عبارتی مقرون به صرفه‌تر است. جهت بررسی مقاومت کامپوزیت در پاسخ نمونه تقویت شده، با ثابت نگه داشتن همه مشخصات نمونه و تنها با تغییر نوع کامپوزیت، از دو نوع کامپوزیت پلیمری کربن (CFRP) و کامپوزیت پلیمری شیشه (GFRP) استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که با توجه به این که مقاومت طولی کامپوزیت‌های الیاف کربن نسبت به الیاف شیشه بالاتر است، در نتیجه بهبود در عملکرد نمونه‌های مسلح شده به کامپوزیت CFRP نسبت به GFRP بیشتر حاصل شده است.