بررسی اثر میراگرهای جدارنازک آکاردئونی در کاهش پاسخ قاب‌ها تحت بار انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات کرمانشان، کرمانشاه، ایران

چکیده

انفجارها می‌توانند سبب خرابی پیشرونده و یا خرابی کامل در سازه گردند. در حالی که طراحی سازه‌ها برای انفجار‌های بزرگ ممکن است گران و غیرعملی باشد، لذا می توان با بهره‌گیری از انواع مستهلک کننده‌ها سبب افزایش مقاومت انفجاری سازه گردید.هدف از این تحقیق ارزیابی رفتار قابهای فولادی مجهز به میراگرهای فلزی آکاردئونی در برابر بار انفجاری می باشد. به منظور بررسی اثر میراگر، یک بار قاب بدون میراگر و بار دیگر قاب مجهز به میراگر تحت اثر بار انفجار مورد مطالعه قرار گرفته است. قابهای فولادی مورد مطالعه، قابهای تک دهانه ای با ارتفاع های مختلف )یک و چهار طبقه( می باشند و تحت اثر دو نوع بار انفجاری با مقادیر مختلف قرار گرفته اند. برای این منظور تحلیلهای دینامیکی غیرخطی روی قابهای مختلف مورد بررسی، صورت گرفته است. برای تحلیل از نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده ازمیراگر های جدار نازک آکاردئونی، به‌ویژه در انفجارهای بزرگ تا حد زیادی جابجایی کلی قاب را بهبود می‌بخشد. به‌ طوری که در قاب یک طبقه بیشترین کاهش برای سر ستون سمت انفجار (در انفجا 36kg/cm2)، 98% بوده است. این میزان کاهش برای میانه ستون 21٪ می‌باشد و در قاب چهار طبقه بیشترین کاهش برای تراز سقف چهارم ،64٪ بوده است. این میزان برای تراز سقف سوم 55٪ می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Accordion Thin Walled Dampers on Reducing the Response of Frames Subjected to Blast Loading

نویسندگان [English]

  • A. MirzaGoltabar Roshan 1
  • A. Naseri 1
  • J. Nasiri larimi 2
1 Department of Civil Engineering, Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Department of Civil Engineering, Islamic Azad University Kermanshah Branch, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Blast can cause progressive damage or complete damage in structures. Designing the structures for blast is so expensive and infeasible; hence, it is better to use the dampers for increasing the structure explosive resistance. The purpose of this research is to evaluate the behavior of steel frames equipped with steel accordion dampers under blast loading. Two types of frames, one with damper and one without that, have been studied to evaluate the effect of damper. The studied steel frames have been considered as single span with different heights (1 and 4 stories) impacted by two types of blast load with different values. For this purpose, non-linear dynamic analysis on different frames was conducted using ABAQUS software. The study showed that utilizing thin-wall accordion dampers remarkably improves the overall displacement of the frame, especially during intense blasts. The maximum reduction in displacement of 1-story frame for the top of column at the side close to blast under explosive load of 36 kg/cm2 is about 98% and the reduction is 21% for the middle of this column. For the four-story frame, the most displacement reduction about 64% was obtained at the forth story level and the reduction reaches 55% at the third story.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Accordion Thin Walled Damper
  • Blast Loading
  • Dynamics Non-Liner Analyses
  • Blast Response
  • Steel Structures

مراجع

[1] Primary Draft for National Building Regulations 21th Topic. (Passive Defense), Sixth Edition ed., Building and Housing Research Center, 2009.
[2] Taylor, The propagation and decay of blast waves, The Scientific Papers of Sir Geoffrey Ingram Taylor, 3 (1939) 221-235.
[3] T. Ngo, P. Mendis, A. Gupta, J. Ramsay, Blast loading and blast effects on structures–an overview, Electronic Journal of Structural Engineering, 7(S1) (2007) 76-91.
[4] G. Langdon, S.C.K. Yuen, G. Nurick, Experimental and numerical studies on the response of quadrangular stiffened plates. Part II: localised blast loading, International Journal of Impact Engineering, 31(1) (2005) 85-111.
[5] H. Chen, J. Liew, Explosion and fire analysis of steel frames using mixed element approach, Journal of Engineering Mechanics, 131(6) (2005) 606-616.
[6] M. Motley, R. Plaut, Application of synthetic fiber ropes to reduce blast response of a portal frame, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 6(04) (2006) 513-526.
[7] T. Krauthammer, Blast-resistant structural concrete and steel connections, International journal of impact engineering, 22(9-10) (1999) 887-910.
[8] T. Sabuwala, D. Linzell, T. Krauthammer, Finite element analysis of steel beam to column connections subjected to blast loads, International Journal of Impact Engineering, 31(7) (2005) 861-876.
[9] G. Daneshi, S. Hosseinipour, Grooves effect on crashworthiness characteristics of thin-walled tubes under axial compression, Materials & design, 23(7) (2002) 611-617.
[10] M. Motamedi, F. Nateghi-Elahi, Using Accordion Thin-Walled Tube as a Hysteretic Metallic Damper, in: 13 th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, Canada, 2004.
[11] M. Motamedi, F. Nateghi-Elahi, M. Ziaeefar, Study of Energy Dissipation in Accordion Thin-Walled Tubes under Axial Cyclic Loads, Esteghlal, 25(1) (2006) 101-119.
[12] M. Motamedi, F. Nateghi-Elahi, M. Ziaeefar, Experimental Study of Application of Accordion Metallic Damper in Seismic Retrofitting of Steel Frames, 5th International Conference on Seismology & Earthquake Engineering (SEE5), Tehran, Iran, (2007).
[13] E. Izadi Zaman Abadi1, F. .Nateghi-Alahi, M. Motamedi, Comparison of Accordion Metallic Dampers with Filled Accordion Metallic Dampers Using Polymeric Foam under Axial Cyclic Loading, Modares Civil Engineering journal, 10(2) (2011) -.
[14] A. Astaneh-Asl, Progressive collapse prevention in new and existing buildings, in: Proc., 9th Arab Structural Engineering Conf., Abu Dhabi, UAE, Nov, 2003.
[15] N. Lam, P. Mendis, T. Ngo, Response spectrum solutions for blast loading, Electronic Journal of Structural Engineering, 4(4) (2004) 28-44.
[16] G. Langdon, A. Ozinsky, S.C.K. Yuen, The response of partially confined right circular stainless steel cylinders to internal air-blast loading, International Journal of Impact Engineering, 73 (2014) 1-14.
[17] C. Geretto, S.C.K. Yuen, G. Nurick, An experimental study of the effects of degrees of confinement on the response of square mild steel plates subjected to blast loading, International Journal of Impact Engineering, 79 (2015) 32-44.
[18] S.C.K. Yuen, G. Nurick, The Use of Tubular Structures as Cores for Sandwich Panels Subjected to Dynamic and Blast Loading: A Current “State of the Art”, in: Blast Mitigation, Springer, 2014, pp. 229-248.
[19] S. Reid, Plastic deformation mechanisms in axially compressed metal tubes used as impact energy absorbers, International Journal of Mechanical Sciences, 35(12) (1993) 1035-1052.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 49، شماره 4
اسفند 1396
صفحه 707-722

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار