بخش 21.3.6
🤖 حاشیهنویسی هوش مصنوعی
انفجار در داخل زمین: آثار بر خاک و سازههای مدفون
مروری بر پدیدههای انفجار زیرزمینی، ناحیهبندی خاک، تکانه زمین و پیامدهای طراحی سازههای مدفون.
۲۱-۳-۶ انفجار در داخل زمین
انفجار بمب (یا پرتابه های دیگر) در زیرزمین، با فشار گاز حاصل از انفجار و انبساط بدنه، منجـر بـه تشکیل موج فشارتقریباً کروی، در تمام جهات می شود که سرعت انتشار کمتری (نسبت به انفجـار هوایی و سطحی) دارد.
با توجه به اثرات تخریب این موج بر سازههای مدفون، رعایـت شـرایط بارگـذاری انفجـار زیـرزمین، برای قسمت مدفون سازه الزامی است.
۲۱-۳-۶-۱ میزان نفوذ بمب در داخل زمین
میزان نفوذ بمبها در داخل زمین به سرعت و زاویه برخورد، جرم و سختی سر بمب و جنس زمین بستگی دارد. در نفوذهای کم عمق، آثار انفجار مشابه انفجار سطحی است، اما در نفوذهـای عمیـق، تکانه انفجار بزرگی در زیر زمین بوجود می آید. بمب های مدرن قدرت نفـوذی بـیش از ۳۰ متـر در درون خاک و قدرت عبور از لایه های بتن مسلح به ضخامت بـیش از ۶ متـر را دارا مـی باشـند [1] . در طراحی سازه های مدفون باید با شناسایی بمب های مورد اسـتفاده دشـمن، میـزان نفـوذ آن هـا بـه دست آید.
۲۱-۳-۶-۲ ناحیهبندی خاک در محل انفجار
در اثر فشار ناشی از انفجار زیرزمین، چهار ناحیه خردشـدگی، گسـیختگی، خمیـری و ارتجـاعی در خاک اطراف محل انفجار ایجاد میشوند ( شکل ۲۱-۳-۱۱ ). در ناحیه خـرد شـدگی پـس از پرتـاب ذرات خاک به اطراف، مقداری از آن به صورت نخاله به محل انفجار بر میگردد. در انفجار کم عمق نواحی خردشدگی، گسیختگی و خمیری به سطح زمین منتقل شده و باعث بروز تغییر شکل هـایی در سطح زمین می شوند. در انفجار عمیق، نواحی خردشدگی، گسیختگی، و خمیری از سطح زمین دور بوده و با انتشار امواج ناشی از انفجار در ناحیه ارتجـاعی بـه صـورت امـواج حجمـی و سـطحی (مشابه زمینلرزه) به سطح زمین می رسند.
شکل ۲۱-۳-۱۱ ناحیهبندی خاک در محل انفجار
۲۱-۳-۶-۳ تکانه زمین
به آثار انتشار امواج (ناشی از انفجـار عمیـق یـا سـطحی) در سـطح و یـا زیـر زمـین، تکانـه زمـین می گویند. قویترین تکانه زمین ناشی از انفجار درون زمین است که هیچگونـه فاصـله ای بـین مـاده منفجره (بمب) و زمین موجود نباشد.
امواج ناشی از انفجار (سطحی یا مدفون) شامل امواج حجمی و امواج سطحی (مشـابه زمـین لـرزه) میباشند. امواج حجمی، خود شامل مـوج طـولی یـا فشـاری (P) و مـوج عرضـی یـا برشـی (S) میباشند.
در انفجارات زیرزمینی، در فاصله نزدیک به انفجار، امواج طولی و عرضی موثر بـوده و امـواج رایلـی (R) علاوه بر حوزه نزدیک، در فواصل دور نیز حاکم هستند. ذرات نزدیک بـه سـطح زمـین تحـت تأثیر حرکات چرخشی ناشی از امواج رایلی (R) قرار میگیرند.
۲۱-۳-۶-۴ مشخصههای اصلی تکانه زمین
مشخصه های اصلی تکانه زمین شامل حداکثر فشار، حداکثر سرعت ذرات، حداکثر جابجـایی ذرات، سرعت موج در زمین و تکانه ویژه انفجار میباشد. مقدار این مشخصهها، با افـزایش فاصـله از مرکـز انفجار کاهش مییابند و نرخ میرایی آنها تابع نوع خاک است.
۲۱-۳-۶-۴-۱ حداکثر جابجایی ذرات خاک (x)
حداکثر جابجایی ذرات (در اثر انفجار زیرزمین)، منجر بـه حرکـت سـازه هـای مـدفون و تجهیـزات متصل به آنها، میشود. مقادیر جابهجایی بر اساس سطح خطر انفجار و نوع خاک از جدول ۲۱-۱-۳ به دست میآید.
۲۱-۳-۶-۴-۲ فشار انفجار بر سازه مدفون (p go )
مقدار فشار ناشی از انفجار زیرزمینی بر سازه مدفون، بر اساس سطح خطر انفجـار و نـوع خـاک، از جدول ۲۱-۱-۳ به دست می آید. این فشار ممکن است در اثر بازتاب امواج انفجار از سـنگ بسـتر و همچنین از سطح زمین تغییر یابد. با توجه به موقعیت انفجار بمب و بازتاب موج از سطوح مختلف، فشار ناشی از انفجار زیر زمینی بر وجه های مختلف سازه، تغییر میکند.
برای تشریح موضوع بالا، با فرض انفجار در نقطه B، در شکل ۲۱-۳-۱۲ دیده مـی شـود کـه فشـار مستقیم انفجار (نمودار a)، زودتر از امواج بازتاب به سازه (نقطه A ) میرسد. موج بازتـاب از سـطح زمین، که موج کششی است (نمودار b) و موج بازتاب از سنگ بستر که موج فشاری اسـت (نمـودار c)، باعث کاهش و افزایش فشار در نقطه A میشـوند و مجمـوع آن هـا فشـار نهـایی را بـه وجـود میآورند (نمودار d).
شکل ۲۱-۳-۱۲ موقعیت انفجار و نیروهای وارده بر سازه زیرزمینی
۲۱-۳-۶-۵ اثرات تکانه بر سازه مدفون و اجزای غیرسازه ای
بر اثر تکانه زمین، به پـی سـازه مـدفون ضـربه وارد شـده و تکـانهـایی را ایجـاد نمـوده و اجـزای غیرسازه ای نصب شده بر روی دیوار یا کف سازه حرکت خواهند نمود. در ادامه روش ساده ای بـرای محاسبه این حرکات، ارائه شده است.
۲۱-۳-۶-۵-۱ حرکات دیوار و کف
حرکت افقی دیوار قائم، که در طراحی اجزای سازه مدفون، مبنای بارگذاری است، از رابطه زیـر بـه دست میآید:
شکل ۲۱-۳-۱۳ حرکات افقی دیوار و کف
حرکت افقی کف، به علت هم سو بودن با جهت موج انفجار، برابـر جابجـایی ذرات خـاک در میـدان آزاد ( جدول ۲۱-۱-۳ )، میباشد.
۲۱-۳-۶-۵-۲ حرکات اجزای غیرسازه ای
حداکثر میزان حرکت اجزای غیرسازه ای که دارای اتصالاتی با میرایی ۵ تا ۱۵ درصـد بـه دیـوار یـا کف سازه های مدفون هستند، از رابطه ۲۱-۳-۱۲ به دست میآید:
نظرات (0)
برای ثبت نظر، لطفا وارد شوید یا ثبتنام کنید.
در حال بارگذاری نظرات...