در طراحی‌ شهرها، برای‌ ایجاد بستر مناسب‌ استقرار ساختمان های‌ دارای‌ الزامات پدافنـد غیرعامـل‌، حصول به‌ اهداف زیر، در راستای‌ حفظ‌ جان مردم، تداوم بی‌ وقفـه‌ فعالیـت‌ هـای‌ ضـروری‌ و کـاهش‌ آسیب‌پذیری‌ شهرها، توسط‌ مهندسین‌ شهرساز با همکاری‌ طراح، الزامی‌ است‌:

۱- تعیین‌ کاربری‌ زمین‌ به‌ میزان لازم، برای‌ پناهگاه عمومی‌ به‌ صورت چند عملکردی‌

۲- استفاده از طبیعت‌ (پدافند غیرعامل‌ طبیعی‌)

۳- تعیین‌ کاربری‌ های‌ چندمنظوره به‌ میزان لازم (به‌ ویژه فضای‌ سبز)، بـرای‌ بهـره گیـری‌ در بحران (اسکان موقت‌، امداد، درمان و... )

۴- تأمین‌ قابلیت‌ مدیریت‌ بحران شهرها

۵- پراکندگی‌ و پخشایش‌ مناسب‌ جمعیت‌، تأسیسات و مراکز حیاتی‌ و حساس

۶- احتراز کامل‌ از استقرار کاربری‌ های‌ با پیامـد انفجـاری‌ در مراکـز جمعیتـی‌ (نظیـر پمـپ‌ بنزین‌، منابع‌ سوختی‌، انبارهای‌ شیمیایی‌ و...)

۷- در نظر گرفتن‌ تمهیدات پدافند غیرعامل‌ در اطراف کـاربری‌ هـای‌ مـورد هـدف راهبـردی‌ دشمن‌

۸- تعیین‌ کاربری‌ برای‌ جان پناه ها، به‌ ویژه در تلفیق‌ با فضای‌ سبز

۹- توجه‌ به‌ احداث پناهگاه در فضای‌ باز عمومی‌ بـه‌ صـورت چنـد عملکـردی‌ در بافـت‌ هـای‌ متراکم‌ شهری‌.

مهندس معمار، در مکان یابی‌ ساختمان و ارتباط آن با محیط‌ های‌ شـهری‌، ملـزم بـه‌ رعایـت‌ موارد فوق نیز می‌باشد.

در طراحی‌ فضاهای‌ داخلی‌ ساختمان و دسترسی‌ آن‌ها به‌ یکدیگر و ارتباط ساختمان با اطـراف، بایـد تمهیدات ویژه ای‌ برای‌ کاهش‌ خسارات جانی‌ (و مالی‌) در برابر اثـرات انفجـار، فـراهم‌ شـود. تعیـین‌ شکل‌ بنا، (با هماهنگی‌ مهندس سازه)، تعیین‌ محل‌ رایزر (با هماهنگی‌ مهندس تأسیسات)، موقعیت‌ و ابعاد بازشوها و پیش‌ بینی‌ فضای‌ امن‌ (به‌ صورت چند عملکردی‌)، در راستای‌ مدیریت‌ بحـران، بـر عهده مهندس معمار است‌.

طراحی‌ سازه ساختمان برای‌ مقاومت‌ در برابر بارهای‌ انفجاری‌ مطابق‌ این‌ مبحث‌، با حـداقل‌ هزینـه‌، برعهده مهندس محاسب‌ (سازه) است‌. برای‌ دستیابی‌ به‌ سـامانه‌ مناسـب‌ سـازه ای‌ و انتخـاب مکـان صحیح‌ فضای‌ امن‌، باید هماهنگی‌ لازم با مهندس معمار صورت گیرد.

بررسی‌ سازه ای‌ موارد زیر، باید مورد توجه‌ ویژه، قرار گیرد:

الف‌- نمای‌ ساختمان و قاب بندی‌ آن

طراحی‌ تأسیسات، با در نظـر گـرفتن‌ الزامـات پدافنـد غیرعامـل‌، موجـب‌ جلـوگیری‌ و یـا کـاهش‌ آسیب‌ های‌ ناشی‌ از انفجار و پیامدهای‌ آن (نظیر نشت‌گاز، آبگرفتگی‌، آتش‌ سوزی‌ و برق گرفتگـی‌) می‌ شود. قابلیت‌ بهره برداری‌ محدود و تداوم کارکردهای‌ ضـروری‌، مرمـت‌ پـذیری‌ و یـا تغییرپـذیری‌ سامانه‌ های‌ تأسیسات ساختمان هماهنگ‌ با عملکرد مورد نظر، توسـط‌ مهنـدس تأسیسـات برقـی‌ و مکانیکی‌، باید مدنظر قرار گیرد.

از آنجا که‌ جانمایی‌ مناسب‌ ساختمان ها، می‌ تواند تأثیر مهمی‌ بر کاهش‌ آسیب‌پذیری‌ داشـته‌ باشـد، حداقل‌ تمهیدات لازم برای‌ طراحی‌، به‌ شرح زیر است‌:

فضای‌ امن‌، بخشی‌ از ساختمان، با عملکرد چند منظوره است‌ که‌ به‌ میزان کمتر، در برابر آثار ناشی‌ از انفجار، قرار می‌ گیرد. این‌ فضا نسبت‌ به‌ سایر قسمت‌ ها، از مقاومـت‌ و ایمنـی‌ بیشـتری‌ برخـوردار است‌. فضای‌ امن‌ حفاظت‌ نسبی‌ افراد را، تامین‌ کرده و دارای‌ قابلیت‌های‌ زیر می‌باشد:

موج ضربه‌، ناشی‌ از انفجار، در حوزه نزدیک‌ مواد منفجره ی‌ جامد است‌. در هر نقطه‌ از مسیر انتشـار موج، در مرحله‌ ی‌ اول، فشار محیط‌ به‌ فشار مبنای‌ انفجار افزایش‌ یافته‌ و با گذشت‌ زمـان بـه‌ فشـار محیطی‌ کاهش‌ می‌یابد که‌ به‌ آن گام مثبت‌ گویند.

با عبور موج، کاهش‌ فشار یا مکش‌ رخ می‌ دهد که‌ به‌ آن گام منفی‌ می‌ گویند ( شکل‌ ۲۱-۳-۱-الف‌ ).

فشار گام منفی‌،نسبتاً کوچک‌ و تدریجی‌ بوده و در اکثر مواقع‌، از اثر آن صرف نظر می‌شود.

موج فشار، از انفجار حوزه نزدیک‌ مـواد منفجـره گـازی‌ و مـایع‌ و حـوزه دور مـواد منفجـره جامـد ایجاد می‌ شود. در هر نقطه‌ از مسیر انتشار آن، میزان فشار محیط‌ به‌ صورت تدریجی‌ تا فشار مبنای‌ انفجار افزایش‌ یافته‌ و سپس‌ به‌ فشار محیطی‌ کاهش‌ می‌ یابـد معمـولاًو گـام منفـی‌ نـدارد. ( شـکل‌ ۲۱-۳-۱-ب )

مقدار حداکثر اضافه‌ فشار ناشی‌ از انفجار هوایی‌ در هر نقطه‌ را «فشار مبنای‌ انفجار» گویند. در ایـن‌ مبحث‌ مقادیر فشار مبنای‌ انفجار از جدول ۲۱-۱-۳ برای‌ سطوح بار مختلف‌، به‌ دست‌ می‌آید.

در هنگام انتشار موج انفجار در هوا، هوای‌ پشت‌ جبهه‌ ی‌ موج با سـرعت‌ کمتـری‌، بـه‌ طـرف خـارج منتشر می‌ شود، که‌ اثر آن همانند جریان هوا یا باد می‌ باشد. به‌ این‌ پدیـده، «فشـار دینـامیکی‌» یـا «فشار هوا» گویند و حداکثر آن (q _s )، از رابطه‌ زیر محاسبه‌ می‌شود:

$q_{s}=\frac{5p^{2}_{so}}{2(p_{so}+7p_{o})}$

موج انفجار پس‌ از برخورد با مانع‌ صلب‌، منعکس‌ می‌ شود. بازتاب موج در اطراف مـانع‌، بـه‌ زاویـه‌ ی‌ برخورد موج، مشخصات هندسی‌ ساختمان و اندازه آن، بسـتگی‌ دارد. بـا توجـه‌ بـه‌ اهمیـت‌ شـکل‌ ساختمان در بارگذاری‌ انفجار هوایی‌ و سطحی‌، در راسـتای‌ اجـرای‌ بنـد ۲۱-۲-۳-۱-۴ ، تعامـل‌ بـا مهندس معماری‌ الزامی‌ است‌.

بحرانی‌ ترین‌ حالت‌ بازتاب موج انفجار ، در هنگام برخورد آن به‌ صورت عمودی‌ به‌ دیوار صـلب‌ اسـت‌ که‌ در این‌ حالت‌، فشار بازتاب از رابطه‌ زیر تعیین‌ می‌شود:

$p_{r}=2p_{so}[\frac{7p_{o}+4p_{so}}{7p_{o}+p_{so}}]$

الف: سرعت‌ جبهه‌ی‌ موج انفجار (U _s )

سرعت‌ انتشار جبهه‌ ی‌ موج انفجار (موج فشار و موج ضربه‌) در هر نقطه‌، از رابطه‌ ۲۱-۳-۳ محاسـبه‌ می‌شود:

$U_{s}=340\sqrt{1+0/83p_{so}}$

ب: مدت زمان گام مثبت‌ (زمان تداوم انفجار- t _d)

مدت زمان گام مثبت‌ (t _d )، زمانی‌ است‌ که‌ فشار، بیش‌ از فشـار محیطـی‌ اسـت‌. و مقـدار آن بـرای‌ سطوح بارگذاری‌ مختلف‌ در جدول ۲۱-۱-۳ ارایه‌ شده است‌.

پ: تکانه‌ ویژه انفجار (i _s )

سطح‌ زیر منحنی‌ فشار- زمان را تکانه‌ ویژه انفجار برای‌ هر نقطه‌ محدوده انفجـار گوینـد کـه‌ بـه‌ دو جزء مثبت‌ و منفی‌ تقسیم‌ می‌گردد ( شکل‌ ۲۱-۳-۱-الف‌ ). تکانه‌ مثبـت‌ از رابطـه‌ ۲۱-۳-۴ بدسـت‌ می‌آید.

برای موج ضربه $i_{s}=0/5\times p_{so}\times t_{d}$
برای موج فشار $i_{s}=0/64\times p_{so}\times t_{d}$

ت: طول موج (λ _rw )

فاصله‌ هر نقطه‌ تحت‌ فشار مبنا واقع‌ در سطح‌ جبهه‌ انفجار تا اولین‌ نقطه‌ تحت‌ فشار محیطی‌ واقـع‌ در پشت‌ جبهه‌ انفجار، «طول موج» نامیـده مـی‌ شـود. مقـدار طـول مـوج برحسـب‌ متـر، از رابطـه‌ ۲۱-۳-۵ محاسبه‌ می‌شود.

$\lambda _{rw}=U_{s}\times t_d$

فشار دوخطی‌ وارد بر دیوار جلو مطابق‌ شکل‌ ۲۱-۳-۵ می‌باشد کـه‌ بـه‌ بـار مثلثـی‌ معـادل تبـدیل‌ می‌شود. حداکثر اضافه‌ فشار وارد بر دیوار مقابل‌ (جبهـه‌ مـوج) انفجـار ، معـادل فشـار بازتـاب (p _r مطابق‌ رابطه‌ ۲۱-۳-۲ ) می‌ باشد که‌ در زمان تسطیح‌ t _c (رابطه‌ ۲۱-۳-۶) به‌ فشار رکـود p _s ( رابطـه‌ ۲۱-۳-۷ ) می‌رسد.

$t_{c}=\frac{4S}{(1+R)C_{r}}$

p _s =p _so +C _d q _s

با توجه‌ به‌ فشار رکود (p _s )، زمان تسطیح‌ (t _c ) و زمان تداوم انفجار(t _d ) ، زمان تداوم موثر بـار مثلثـی‌ معادل از رابطه‌ ۲۱-۳-۸ به‌ دست‌ می‌آید.

$t_{e}=(t_{d}-t{c})\frac{p_{s}}{p_{r}}+t_{c}$

بار وارد بر دیوارهای‌ جانبی‌، به‌ علت‌ عدم وجود بازتاب موج، کمتر از بار دیوار مقابل‌ انفجـار اسـت‌ و مطابق‌ شکل‌ ۲۱-۳-۷ به‌ صورت مثلثی‌ می‌باشد.

مقدار اضافه‌ فشار حداکثر (p _a ) برابر است‌ با:

$p_{a}=C_{e}p_{so}+C_{d}q_{s}$

در ساختمان های‌ با سقف‌ مسطح‌ (شیب‌ کمتر از ۱۰ درجه‌) هنگامی‌ که‌ موج انفجار به‌ صورت افقـی‌ حرکت‌ می‌ نماید، بازتاب رخ نخواهد داد، در نتیجه‌ اضـافه‌ فشـار وارد بـر سـقف‌، هماننـد دیوارهـای‌ جانبی‌ مساوی‌ p _a در نظر گرفته‌ می‌شود.

فشار وارد بر دیوار پشت‌، مشابه‌ دیوارهای‌ جانبی‌ از رابطه‌ ۲۱-۳-۹ به‌ دست‌ می‌آید. در دیوار پشت‌، برای‌ محاسبه‌ ضریب‌ کاهش‌ C _e ، ارتفاع سازه (H) نیز به‌ طول سازه (L) اضافه‌ می‌شود و فشار وارده، معادل p _b در نظر گرفته‌ می‌شود.

بار دیوار پشتی‌ جهتی‌ مخالف‌ با بار دیوار جلویی‌ داشته‌ و در نتیجـه‌، نقـش‌ کاهنـده ای‌ در کـل‌ بـار جانبی‌ انفجار خواهد داشت‌. در این‌ راستا از اثرات دیوار پشتی‌ بر روی‌ رفتار کل‌ قـاب یـا سـاختمان در بسیاری‌ از اوقات و در جهت‌ اطمینان صرف نظر می‌ شود، لیکن‌، اجزای‌ نما و عناصر الحاقی‌ دیوار پشت‌، باید قادر به‌ تحمل‌ فشار یا مکش‌ حاصل‌ از انفجار باشند.

برای‌ بارگذاری‌ ساختمان‌ها تحت‌ انفجار تا ارتفاع ۱۵ متر از سطح‌ زمین‌، از مقادیر فشار معرفی‌ شده در بندهای‌ ۲۱-۳-۵-۱ تا ۴ ، استفاده می‌شود. برای‌ ارتفاع ۱۵ تا ۲۵ متر، از ۵۰ درصد ایـن‌ فشـار و برای‌ ارتفاع بالاتر، از ۱۰ درصد فشار مذکور استفاده می‌شود ( شکل‌ ۲۱-۳-۱۰ ).

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.

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.

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.

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.

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.

ضریب‌ افزایش‌ مقاومت‌ مطابق‌ جدول ۲۱-۴-۱ برای‌ مصالح‌ فولادی‌ و بتنی‌ منظور شود.

ضریب‌ افزایش‌ دینامیکی‌ برای‌ بتن‌ مسلح‌ (بتن‌ و میلگرد) و مصالح‌ بنایی‌ مطابق‌ جـدول ۲۱-۴-۲ و برای‌ فولاد مطابق‌ جدول ۲۱-۴-۳ اعمال شود.

برای‌ در نظر گرفتن‌ تاثیر افزایش‌ مقاومـت‌ مصـالح‌ بـه‌ علـت‌ نـرخ کـرنش‌ سـریع‌، ضـریب‌ افـزایش‌ دینامیکی‌ به‌ مقادیر مقاومت‌ استاتیکی‌ اعمال می‌ شود. این‌ ضریب‌ به‌ ماهیت‌ تـنش‌مـثلاً( خمشـی‌، برش مستقیم‌) بستگی‌ دارد. تنش‌ های‌ خمشی‌ خیلی‌ سریع‌ شکل‌ می‌ گیرند، در حالیکـه‌ بـرش هـای‌ حداکثر به‌ طور نسبی‌ با تاخیر بیشتری‌ به‌ خاطر نرخ کرنش‌ پایین‌ در برش رخ می‌دهند. مقدار نـرخ کرنش‌ برای‌ کشش‌ و فشار محوری‌ در اعضا فولادی‌ و بتنی‌ نیز، کمتر از حالت‌ خمشی‌ است‌.

آزمایشات نشان می‌دهد که‌ مدول الاستیسیته‌ دینامیکی‌ نسبت‌ به‌ مدول الاستیسیته‌ اسـتاتیکی‌ در مصالح‌ فولادی‌ تغییر نمی‌کند و در بتن‌ اندکی‌ افزایش‌ می‌یابد که‌ در محاسبات تاثیرگذار نیست‌.

تنش‌ تسلیم‌ دینامیکی‌ طرح (f _dy ) و تنش‌ نهایی‌ دینامیکی‌ طرح (f _du ) که‌ در طراحی‌های‌ انفجـاری‌ به‌ کار می‌ روند، با اعمال ضریب‌ افزایش‌ مقاومت‌ و ضریب‌ افزایش‌ دینامیکی‌ به‌ تنش‌ تسلیم‌ و تـنش‌ نهایی بدست می‌آیند.

الف: فولاد

f _dy =(SIF)×(DIF)×f _y

f _du =(SIF)×(DIF)×f _u

ب: بتن

f' _dc =(SIF)×(DIF)×f' _c

بتن‌ غیرمسلح‌، به‌ علت‌ رفتار ترد، به‌تنهایی‌ مصالح‌ مناسبی‌ برای‌ سازه انفجـاری‌ نمـی‌ باشـد، امـا در ضخامت‌ و حجم‌ زیاد، برای‌ عملیات پدافندی‌ کاربرد دارد.

بتن‌ مسلح‌ به‌ طور ویژه ای‌ در برابر بارهای‌ انفجاری‌، آتش‌ و نفوذ ترکش‌ مقاومـت‌ مناسـبی‌ دارد و از مصالح‌ ممتاز برای‌ سازه های‌ مقاوم در برابر انفجار به‌ شمار می‌آید.

بتن‌ مسلح‌ در سازه های‌ مقاوم در برابر انفجار باید بر حسـب‌ اهمیـت‌ سـاختمان، عـلاوه بـر رعایـت‌ ضوابط‌ فصل‌ ۵ این‌ مبحث‌، ضوابط‌ شکل‌ پذیری‌ ویژه سازه های‌ انفجاری‌ را نیز برآورده نمایـد کـه‌ تـا تدوین‌ چنین‌ ضوابطی‌، می‌توان از ضوابط‌ شکل‌پذیری‌ ویـژه مبحـث‌ نهـم‌ مقـررات ملـی‌ سـاختمان استفاده کرد.

بهره گیری‌ از الیاف در بتن‌ یکی‌ از راه هـای‌ افـزایش‌ شـکل‌ پـذیری‌ بـتن‌ اسـت‌. بـه‌ منظـور کـاهش‌ تردشکنی‌ بتن‌ و ایجاد محیط‌ همگن‌ و همسان، رشته‌های‌ نازک نسبتاً و بلند الیاف در بتن‌ بـه‌ طـور یکنواخت‌ پخش‌ می‌ شوند. استفاده از الیاف در بتن‌، باعث‌ افزایش‌ مقاومت‌ خمشی‌، برشی‌ و کششی‌، مقاومت‌ در برابر بارهای‌ دینامیکی‌ بویژه بارهای‌ ضربه‌ ای‌، مقاومت‌ مقطع‌ در ترک خوردگی‌ و میـزان جذب انرژی‌ و هم‌ چنین‌ کاهش‌ در میزان انقباض، خزش و سایش‌ سطحی‌ و کاهش‌ نفـوذ پرتابـه‌هـا می‌شود.

قابلیت‌ انعطاف پذیری‌ بتن‌ الیافی‌ باعث‌ می‌ شود که‌ گسیختگی‌ ناگهانی‌ اتفاق نیفتـاده و از گسـترش ترک نیز جلوگیری‌ گردد. الیاف بلند و شکل‌ پذیر قابلیت‌ شکل‌ پذیری‌ مقطع‌ را بیشتر از الیاف تـرد و کوتاه افزایش‌ می‌دهند.

مصالح‌ بنایی‌ غیر مسلح‌ به‌ علت‌ تردشکنی‌ و عدم یکپارچگی‌، مصالح‌ مناسبی‌ برای‌ سازه هـای‌ مقـاوم در مقابل‌ انفجار نمی‌باشند.

مصالح‌ بنایی‌ مسلح‌، به‌ دلیل‌ جرم زیاد می‌ توانند برای‌ بارهای‌ انفجاری‌ حوزه دور، در ساختمان مورد استفاده قرار گیرند.

مسلح‌ نمودن دیوارهای‌ بنایی‌ با میلگردگذاری‌ داخلی‌ یا شبکه‌ سطحی‌ و بتن‌ پاشی‌، و یـا تسـلیح‌ بـا نوارهای‌ FRP انجام می‌شود. در این‌ خصوص باید به‌ مبحث‌ ۸ مراجعه‌ شود.

مصالح‌ سنگدانه‌ ای‌ ریز و خاک، به‌ علت‌ قابلیت‌ استهلاک انرژی‌ بارهای‌ انفجاری‌، می‌ توانند به‌ صورت کیسه‌ ای‌ برای‌ ساخت‌ فضاهای‌ امن‌ سطحی‌ و حفاظت‌ جنبی‌ ساختمان‌ها در کارهای‌ پدافندی‌ مورد استفاده قرار گیرند. در صورت اضافه‌ شدن سیمان و آهک‌ به‌ این‌ مصالح‌، کیسه‌ هـای‌ خـاک پـس‌ از جذب رطوبت‌ و گیرش، استحکام و یکپارچگی‌ بیشتری‌ کسب‌ می‌نمایند.

با استفاده از مصالحی‌ نظیر ژئوگرید، خاک حالت‌ مسلح‌ پیدا کرده و دارای‌ یکپـارچگی‌ و مشخصـات مکانیکی‌ برتری‌ خواهد شد.

فولادهای‌ ساختمانی‌ رده St 37 و St 52 از شکل‌ پذیری‌ کـافی‌ بـرای‌ طراحـی‌ انفجـاری‌ برخـوردار هستند. فولادهای‌ با مقاومت‌ بالاتر می‌توانند در موقعیـت‌هـای‌ مشـخص‌، نظیـر درهـای‌ انفجـاری‌ و پیچ‌‌ها استفاده شوند. به‌ طور کلی‌ سازه های‌ فولادی‌ مقاوم در مقابل‌ انفجار، باید بـر حسـب‌ اهمیـت‌ آن‌ها، علاوه بر رعایت‌ ضوابط‌ فصل‌ ۵ این‌ مبحث‌، ضوابط‌ شکل‌پذیری‌ ویژه سازه های‌ انفجـاری‌ را نیـز برآورده نمایند که‌ تا تدوین‌ چنین‌ ضوابطی‌، می‌توان از ضوابط‌ شکل‌پذیری‌ ویژه مبحث‌ دهم‌ مقررات ملی‌ ساختمان استفاده کرد.

بار ضربه‌ای‌ انفجار به‌ علت‌ تاثیر بسیار کوتاه مدت آن بر سـازه، بـرخلاف نیروهـای‌ زلزلـه‌، قـادر بـه‌ تحریک‌ تمام جرم سازه نیست‌. بدین‌ رو، در سازه های‌ مقاوم در مقابل‌ انفجـار، افـزایش‌ جـرم، تـاثیر مثبت‌ بر مقاومت‌ سازه دارد. به‌ همین‌ علت‌، سازه های‌ بتن‌ مسلح‌ بر سازه های‌ سبک‌ (مثـل‌ فـولاد و چوب) ارجح‌ هستند.

روش های‌ ساده شده طراحی‌ انفجاری‌ سازه های‌ بتن‌ مسلح‌ بر اساس پاسخ‌ خمشی‌ بوده و مشروط به‌ حذف مودهای‌ شکست‌ ترد شکن‌ می‌ باشند. برای‌ رسیدن به‌ پاسخ‌ شکل‌ پذیر، جزئیات بندی‌ مناسبی‌ از میلگردها ضروری‌ است‌. با افزایش‌ تنش‌ و کرنش‌ در مقطعی‌ از عضو، میلگردها به‌ تسلیم‌ می‌رسند و اجازه شکل‌ گیری‌ مفصل‌ پلاستیک‌ می‌دهند. بتن‌ در این‌ نواحی‌ در سطح‌ کششی‌ دچار ترک شـده متعاقباً و به‌ حد کرنش‌ فشرده شدن در سطح‌ فشاری‌ می‌ رسد. اگر دوران مفصل‌ این‌ نقطـه‌ افـزایش‌ یابد، بتن‌ فشاری‌ خرد و مقاومت‌ خمشی‌ آن از بین‌ می‌رود.

ظرفیت‌ دوران اضافی‌ برای‌ اعضای‌ بتن‌ مسلح‌ را می‌توان با میلگردگذاری‌ دو طرفه‌ و خاموتبندی‌ بـا فاصله‌ کم‌ ایجاد نمود. در این‌ حالت‌ در نواحی‌ مفصل‌ پلاستیک‌، لنگر مقاوم مقطع‌ توسط‌ زوج نیروی‌ ایجادشده در میلگردهای‌ مسلح‌ کننده تامین‌ می‌ شود. استفاده از مقاطعی‌ که‌ بـه‌ صـورت یکطرفـه‌، میلگردگذاری‌ می‌شوند در طراحی‌ انفجاری‌ توصیه‌ نمی‌شود.

جلوگیری‌ از ایجاد مودهای‌ شکست‌ ترد با محدود کردن تنش‌ های‌ برشی‌ بـتن‌ یـا افـزایش‌ مقاومـت‌ بتن‌ و یا افزایش‌ ضخامت‌ مقطع‌ یا تنگ‌های‌ محصور کننده برشی‌ حاصل‌ می‌شود.

مقدار میلگردهای‌ خمشی‌ نیز در یک‌ عضو باید محدود شود تا عضو دچـار گسـیختگی‌ تـرد نشـود.

استفاده از تنگ‌ با فاصله‌ بندی‌ مناسب‌ جهت‌ افزایش‌ مقاومـت‌ و محصـور کـردن میلگـرد خمشـی‌ و جلوگیری‌ از کمانش‌ میلگردها قابل‌ توصیه‌ است‌.

میلگردهـای‌ S500 و کمتـر دارای‌ شـکل‌ پـذیری‌ کـافی‌ بـرای‌ بارگـذاری‌ دینـامیکی‌ مـی‌باشـند.

میلگردهای‌ خاص با مقاومت‌ تسلیم‌ بالاتر ممکن‌ است‌ شکل‌ پـذیری‌ مـورد نیـاز بـرای‌ خـم‌ کـاری‌ را نداشته‌ باشند.

وصله‌ های‌ جوشی‌ و اتصالات بوشنی‌ (مکانیکی‌) در صورت انطباق با مشخصات فنـی‌ مـی‌ تواننـد بـه‌ جای‌ وصله‌های‌ پوششی‌ مورد استفاده قرار گیرند.

دیوارهای‌ بتن‌ مسلح‌، به‌عنوان دیوارهای‌ محیطی‌ و نما از اجـزای‌ مقـاوم در برابـر بارهـای‌ انفجـاری‌ شناخته‌ می‌شوند.

مصالح‌ فولادی‌ تحت‌ اثر بارهای‌ استاتیکی‌ و دینامیکی‌ با نرخ کـرنش‌ بـالا، قادرنـد پـس‌ از عبـور از مرحله‌ تسلیم‌، بدون اعمال تنش‌ اضافی‌، تا رسیدن به‌ مرحله‌ سخت‌شدگی‌ مجدد، حدود پانزده برابر کرنش‌ حدتسلیم‌ را تحمل‌ کنند. این‌ خاصیت‌ برای‌ مقابله‌ با بارگذاری‌ انفجاری‌ بسیار مفید می‌باشد.

یکی‌ از مهم‌ ترین‌ مسائل‌ در سازه های‌ فولادی‌ مقاوم در برابر انفجار، اتصالات آن‌ها می‌باشد کـه‌ بایـد تا حدامکان به‌ صورت شکل‌ پذیر طراحی‌ شوند. شکل‌ پذیری‌ اتصالات در سازه های‌ فولادی ‌معمولاً به‌ صورت قابلیت‌ چرخش‌ اتصال تحت‌ بارهای‌ وارده تعریف‌ می‌شود. سـازه هـا یـا اتصـالات شـکل‌پـذیر می‌ توانند با مقاومت‌ استاتیکی‌ نسبی‌ کمتر، نیروی‌ بیشتری‌ را در هنگام اعمال بارهـای‌ دینـامیکی‌ و ضربه‌ انفجار جذب نمایند.

هم‌ چنین‌ سازه های‌ در معرض انفجار، واکنش‌ های‌ تکیه‌ گاهی‌ قابل‌ توجهی‌ دارنـد و ایـن‌ واکـنش‌ هـا منجر به‌ لزوم طراحی‌ صفحه‌ ستون به‌ همراه میل‌ مهارهای‌ با ظرفیـت‌ بـالا مـی‌ شـود. هنگـامی‌ کـه‌ مهارها به‌ طور کامل‌ و براساس اصول محاسباتی‌ در بتن‌ مهار شوند، سازوکار شکسـت‌ آن هـا از نـوع شکست‌ شکل‌ پذیر و کششی‌ است‌. ناکافی‌ بودن فاصله‌ از لبه‌هـای‌ صـفحات یـا فاصـله‌ ناکـافی‌ بـین‌ پیچ‌ها باعث‌ ایجاد ظرفیت‌ کمتر لنگر خمشی‌ و وقوع شکست‌ ترد خواهد شد.

در روند تحلیل‌ و طراحی‌ انفجاری‌، اجـازه تشـکیل‌ مفاصـل‌ پلاسـتیک‌ در سراسـر طـول عضـو داده می‌ شود، بنابراین‌ مقاطع‌ باید به‌ گونه‌ ای‌ باشند کـه‌ در حـین‌ تشـکیل‌ ایـن‌ مفاصـل‌، دچـار کمـانش‌ موضعی‌ نشوند و شرایط‌ مقاطع‌ فشرده لرزه ای‌ را مطابق‌ مبحث‌ ۱۰ برآورده سازند.

موضوع مهمی‌ که‌ در طرح دینامیکی‌ سازههای‌ فولادی‌ تحت‌ اثر بارهای‌ انفجـاری‌ مطـرح مـی‌شـود، احتمال معکوس شدن جهت‌ تنش‌‌ها است‌. سازه های‌ فولادی‌ تحت‌ اثر انفجار، در معرض تـنش‌هـای‌ معکوس نسبتاً بزرگی‌ قرار می‌گیرند. تامین‌ مهاربندی‌ جانبی‌ برای‌ بالهای‌ مقاطع‌ فشاری‌ مهار نشده که‌ قبل‌ از معکوس شدن تنش‌‌ها در کشش‌ بوده اند، از اهم‌ موارد قابل‌ توجه‌ اسـت‌ کـه‌ ایـن‌ مسـاله‌ برای‌ اعضایی‌ که‌ بارهای‌ مرده سبکی‌ را تحمـل‌ مـی‌ کننـد و یـا اعضـایی‌ کـه‌ در معـرض فشـارهای‌ انفجاری‌ کوتاه مدت قرار دارند، بحرانی‌تر است‌.

استفاده مناسب‌ از وسایل‌ مکانیکی‌ مانند میراگرها و جداسازها که‌ باعث‌ افزایش‌ اسـتهلاک انـرژی‌ و جداسازی‌ سازه از پایه‌ می‌شوند، برای‌ سامانه‌های‌ سازهای‌ مقاوم در مقابل‌ انفجار ، قابل‌ توصیه‌ است‌.

جداسازها و میراگرها باعث‌ بهبود رفتار کلی‌ سامانه‌ های‌ سازه ای‌ می‌ شوند، لـیکن‌ تـاثیر چنـدانی‌ در جلوگیری‌ از خرابی‌ های‌ موضعی‌ که‌ می‌توانند باعث‌ گسیختگی‌های‌ پیش‌رونده ( فصل‌ ۲۱-۶ ) شـوند، ندارند. بنابراین‌، این‌ وسایل‌ کاربرد مناسبی‌ در بهبود رفتار سامانه‌ های‌ سازه ای‌ در مقابل‌ انفجارهـای‌ حوزه دور دارند زیرا در این‌ انفجارها بخش‌ های‌ وسیعی‌ از سازه تحـت‌ تـاثیر بارهـای‌ انفجـاری‌ قـرار می‌گیرند و بار وارده باعث‌ تحریک‌ کل‌ سازه می‌شود.

چالش‌ اصلی‌ در استفاده از جداسازها، امکان بروز تغییرشکل‌ های‌ بزرگ در پایه‌ سازه (در هنگام بروز انفجارهای‌ شدید) می‌ باشد. این‌ پدیده می‌ تواند باعث‌ خرابی‌ جداسازها و همچنین‌ برخورد ساختمان به‌ دیوار یا سازه های‌ هم‌ جوار شده و ضربه‌ ایجاد شده، می‌ تواند باعث‌ بروز خرابی‌ هـای‌ بیشـتر شـود.

بدین‌رو، باید دقت‌ کافی‌ در تامین‌ ظرفیت‌ تغییرشکل‌ جداسـازها صـورت گیـرد. در صـورت فـراهم‌ نبودن فاصله‌ لازم برای‌ تامین‌ ظرفیت‌ تغییرشکل‌، می‌ تـوان از تجهیـزات کنترلـی‌ فعـال و غیرفعـال (کنش‌گر و واکنش‌گر) مناسب‌ (علاوه بر جداسازها) استفاده نمود.

جداسازها و میراگرها باعث‌ کاهش‌ تغییرشکل‌ های‌ کلی‌ و بین‌ طبقاتی‌ سازه می‌ شـوند ولـی‌ توانـایی‌ کاهش‌ سرعت‌ و شتاب حداکثر وارد بر سازه را ندارند.

[1] - مقاومت‌ بتن‌ در طول زمان افزایش‌ می‌ یابد. مقاومت‌ واقعی‌ مصالح‌ فولادی‌ نیز از مقدار مقرر ارائه‌ شده توسط‌ کارخانه‌ بیشتر است‌. برای‌ منظور کردن این‌ عوامل‌، مقاومت‌ مشخصه‌ بتن‌ و مقاومت‌ مقرر فولاد در ضرایب‌ افزایش‌ مقاومت‌ برای‌ طراحی‌ مقاوم در مقابل‌ انفجار، ضرب می‌ شوند.

اغلب‌ اعضای‌ سازه ها، دارای‌ بیش‌ از یک‌درجه‌ آزادی‌ هستند، اما بسیاری‌ از آن‌ها را می‌ توان با دقـت‌ کافی‌ به‌ سازه های‌ یک‌درجه‌ آزادی‌ معادل، تبدیل‌ نمود.

بسیاری‌ از تحلیل‌ های‌ دینامیکی‌ سازه های‌ مقاوم در برابر انفجار، بر مبنـای‌ سـازه یـک‌درجـه‌ آزادی‌ معادل است‌. عناصر اصلی‌ در معرض فشار مستقیم‌ انفجـار نظیـر قـابهـای‌ صـفحه‌ای‌ یـک‌ طبقـه‌، دیوارهای‌ طره ای‌، تیرها و دال ها، قابل‌ معادل سـازی‌ بـا سـازه یـک‌درجـه‌ آزادی‌ مـی‌ باشـند ( شـکل‌ ۲۱-۵-۱ ). در مدل یک‌درجه‌ آزادی‌ معادل، مفاهیم‌ نیروی‌ خارجی‌، جرم و سختی‌ با نیروی‌ معـادل (F _e )، جرم معادل (M _e ) و سختی‌ معادل (K _e ) جایگزین‌ می‌ شوند که‌ در بنـد ۲۱-۵-۱-۴ تعریـف‌ می‌شوند.

بار تابع‌ زمان انفجار را می‌ توان مطابق‌ شکل‌ ۲۱-۵-۲ بصورت مثلثی‌ مدل کرد که‌ مقدار حداکثر آن F _o و مدت تأثیر آن بر سازه t _d می‌باشد. در نتیجه‌ نیروی‌ تابع‌ زمان برابر خواهد شد با:

$F(t)=F_{o}(1-\frac{t}{t_{d}})$

ضربه‌ انفجار (i) تقریباً، مساوی‌ سطح‌ زیر نمودار بارگذاری‌ است‌ و از رابطه‌ زیر به‌ دست‌ می‌آید:

$i=\frac{1}{2}F_{o}t_{d}$

*

در شـکل‌هـای‌ ۲۱-۵-۳-الـف‌ و ب سـازه هـای‌ یـک‌درجـه‌ آزادی‌ ارتجـاعی‌- خمیـری‌ و در شـکل‌ ۲۱-۵-۳-پ نمودار مقاومت‌ سازه در مقابل‌ تغییرشکل‌ آن رسم‌ شده است‌.

در این‌ شکل‌ R نیروی‌ وارده، R _u مقاومت‌ نهایی‌ سازه یک‌درجه‌ آزادی‌ است‌.

با توجه‌ به‌ شکل‌ ۲۱-۵-۳-پ ، ضریب‌ شکل‌ پذیری‌ سازه ارتجاعی‌- خمیـری‌ (μ)، از رابطـه‌ زیـر بـه‌ دست‌ می‌آید:

$\mu =\frac{y_{m}}{y_{e}}$

برای‌ تبدیل‌ سازه با جرم، سختی‌ و بارگذاری‌ گسترده به‌ سازه یـک‌درجـه‌ آزادی‌ معـادل ارتجـاعی‌- خمیری‌، از ضرائب‌ تبدیل‌ استفاده می‌شود. مقادیر جـرم معـادل، سـختی‌ معـادل، نیـروی‌ معـادل و مقاومت‌ معادل با استفاده از ضرائب‌ تبدیل‌، از روابط‌ زیر به‌ دست‌ می‌آیند:

سختی معادل K _e = K _L × K
جرم معادل M _e = K _M ×M
نیروی معادل F _e = K _L ×F
مقاومت معادل R _e = K _L × R

$K_{LM}=\frac{K_{M}}{K_L}$

مقادیر ضرایب‌ تبدیل‌، بستگی‌ به‌ نوع تغییرشکل‌ عضو سازه ای‌ دارند. به‌ عنوان مثال، برای‌ تیر سـاده شکل‌ ۲۱-۵-۴ ، بر حسب‌ نـوع تغییرشـکل‌ در رفتـار ارتجـاعی‌ و خمیـری‌، مقـادیر ضـرایب‌ تبـدیل‌ متفاوتی‌ بدست‌ می‌ آید. در موارد عملی‌ ضرائب‌ تبدیل‌ در طول تحلیل‌، ثابت‌ فرض مـی‌ شـوند. بـرای‌ انتخاب ضرایب‌ مناسب‌، از قضاوت مهندسی‌ و متناسب‌ با ماهیت‌ پاسخ‌ حاکم‌ سازه (عضو)، اسـتفاده می‌ شود. گاهی‌ از میانگین‌ ضرایب‌ انتقال ارتجاعی‌ و خمیری‌ نیز استفاده می‌ شـود. درصـورت تغییـر رفتار اعضای‌ سازه از حالت‌ ارتجاعی‌ به‌ خمیری‌ و بر عکس‌ ضرایب‌ تبدیل‌ نیز تغییر می‌کنند.

ضرایب‌ تبدیل‌ و روابط‌ واکنش‌ های‌ تکیه‌ گاهی‌ اعضـای‌ مختلـف‌ بـرای‌ بارگـذاری‌ و شـرایط‌ مختلـف‌ تکیه‌ گاهی‌، در جداول ۲۱-۵-۱ تا ۳ ارائه‌ شده است‌. در این‌ جدول ها، M _pc ظرفیت‌ خمشی‌ نهـایی‌ اسمی‌ مقطع‌ در وسط‌ دهانه‌ و M _ps ظرفیت‌ خمشی‌ نهایی‌ اسمی‌ مقطع‌ در تکیـه‌ گـاه اسـت‌ کـه‌ بـا ضرب مقاومت‌ مصالح‌ در ضرایب‌ افزایش‌ مقاومت‌ و افـزایش‌ دینـامیکی‌ (DIF و SIF ) و بـا فـرض ضرایب‌های‌ تقلیل‌ ظرفیت‌ برابر یک‌ (Φ=1 ) و شکل‌ مقطع‌، محاسبه‌ می‌شوند.