اکنون در کشور ماتوج ه زیادی به افزایش ایمنی پل های بزرگراه در برابر بار انفجار نشده است . در این تحقیق با توجه به افزایش اقدامات تروریستی

رفتار ستون های میا نی پل در برابر بارگذاری انفجاری با استفاده از روش اجزاء محدود با سه درجه آزادی بررسی شده است.

بر اساس نتایج شبیه سازی در فاصله های ایمن در نظر گرفته شده برای میزان ماده منفجره مشخص پل آسیب محسوسی نمی بیند اما در همین فاصله های

ایمن با انتخاب میزان ماده منفجره تصادفی بیشتر از میزان مشخص آسیب مکانیکی بزرگ در اثر بار انفجار مشاهده می شود. برابر نتایج بدست آمده توانایی سا زه با توجه به تمهیداتی که برای زلزله پیش بینی می شود سبب کاهش آسیب ها و کندی در ریزش فوری پل پس از انفجار می شود. نتیجه اینکه قابلیت لرزه ای بهتر(با توجه به امتداد میلگرد های ستون در داخل سر ستون) مستقیما باعث افزایش مقاو مت پایه ها در برابرموج ناشی از انفجار می

گردد که توان شبیه سازی انفجار با قابلیت انتشار بار انفجار از طریق محیط هوا را دارند، استفاده شده است.

کلمات کلیدی: پل، محدوده فشار موج انفجار، فاصله ایمن، Lsdyna

-۱مقدمه

جنگ جهانی دوم اولین جنگی بود که انهدام شهر ها توسط انفجار انجام می شد. در آخرین مراحل جنگ استفاده از دو سلاح هسته ای، اثرات بسیار

ویرانگر این سلاح را نشان داد. این امر سبب شد تا در ایالات متحده برنامه مطالعاتی گسترده ای در نیم قرن گذشته برای افزایش مقاومت سازه های

نظامی مانند انبار مهمات و تاسیسات فرماندهی و کنترل انجام شود. بسیاری از این تحقیقات جهت توسعه موشک های بالستیک و هدایت شونده انجام شد.

پس از انقلاب اسلامی، گروهک های تروریستی از روشهای ترور و بمبگذاری برای ضربه زدن به جمهوری اسلامی ایران استفاده میکنند. در سطح بینالمللی نیز تعداد و شدت فعالیت های تروریستی بین المللی پس از حوادث سپتامبر ۲۰۰۱ در برج های تجارت جهانی نیورک افزایش یافته است که نیازمند افزایش ایمنی زیرساخت های ارتباطی می باشد. اهداف حمله تروریست ها شامل تلفات انسانی و زیر ساخت های اقتصادی می باشد که هر دو دارای اهمیت می باشند. زیر ساخت های حمل ونقل جزء اهداف مهم حملات می باشندزیرا ارتباط مهمی با زندگی انسان ها و مسائل اقتصادی دارند. بر اساس اعلام سازمان فدرال مدیریت بزرگراه های آمریکا، پل ها علاوه بر آسیب های طبیعی در برابر انواع حملات فیزیکی بیولوژیکی و شیمیایی و

تشعشعات آسیب پذیر هستند. بر اساس تدابیر جدید پل ها و تونل های جدید باید در برابر حوادث مختلف مقاوم باشند.

-۲ماهیت انفجار

مواد منفجره برای آزادسازی مقدار بسیار زیادی انرژی در زمان کوتاه، ناشی از مواد شیمیایی جامد یا مایع یا بخار برای تبدیل شدن به مواد پایدارتر تولید می شوند. که عموما به شکل گاز می باشند. یک انفجار قوی به گونه ای است که سرعت واکنش بیشتر از سرعت صوت باشد. انفجار قوی یک موج شوک در محیط گازی ایجاد می کند که مشخصات انفجار در بازه زمانی میکروثانیه اندازگیری میشوند. مواد انفجاری در اشکال مختلف مانند

TNT,RDX,PETN تولید می شوند. قدرت تخریب مواد منفجره در قرن ۱۹ بسیار افزایش یافته است. اثرات انفجار بر سازه ها ارتباط مستقیم با فشار موج شوک منتشر شده دارد.

انفجار به وسیله یک موج شوک با سرعت بسیار بالا به سمت ستون حرکت می کند. برای مثال یک موج باز با سرعتی در محدوده ۲۷۰۰ تا ۳۴۰۰ متر بر ثانیه در بتن و ۴۹۰۰ تا ۵۸۰۰ متر بر ثانیه در فولاد گسترش می یابد. در این سرعت ها بازتابها و تبادلات مواد بسیار سریع اتفاق می افتد و وابسته به مشخصات مواد می باشد. برای مثال در یک موج شوک فشاری، بتن که ماده ای ترد است دچار چندین شکست می شود به ویژه اگر معایبی در ساخت آن وجود داشته باشد. قطعات متلاشی شده زمانی ایجاد می شوند که مواد منفجره در تماس با مصالح باشند. سرعت اولیه قطعات متلاشی شده وابسته به فشار انفجار است. قطعات متلاشی شده ثانویه بوسیله موج انفجار در مصالحی که با مواد منفجره تماس نداشته اند تولید می شوند.

سایر اثرات انفجار مانند آتش، دود، آسیب های فیزیکی و حرکت شدید سازه می باشد.حرکت موج انفجار می تواند موجب آسیب رساندن به پلها به دلایل زیر بیان می شود:

• تهدید ایمنی سازه ها

• آسیب هایی که مانع از خدمات رسانی سازه برای مدت طولانی شود

• خرابی های شدید بر اثر حملات(افتادن کامل ستون میانی پل)

-۳مواد منفجره

انفجاریک روند پخش انرژی است که مقدار زیادی انرژی را در زمان بسیار بسیار کمی پراکنده میکند. مدت زمان برای انفجار یا ضربه ناگهانی به محیط معمولاً با دامنه ۱٫۰ ms تا ۰٫۵ با بار گذاری در دامنه چندین هزار پوند بر اینچ مربع است.

اگر چه اشکال مختلفی از آسیب مواد منفجره وجود دارد، اما اصلی ترین تهدید مواد منفجره برای پل های بزرگراه ممکن است در اثر بمب های مواد منفجره قوی باشد.( مانند بمب هایی با هدف عمومی که در اثر انفجار و تکه تکه کردن آسیب میرساند و بمب های سبک که به طور اولیه باعث ایجاد آسیب انفجاری میشوند)بمب های ماشینی و آتش زا(که اثرات انفجار توسط یک نارنجک از یک سوخت آتش زا مانند بنزین، افزایش پیدا میکند) ایجاد شود. وقتی یک ساختمان برای مقاوم بودن نسبت به بار انفجار طراحی شده است، تکه تکه شدن شیشه یا بتن یک فاکتور بسیار مهم است، چرا که پتانسیل ایجاد آسیب و حتی مرگ ساکنان را دارد. این موضوع برای طراحی پل های مقاوم به انفجار از اهمیت کمتر برخوردار است. از این رو در این تحقیق، ما

فرض کرده ایم که سازه توسط بار موجی انفجار با قدرت انفجار بالا، بدون اثرات تکه تکه یا سوراخ شدن آسیب می بیند.

-۴اثرات مواد منفجره

اگر یک ماده منفجره در تماس با ماده جامد قرار گیرد، رسیدن امواج انفجار به سطح ماده منفجره موج های تنشی قوی را در ماده تولید میکند که باعث خرد و شکسته شدن و از هم پاشیدگی ماده میشود. این اثر از هم پاشیدگی چکشی را ضربه انفجاری مینامند. فشار دینامیکی در موج جلویی انفجار را فشار انفجاری P گویند که با واحد کیلو بار با استفاده از رابطه تجربی بدست آمده است.
P1=2.5× ۱۰-۹× ρD2

که چگالی ماده منفجره با واحد کیلو گرم بر متر مکعب است و D سرعت موج انفجار بر حسب متر بر ثانیه است. که اگر برای,D= 7400 RDX متر بر ثانیه و چگالی ۱۵۰۰ کیلو گرم بر متر مکعب باشد فشار انفجاری P1 با توجه به معادله ۳۱۲۵,۴ کیلو بار خواهد بود که خیلی بیشتر از قدرت فشردگی اکثر مواد است.

-۵شکل موج انفجار

یک سازه در زمان وجودش با انواع مختلفی از مخاطرات روبرو می شود. این مخاطرات می توانند به دو زیر گروه تقسیم شوند. ساخته دست انسان(انفجار) و طبیعی( زلزله، باد و …). برای رسیدن موفق به هر طراحی سیستمی، دانستن طبیعت مخاطره ضروری است. مخاطرات دینامیکی میتوانند توسط دامنه نسبی و زمان نسبی شان توصیف شوند. شکل ۲-۳ یک شکل شماتیک روابط دامنه – فراوانی مخاطرات دینامیکی مختلف را نشان می دهد.

شکل(-(۱دامنه – فراوانی مخاطرات دینامیکی مختلف [۸]

مهم است که بر روی تفاوت های بین بار های استاتیک، دینامیک و دینامیک زمان کوتاه تاکید کنیم. معمولاً بار های استاتیکی اثرات سکون در پاسخ های سازه ای تولید نمی کنند. وابسته به زمان نیستند و فرض شده اند که روی سازه برای دوره های طولانی مدت تاثیر گذارند( مثل بارهای جاذبه) بار های دینامیکی، مانند آن هایی که توسط زمین لرزه یا تند باد ها ایجاد میشوند وابستگی زیادی به زمان دارند و مدت زمان معمولی که طول می کشد در دهم ثانیه اندازه گیری می شود. بار های دینامیکی زمان کوتاه، مانند آنهایی که توسط انفجار یا فشار مخرب ایجاد میشوند، بار های بدون نوسان پالسی هستند و مدت زمان آنها در حدود ۱۰۰۰ برابر کوتاه تر از مدت زمان یک زمین لرزه معمولی است. پاسخ های سازه ای در اثرات دینامیکی کوتاه مدت

می توانند مشخصاً با آنهایی که مدت بارگذاری شان بسیار آرام تر است متف اوت باشندو یک طراحی چند مخاطره ای پل ها، باید به روشنی اثرات مرسوم بارها را به خوبی محیط های شدیدا بارگذاری شده که توسط مخاطرات مختلفی تحمیل میشوند را نشان دهد.