مقدمة

ويعد تصميم هياكل الصلب لمواجهة حمولات التفجيرات جانباً حاسماً من جوانب الهندسة المدنية الحديثة، ولا سيما بالنسبة لمرافق مثل القواعد العسكرية، والمباني الحكومية، والسفارات، والنباتات البتروكيميائية، والهياكل الأساسية الحيوية، ويوفر المعهد الأمريكي لتشييد الصلب مبادئ توجيهية شاملة من خلال أدلة التصميم ومواصفات تساعد المهندسين على ضمان أن تكون هذه الهياكل قادرة على مقاومة القوى الدافعة بشكل فعال.

فهم اللواد الفاسدة والاستجابة الهيكلية

(أ) إن الحمولات الصارخة سريعة وشديدة الحساسية نتيجة للتفجيرات - سواء كانت عرضية أو متعمدة، وهي تولد موجة ضغط تروج بشكل متطرف من نقطة التفجير، وتتميز بارتفاع فوري تقريباً إلى أقصى حد ممكن، وتأتي في مرحلة التآكل والمرحلة السلبية (الإنبعاث) وتكون مدة المرحلة الإيجابية قصيرة للغاية، وتقاس عادة في الثانية المطحنة.

سمات الموجات الصارخة

The pressure-time history of a blast wave is typically idealized using an exponential decay curve or a tripartite pulse. Key parameters include top overpressure, positive impulse (area under the pressure-time curve), and duration. Confined explosions (internal blasts) produce complex reflections and pressure amplification, which must be accounted for in design. The AISC reference standard blasting models from sources.

نظام الاستجابة الهيكلية

كما أن نسبة إلى القابلية للاختطاف (العمليات غير المباشرة المجزأة) (العملية الحدية المقسمة على خصم العائد) هي أيضاً معيار أداء مشترك، كما أن المبادئ التوجيهية للجنة الإشراف على تحديد نسب الخصوبة إلى القيم التي تحول دون حدوث زيادة في نوع العضو وفشله،

AISC Guidelines for Blast-Resistant Design

The AISC provides several key principles for designing blast-resistant steel structures, primarily through ]AISC Design Guide 26: ] Design of Blast Resistant Structures] and references within the AISC specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 3 ).

اختيار المواد

(ب) إن الفولاذ المرتفع الحاد الذي ينطوي على قدرة كافية على الصمود هو المفضل بالنسبة للتطبيقات المقاومة للانفجارات، فالقطع مثل ASTM A992 (بالنسبة لأشكال واسعة النطاق) وA572 الصف الخامس يمكن أن توفر نسبة جيدة من القوة إلى الوزن وسلوك الخلايا، وتوصى المبادئ التوجيهية للجنة الدائمة باستخدام الصلب بحد أدنى من القدرة على تحمل الصدمات في المناطق المحيطة بالبضائع، وذلك بصفة خاصة.

التفاصيل الهيكلية

Detailing is where blast-resistant design most differs from conventional design. Connections must be designed to allow large rotations while maintaining strength-a concept known as ]ductile detailing. This includes using fully restrained moment connections with reinforced welds, avoid fracture-prone details such as sharp re-entrantams, and sufficient

اعتبارات تحديد أماكن العمل

١-٢- إن نسبة عوامل التحميل إلى الحمولة الحية المميتة، وهي في كثير من الأحيان تحمل حمولة منخفضة )مثل ٥٠ في المائة من الحمولة الاسمية الحية( تعكس الحالة القصوى غير المتزامنة، كما أن نسبة مواصفات الشركة تسمح باستخدام ]معامل مقاومة العجلات: صفر[ في الإجهاد المسموح به ]التصميم المقوى: ١[ ]أو معامل التحميل[ بالنسبة للشحن العابر للرسوم القصيرة الأجل، ولكن يجب تطبيق هذا الحساسية بصورة متسقة مع

حالات التعافي

(د) ضمان عدم حدوث تدهور غير متناسب في فقدان عنصر هيكلي واحد، وتوصي المبادئ التوجيهية للجنة الإشراف على تصميم مسارات متعددة من مسارات التحميل بحيث يمكن أن تنقل العناصر المتاخمة مسارات إعادة التوزيع إذا ما قطعت أو أصيبت بأضرار شديدة، ويرتبط ذلك ارتباطاً وثيقاً بمفهوم ] " الانهيار التصاعدي " ، وكثيراً ما يتحقق ذلك عن طريق ربط مستمر

تصميم المؤسسة

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون الهزات الأرضية التي تسببها الانفجارات كبيرة، ولا سيما بالنسبة للانفجارات السطحية أو عندما يحدث الانفجار بالقرب من الهيكل، ويجب على المؤسسات مقاومة الإطاحة بالهيكل السطحي والانزلاق والارتقاء بالقوات المتحركة من البنى الخارقة، كما أن التشنج والتهوية يشكلان مخاطر إضافية، وتشير المبادئ التوجيهية للجنة الدائمة إلى ASCE/SEI Standard 59[FLT:

استراتيجيات تصميم مقاومة القذف

ويشمل تنفيذ استراتيجيات التصميم الفعالة مزيجا من التصميم الهيكلي، وتقسيم الأعضاء، وتفصيل الاتصالات، والأجهزة التكميلية، وتستخدم الاستراتيجيات التالية عادة في مباني الصلب المقاومة للانفجارات.

أجهزة إبطال الطاقة

ويمكن إدماج السدود ومصاعد الصدمات والعناصر التضحية لاستيعاب جزء من طاقة الانفجارات، وقد استخدمت بنجاح أجهزة توليد الفولاذ، وأجهزة الاستنشاق، وأجهزة الاحتكاك، فضلا عن ذلك، ]، التي كثيرا ما تكون مقاوما للزراعة ، التي يمكن أن تحمي الهيكل الأساسي باستيعاب أجهزة التنظيف.

إعادة التأجير الهيكلي وبدل الإقامة

وكما ذُكر أعلاه، فإن توفير طرق متعددة للشحن أمر أساسي، ويمكن تحقيق ذلك باستخدام الشعاعات المستمرة، والدايبراغيمات الأرضية القوية، وضمان عدم وجود طوابق على نحو مفرط، وطريقة ، حيث يُزال العمود الرئيسي من الناحية المفاهيمية ويُفحص الهيكل من أجل الاستقرار في إطار وثائق الجاذبية والإنفادات، هي نهج معياري مطبق على المبادئ التوجيهية المتعلقة بالتسلسل AISC.

Reinforced Connections

ويجب أن تكون الروابط مصممة بحيث تصمد أمام القوات أكثر بكثير من المعتاد لأن حمولات التفجيرات يمكن أن تسبب تناوباً عكسياً وكبيراً، وتُفضَّل الاتصالات ذات الدرع عموماً على وصلات مغلفة في مناطق كبيرة الحجم لأنها تتيح قدرة على التكتل يمكن التنبؤ بها، غير أن وجود صلات عالية الارتداد بالثقوب الملوَّثة يمكن أن يوفر أيضاً القدرة على الصقل إذا ما تم تفصيله. [FLT: /FRB]

التحلل المُرَن والتشويه المُراقب

بدلاً من محاولة الحفاظ على هيكل متقلب تماماً، تصميم التشوهات غير الجذرية الخاضعة للرقابة، وهذا يقلل من حجم الأعضاء ووزنهم المطلوبين، والمفتاح هو ضمان أن تكون آلية التلميح البلاستيكي محمولة، مع قدرة تناوبية لا تقل عن 0.03 رافعة إلى 0.05 رطل تبعاً للعضو.

Distance and Cladding Design

S-Axioff distance is the most effective parameter for reducing blast loads on the structure. While often dictated by site constraints, maximizing standoff should be a primary goal. Cladding systems (curtain walls, metal panels, masonry infill) must be designed to resist blast pressures and fragment impact. The cladding itself can be designed as a

أجهزة التفجير والفتح

فالفتحات تقلل كثيرا من مقاومة الانفجارات التي يصيب الجدار أو السلحفة، إذ يجب التقليل إلى أدنى حد من عدد وحجم الفتحات، إذ أن الأبواب والنوافذ المقاومة للبلاستات، التي تستهدف تحمل ضغطات مفرطة محددة، تصنّع عادة من جانب موردين متخصصين، ويجب تعزيز الروابط الهيكلية حول الفتحات لنقلها حول الفتح دون إحداث تركيزات للإجهاد.

أساليب التحليل لضبط اللوم

ويعد التحليل الدقيق أمرا حاسما في تصميم مقاومة الانفجارات، ويتوقف مستوى التطور على أهمية المبنى ومرحلة تصميمه، وتستخدم ثلاثة طرق رئيسية:

التحليل المتوازن

وبالنسبة للمباني الأولية للتخزين أو ذات المخاطر المنخفضة، يمكن تحويل حمولات التفجيرات إلى قوى ثابتة مماثلة عن طريق تطبيق عامل تحميل ديناميكي (DLF) ويمكن تقدير أقصى قدر من الاستجابة في النظم البسيطة باستخدام مخططات التصميم، وتوفر المبادئ التوجيهية للجنة قيماً للقوى العاملة في مجال إزالة الألغام لأغراض التنمية بالنسبة لمختلف نسب السحب ونظم الاستجابة المرنة/التعددية، وهذه الطريقة متحفظة وسهلة التنفيذ ولكنها لا يمكن أن تستوعب سلوكاً معقدّماً مثل إعادة التحميل.

التحليل الديناميكي غير الخطي

وفيما يتعلق بالهياكل الحرجة، يوصى باستخدام برامج العناصر المحددة (مثلاً، LS-DYNA، ABAQUS، SAP2000، إلخ) ويُصاغ الهيكل على غرار عناصر الشعاع أو عناصر القصف، وتُحسب غير الخطي المادي (أثار معدل القطار، والبلاستيك، والكسر)، ويُطبق تاريخ الضغط على الانفجار على شكل حمل معتمد على الزمن.

طرق الأحرار الأحادية

ويعد تحليل قوة الدفاع عن النفس خطوة وسيطة مشتركة، إذ يُخفض العنصر المحمل بالتفجيرات (مثلاً، الشعاع أو السلب) إلى كتلة مقطوعة ذات وظيفة مقاومة غير خطية، وتُستخدم المواد من إدارة الجيش TM 5-1300 أو وثائق مماثلة لتحديد أساليب التصفية والتصميم غير المكتملة.

تصميم الاتصالات من أجل مقاومة القذف

فالارتباطات هي أكثر أجزاء هيكل الصلب ضعفاً في ظل الانفجار، وتؤكد المبادئ التوجيهية للجنة الدائمة على أن الروابط يجب أن تكون لها قدرة على التشهير مقارنة بالأعضاء المرتبطين بها، وتشمل أنواع الاتصال المشتركة القائمة على مقاومة الانفجارات ما يلي:

  • Welded moment connections:] Full-penetration welds at flanges and large fillet welds at webs, with reinforcement to avoid weld fracture. The use of continuity plates and doubler plates is often required.
  • Bolted moment connections:] With pretensioned high-strength bolts and hardened washers, designed to slip in a controlled manner to dissipate energy. Slotted holes can be used to allow circulation without bearing failure.
  • Shear connections:] must be designed for large rotations and possible catenary tension if the beam undergoes large deflections.
  • يجب أن تنقلوا إلى المؤسسة رافعة كبيرة ولحظة إلى القاعدة، وينبغي أن تكون قضبان الأنكور منتشية وشديدة بما يكفي لتطوير قوتهم الكاملة، وينبغي أن تكون لوحات القاعدة سميكة لتوزيع الحمولة دون فشل محلي.

وكثيرا ما تنطبق قواعد التجزئة للتصميم السيزمي (مثلا، AISC 341، الأحكام السيزمية) بشكل مباشر على تصميم التفجيرات لأن كلا منهما يتطلب سلوكاً منقوصاً وتجارياً مراقَباً، وفي كثير من الحالات، يكون تحميل الانفجار أكثر حدة من الزلازل، ولكن مدة الحمل أقصر بكثير مما يتيح التشوهات الأكثر تضخماً.

التخفيف التدريجي من آثار التلوث

(د) [العمل المكثف] [الإطار] [الإطار] [الإطار]

معايير الأداء وأهداف التصميم

ويجب أن يحدد المصممون أهدافاً واضحة للأداء مع مالك المبنى، وتشمل المستويات النموذجية ما يلي:

  • [الاستجابة القصوى]: [المستوى الحرجي: 3]: لا تزال الهياكل غير واضحة إلى حد كبير مع الضرر البسيط، وهو ما يناسب المرافق الأساسية مثل المستشفيات أو مراكز العمليات الطارئة] [النسبة 5:]

    خاتمة

    وعلى الرغم من أن المبادئ التوجيهية لـ[التصميم المقاوم للانفجارات] تعزز سلامة ومرونة هياكل الصلب ضد القوات المتفجرة، فإن الجمع بين اختيار المواد القوي، وتفصيل الخناق، وممرات التحميل الزائدة، وأساليب التحليل المناسبة، ينشئ هيكلاً قادراً على استيعاب الطاقة الدافعة للغاية دون تداعيات، ويجب على المهندسين أن يعملوا بشكل وثيق مع المهندسين المعماريين، والاستشاريين في تصميمات التفجيرات من أجل إدماج هذه الاستراتيجيات في المراحل الأولى من مراحل التصميم.