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Publicação
Simplified analysis of RC beam and beam-column elements under blast loading
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 12.98 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
The present work aims to provide a non-linear numerical tool capable of analysing
the structural response of reinforced concrete beam and beam-column elements
when subjected to blast loads.
The increasing frequency of explosion events, stemming from terrorist
attacks resorting to improvised explosive devices, or from accidental misuse of
hazardous substances has shined a new light on the topic of blast resistant
structural design. Recently, many studies have been conducted to better
understand how to improve the design of blast resistant solutions in newly
constructed buildings, as well as to provide retrofitting reinforcement solutions
to pre-existing ones. Columns are a key structural component in any building,
supporting its weight and transferring it to the foundations. If many of these
elements fail when subjected to a blast event, then the structure’s load bearing
capacity may be compromised, initiating its progressing collapse and endangering
the lives of the people inside.
The work featured in the present dissertation entails the development of
a simplified numerical tool that analyses structural elements subject to blast loads,
using single-degree-of-freedom systems with equivalent properties. The numerical
estimates are then compared with experimental data found in the literature to
assess the quality of the numerical predictions.
Both beam and beam-column output results differ no more than 25% from
experimental the data. The possible sources of this discrepancy are investigated
and it’s concluded that the numerical model developed herein proves to be a good
preliminary analysis tool for the estimate of the structural response of beams and
beam-columns, when subjected to blast loads.
O presente trabalho visa o desenvolvimento de um modelo numérico não-linear simplificado capaz de analisar a resposta estrutural de vigas e pilares (vigas-coluna) de betão armado, quando sujeitos a cargas explosivas. A frequência crescente de explosões, decorrentes de ataques terroristas com recurso a engenhos explosivos improvisados ou produzidas acidentalmente, quando substâncias perigosas são manuseadas de forma negligente ou derivadas da fraca manutenção de equipamentos, direcionou a atenção da comunidade científica para o tópico de projeto de estruturas resistentes a ações explosivas. Recentemente, muitos estudos têm sido conduzidos a fim de entender como melhorar o comportamento de soluções construtivas face a ações explosivas, bem como fornecer soluções de reforço a elementos estruturais pré-existentes. Os pilares são componentes estruturais fulcrais em qualquer edifício, suportando o seu peso, transferindo-o para as fundações. Se muitos desses elementos cederem quando submetidos a uma explosão, a capacidade portante da estrutura poderá ser comprometida, bem como a vida das pessoas que a utilizam. O trabalho apresentado nesta dissertação envolve o desenvolvimento de um modelo numérico simplificado com o objetivo de analisar elementos estruturais, tais como vigas e pilares sujeitos a cargas explosivas, através de sistemas equivalentes de um grau de liberdade. Os resultados do modelo numérico são então comparados com dados experimentais encontrados na literatura, para avaliar as qualidades das simulações. Os resultados obtidos, tanto para vigas como para pilares, não diferem mais que cerca de 25% dos dados experimentais. As possíveis fontes para esta discrepância são investigadas e conclui-se que o modelo numérico aqui desenvolvido revela-se como uma boa ferramenta para a estimativa da resposta estrutural deste tipo de elementos, quando submetidos a cargas explosivas.
O presente trabalho visa o desenvolvimento de um modelo numérico não-linear simplificado capaz de analisar a resposta estrutural de vigas e pilares (vigas-coluna) de betão armado, quando sujeitos a cargas explosivas. A frequência crescente de explosões, decorrentes de ataques terroristas com recurso a engenhos explosivos improvisados ou produzidas acidentalmente, quando substâncias perigosas são manuseadas de forma negligente ou derivadas da fraca manutenção de equipamentos, direcionou a atenção da comunidade científica para o tópico de projeto de estruturas resistentes a ações explosivas. Recentemente, muitos estudos têm sido conduzidos a fim de entender como melhorar o comportamento de soluções construtivas face a ações explosivas, bem como fornecer soluções de reforço a elementos estruturais pré-existentes. Os pilares são componentes estruturais fulcrais em qualquer edifício, suportando o seu peso, transferindo-o para as fundações. Se muitos desses elementos cederem quando submetidos a uma explosão, a capacidade portante da estrutura poderá ser comprometida, bem como a vida das pessoas que a utilizam. O trabalho apresentado nesta dissertação envolve o desenvolvimento de um modelo numérico simplificado com o objetivo de analisar elementos estruturais, tais como vigas e pilares sujeitos a cargas explosivas, através de sistemas equivalentes de um grau de liberdade. Os resultados do modelo numérico são então comparados com dados experimentais encontrados na literatura, para avaliar as qualidades das simulações. Os resultados obtidos, tanto para vigas como para pilares, não diferem mais que cerca de 25% dos dados experimentais. As possíveis fontes para esta discrepância são investigadas e conclui-se que o modelo numérico aqui desenvolvido revela-se como uma boa ferramenta para a estimativa da resposta estrutural deste tipo de elementos, quando submetidos a cargas explosivas.
Descrição
Palavras-chave
Beam Beam-column Non-linear dynamic analysis Simplified SDOF numerical models Blast load