Evaluación de acciones explosivas sobre estructuras de hormigón armado mediante elementos finitos

Autores/as

  • M. Bermejo ETSI Minas - Universidad Politécnica de Madrid
  • A. P. Santos ETSI Minas - Universidad Politécnica de Madrid
  • J. M. Goicolea ETSI Caminos, Canales y Puertos - Universidad Politécnica de Madrid
  • A. Pérez ETSI Caminos, Canales y Puertos - Universidad Politécnica de Madrid

DOI:

https://doi.org/10.3989/ic.13.121

Palabras clave:

Explosión, estructura reticulada hormigón, losa reticulada, MEF explícitos, láminas

Resumen


El fenómeno de explosión sobre estructuras de hormigón tiene efectos en muchos casos catastróficos a pesar de su reducida frecuencia. Las edificaciones civiles no suelen estar diseñadas para resistir este tipo de solicitación dinámica, por lo que conviene disponer de una metodología que permita analizar los efectos de las explosiones sobre las mismas. Este trabajo estudia el comportamiento de las estructuras reticuladas de hormigón armado frente a estas acciones, mediante métodos numéricos de elementos finitos lagrangianos con integración explícita en el tiempo. Se analizan de forma realista partes de la estructura como columnas y forjados usando modelos con hormigón y armaduras de forma segregada, pero las limitaciones computacionales los hacen inviables para estructuras completas. Se proponen modelos de elementos lámina y viga debidamente calibrados para obtener una respuesta similar. Se obtienen conclusiones para el uso y calibración de modelos y simulaciones realistas de edificios completos para estudios de seguridad.

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Citas

(1) Crawford, J. E. (2002). Retrofit methods to mitigate progressive collapse. Glendale, CA: Karagozian & Case Structural Engineers.

(2) Corres-Peiretti, H., Romero-Rey, E. (2008). Reconstrucción «Módulo D» aparcamiento Madrid Barajas T-4. En IV Congreso de Asociación Científico-técnica del Hormigón Estructural (ACHE). Valencia: ACHE.

(3) Wilkins, M. L. (1964). Calculation of elastic-plastic flow. En Alder, B. (Ed.) Methods in computational physics, vol. 3, pp. 211-263. New York: Academic Press.

(4) Wilkins, M., Blum, C. E., Grantham, P. (1975). A method for computer simulation of problems is solid mechanics and gas dynamics in three dimensions and time. Tech. rep. (rept. UCRL-51574). California CA (USA): Lawrence Livermore Laboratory.

(5) Hallquist, J. O. (1983). Theoretical manual for DYNA3D. Tech. rep. California CA (USA): Lawrence Livermore National Lab.

(6) Hallquist, J. O. (2006). LS-Dyna. Theory manual. http://www.lstc.com/pdf/ls-dyna_theory_manual_2006.pdf.

(7) Pelessone, D. (1989). A modified formulation of the cap model. Tech. rep. (Gulf Atomics Report GAC19579). Defense Nuclear Agency under Contract DNA-001086-C-0277.

(8) Schwer, L. E., Murray, Y. D. (1994). A three-invariant smooth cap model with mixed hardening. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 18(10): 657-688. http://dx.doi.org/10.1002/nag.1610181002

(9) Simó, J., Ju, J. (1987). Strain and stress based continuum damage models. International Journal of Solids and Structures, 23(7): 821-840. http://dx.doi.org/10.1016/0020-7683(87)90083-7

(10) Magnusson, J. (2007). Structural Concrete Elements Subjected to Air Blast Loading (Ph.D. dissertation).

(11) Silva, P. F., Lu, B. (2009). Blast Resistance Capacity of Reinforced Concrete Slabs. Journal of Structural Engineering, 135(16): 708-716. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000011

(12) Morales-Alonso, G., Cendón, D., Gálvez, F., Erice, B., Sánchez-Gálvez, V. (2011). Blast Response Analysis of Reinforced Concrete Slabs: Experimental Procedure and Numerical Simulation. Journal of applied mechanics, 78(5).

(13) Luccioni, B. M., Ambrosini, D., Danesi, R. (2003). Colapso estructural bajo cargas explosivas. Mecánica Computacional, XXII: 957-970.

(14) Luccioni, B., Ambrosini, R., Danesi, R. (2004). Analysis of building collapse under blast loads. Engineering Structures, 26(1): 63-71. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2003.08.011

(15) Birnbaum, N., Cowler, M., Itoh, M., Katayama, M., Obata, H. (1987). AUTODYN—An interactive non-linear dynamic analysis program for microcomputer through supercomputers. En Transactions of 9th Structural Mechanics in Reactor Technology, (pp. 401-406).

(16) Krauthammer, T., Cipolla, J. (2007). Building blast simulation and progressive collapse analysis. En NAFEMS (Ed.). http://www.nafems.org/downloads/public/buildingblast.pdf.

(17) Hibbitt, K. (2003). Abaqus/Explicit User's Manual. USA: Hibbitt, K, Sorenson Inc.

(18) Jayasooriya, R., Thambiratnam, D., Perera, N. J., Kosse, V. (2011). Blast and residual capacity analysis of reinforced concrete framed buildings. Engineering structures, 33(12): 3483-3495. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.07.011

(19) Akram, A.-O. (2008). Modeling and simulation of bogie impacts on contrete bridge rails using LS-Dyna. En 10th International LS-Dyna Users Conference. Dearborn, Michigan USA.

(20) Goicolea, J. M. (2000, octubre). Estructuras sometidas a impacto. En Estructuras sometidas a acciones dinámicas (pp. 535-567). Barcelona: Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería.

(21) Murray, Y. (2007). Users Manual For LS-DYNA Concrete Material Model 159. http://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/pavements/05062/05062.pdf.

(22) Goicolea, J. M. (1992). Análisis termomecánico no lineal mediante métodos explícitos de diferencias finitas y elementos finitos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Dise-o en Ingeniería, vol. 8,3: 235-265.

(23) LSTC. (2013). LS-DYNA® Keyword User's Manual. http://www.lstc.com/download/manuals.

(24) Bermejo, M., Goicolea, J. M., Gabaldón, F., Santos, A. (2011). Impact and Explosive Loads on Concrete Buildings Using Shell and Beam Type Elements. En COMPDYN2011. 3rd ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering. Corfu, Greece.

(25) Department of the Army. (1978). TM 5-855-1. Technical Manual. Fundamentals of protective design for conventional weapons. U.S. Department of the Army.

(26) Hyde, D. (1991). CONWEP, Conventional Weapons Effects Program. Vicksburg, Mississippi: US Army Engineers, Waterways Experiment Station.

(27) Randers-Pehrson, G., Bannister, K. A. (1997). Airblast Loading Model for DYNA2D and DYNA3D. Army Research Laboratory. PMid:9108052 PMCid:PMC20515

(28) Kingery, C., Bulmash, G. (1984). Air blast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical surface burst. Ballistic Research Laboratories.

(29) Slavik, T. P. (2009). A Coupling of Empirical Explosive Blast Loads to ALE Air Domains in LS-DYNA. En 7th European LS-DYNA Conference. Stuttgart.

Publicado

2015-09-30

Cómo citar

Bermejo, M., Santos, A. P., Goicolea, J. M., & Pérez, A. (2015). Evaluación de acciones explosivas sobre estructuras de hormigón armado mediante elementos finitos. Informes De La Construcción, 67(539), e095. https://doi.org/10.3989/ic.13.121

Número

Sección

Artículos