Avaliação de danos e inovação de solução eficiente de reabilitação de lajes de concreto armado expostas a explosão de contato

resumo:

Sob explosões de contato, as estruturas de concreto armado podem se comportar de forma frágil com danos altamente localizados, como crateras de concreto, “spalling” e ruptura de reforço. A fragmentação em alta velocidade resultante de “spalling” de concreto pode causar graves mortalidades e ferimentos. Por isso, é importante conter fragmentos de concreto e melhorar a resistência ao colapso da laje. Uma nova técnica de reabilitação é proposta neste artigo que impede completamente a fragmentação. Para mitigar os efeitos da explosão nas estruturas civis, um novo tipo de material concreto chamado Ultra-High-Performance-Concrete (UHPC) é agora amplamente estudado e aplicado. O material UHPC é conhecido por sua alta resistência à compressão e tração, grande capacidade de absorção de energia, bem como boa trabalhabilidade e resistência à abrasão em comparação com o concreto de resistência normal (NRC). Todos os trabalhos publicados experimentais recentes sobre o desempenho das lajes UHPC consideram o efeito de uma explosão longe ou muito perto, por outro lado, os testes de explosão de contato são relativamente limitados experimentalmente e quase impossíveis devido a restrições de segurança e dispendiosos em termos de preparação e medições. Assim, os modelos reais e precisos de elementos finitos são necessários para resolver essa lacuna e entender o comportamento real de explosão de contato das lajes NRC e UHPC. As análises numéricas permitem obter informações sobre os complexos mecanismos de falha que ocorrem na laje e não diretamente observáveis. Neste estudo, o método de hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH) e o método de elemento finito são utilizados para simular os testes de explosão de contato. Os resultados numéricos são comparados com as observações experimentais, e a viabilidade e a precisão do modelo numérico são validadas. O modelo numérico validado forneceu uma ferramenta útil para projetar soluções potenciais de adaptação de explosão que podem evitar danos e fragmentações de materiais locais em ambas as lajes NRC e UHPC submetidas à explosão de contato. Este estudo introduziu uma solução de proteção adequada e muito eficiente para ambas as lajes NRC e UHPC expostas à explosão de contato (1 kg de TNT) utilizando a interação composta gerada entre lajes e placas de aço ligados. As chapas de aço coladas de 2 mm e 1 mm em ambas as faces das lajes NRC e UHPC, respectivamente, obtiveram uma resistência superior à explosão de contato.

Palavras-chave:
UHPC; explosão de contato; lajes; Ansys Workbench