Structural concrete elements subjected to air blast loading
Författare
Magnusson Johan
Utgivare
Utgivningsår
2007
Vid dimensionering av konstruktioner som skall motstå effekterna av explosionslaster eller andra stora dynamiska laster är det viktigt att dimensionera för stor energiupptagningsförmåga. Det är därför önskvärt att konstruktionselementen har stor plastisk deformationsförmåga för att motverka ras då brott uppstår för enskilda element. Forskningen i föreliggande avhandling beaktar experimentella och teoretiska studier av betongbalkar med en nominell tryckhållfasthet varierande mellan 30 MPa och 200 MPa. Totalt genomfördes experiment på 89 balkar varav 49 stycken var armerade med varierande mängder dragarmering. Dessa balkar var även armerade med byglar och i vissa fall innehöll de även stålfibrer. Återstående 40 balkar var enbart armerade med 1.0 volymprocent stålfibrer. Två olika fiberlängder med samma slankhetstal användes. Experimenten bestod av både statiska försök och försök med explosionslaster på fritt upplagda balkar. Försöken med explosionslaster genomfördes i en stötvågstub med en detonerande sprängladdning. Forskningen fokuserade på utböjningar, brottmoder och lastöverföring till stöd. Den dynamiska analysen involverade enfrihetsgradsberäkningar av balkresponsen sam användningen av skadekurvor. Även de dynamiska upplags-reaktionerna beräknades och jämfördes med resultaten från försöken.
Brottmoden för balkar innehållande armeringsstänger ändrades i vissa fall från böjbrott i de statiska försöken till böjskjuvbrott i de dynamiska försöken. Detta gällde för balkar med relativt högt armeringsinnehåll och utan stålfibrer. Balkar med lägre armeringsinnehåll gick istället till böjbrott vid den dynamiska belastningen. Försöken visar dessutom att armering med stålfibrer motverkade initieringen av skjuvsprickor och skjuvhållfastheten ökades därmed ytterligare. Stålfibrer ökade även balkens seghet i tryckzonen samt balkens residualhållfasthet. Balkar belastade med explosionslast uppvisade högre bärförmåga jämfört med motsvarande balk belastad statiskt. Beräkningarna med ett enfrihetsgradssystem visar god överensstämmelse med försöksresultaten oberoende av betonghållfasthet och armeringsmängd. Användandet av skadekurvorna indikerar att konservativa resultat erhålls med en högre bärförmåga än förväntat. De beräknade dynamiska upplagsreaktionerna visar god överensstämmelse med medelvärdet av de uppmätta stödkrafterna.
Försöken med balkar enbart armerade med stålfibrer visade på högre bärförmåga vid dynamisk belastning än vid statisk belastning och det framgick att segheten minskar med ökande betonghållfasthet. Balkar med normalhållfast betong gick till brott genom att fibrerna drogs ut ur betongen medan balkar av högsta hållfastheten delvis gick till brott genom avslitning av fibrerna. Försöken indikerar att det är fördelaktigt med kortare fibrer med lägre slankhetstal för konstruktionselement bestående av höghållfast betong och exponerade för stora dynamiska laster. Vidare forskning bör innehålla studier av skaleffekter, olika typer av konstruktionselement, olika upplagsförhållanden och kombinationen av luftstötvåg och splitter. De teoretiska studierna bör innefatta analyser med både enfrihetsgradssystem och modellering med finita elementmetoden.
Titel: |
Structural concrete elements subjected to air blast loading |
Författare: |
|
Utgivningsår:
|
2007
|
Omfång:
|
xii, 82 s. : ill., diagr., tab.
|
Serie:
|
Trita-BKN.
|
Klassificering:
|
|
Anmärkning:
|
Härtill 3 uppsatser
|
Serie nr:
|
92
|