Termeni asociați:

  • Ingineria energetică
  • Tunele de vânt
  • Amplitudini
  • Duză
  • Suprapresiune
  • Șoc frontal
  • Viteza sunetului

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Amenințări de explozie și încărcare de explozie

1.9.2 Scalarea exploziei

Este convenabil să scalați parametrii exploziei aeriene în conformitate cu legea de scalare dimensională, „rădăcină cubică”

unde Z este „distanța scalată” cu unități de m/kg 1/3, R este distanța (m) de la centrul încărcăturii explozive la țintă și W este greutatea sarcinii (kg); W este de obicei greutatea echivalentă cu TNT. Această lege de scalare indică faptul că două încărcări cu geometrie similară în aceleași condiții ambientale, compoziție explozivă identică și dimensiuni diferite (greutate) vor produce unde de explozie auto-similare dacă distanțele lor scalate sunt egale; distanța R pentru fiecare încărcare trebuie să satisfacă Eq. 1.13. Scalarea cub-rădăcină este, de asemenea, cunoscută sub numele de scalarea Hopkinson - Cranz, numită astfel pentru cei doi dezvoltatori independenți ai legii.

Plăci de beton de înaltă performanță sub sarcini de explozie

3.2.1.4 Discutarea rezultatelor experimentale

Un sinopsis al observațiilor experimentale este prezentat în Fig. 3.5. Se poate concluziona din comparația dintre UHPC-D3A, UHPC-D3B și UHPC-D4 că răspunsul structural depinde în mare măsură de scenariile exploziei. Pe măsură ce distanța redusă scade (ceea ce înseamnă o explozie mai mare sau o rază mai apropiată), în acest experiment de la 3,05 la 0,50 m kg −1/3 și apoi la 0,41 m kg −1/3, deviația permanentă a elementelor crește și răspunsul slab se deplasează de la gama elastică la gama plastic și apoi până la eșec. Gama elastică este caracterizată de nici o deviere permanentă, unde gama de plastic prezintă o deviere permanentă după încetarea exploziei. Se consideră că placa a eșuat atunci când a suferit o deformare semnificativă (UHPC-D3B).

prezentare

Figura 3.5. Răspunsuri slabe după explozie.

Mai mult, din comparația dintre UHPC-D1 și UHPC-D3B, se remarcă faptul că, în același scenariu de explozie, armarea joacă un rol semnificativ în rezistența la deteriorarea structurală generală. Cu o întărire ușoară de 300 MPa care dă o putere, UHPC-D3B s-a prăbușit complet după explozie. Cu o ranforsare de 600 MPa care dă o rezistență, UHPC-D1 a afișat daune din plastic, dar nu a eșuat complet. Aceeași concluzie se poate trage și despre UHPC-D2 cu armătură din oțel de 1750 MPa și UHPC-D4 cu armătură din oțel de 300 MPa. UHPC-D2 a depășit UHPC-D4 cu aproape nici o deteriorare, în timp ce UHPC-D4 a suferit o deteriorare a flexiunii plastice cu o deflexiune semnificativă la mijloc.

Pentru placa NSC NSC-1, chiar dacă distanța la scară a fost mărită la 0,75 m kg −1/3, placa a fost complet distrusă, cu deteriorări la flexiune la mijlocul traiectoriei și leziuni fragile la forfecare aproape de suport. Observațiile experimentale instituționale au dovedit că plăcile construite cu material UHPC au funcționat mult mai bine decât placa convențională NSC în condiții extreme de încărcare a exploziei.

După testul pe NSC-1 slab, s-a observat că s-au generat cantități mari de fragmente la un interval mediu slab. Se crede că aceste fragmente sunt induse de propagarea puternică a undei de explozie. În condiții de încărcare cu explozie, pe suprafața proximală slabă, betonul are compresie și poate eșua sub o forță de compresie ridicată și poate genera craterare. Când unda de tensiune compresivă interacționează cu suprafața liberă slabă a fundului, aceasta se reflectă și se transformă într-o undă de tracțiune. În această condiție, datorită rezistenței reduse la tracțiune a NSC, se va forma fisură dacă tensiunea netă depășește rezistența dinamică la întindere a betonului. Mai mult, dacă impulsul blocat este suficient de mare pentru a depăși forțele rezistente, cum ar fi legătura, forfecarea în jurul periferiei porțiunii crăpate și blocarea mecanică, se produce spalarea betonului și părțile fisurate se deplasează din partea din spate a structurii la unii viteză. Aceste fragmente pot provoca răni secundare personalului protejat de structuri și, prin urmare, trebuie evitate în proiectarea de protecție.

Spall și fragmente de beton nu au fost văzute în plăcile UHPC-3B și UHPC-4 care au fost supuse chiar și unor sarcini puternice de explozie, iar rezistența lor sporită la spall poate fi atribuită efectului de punte a fibrelor de oțel. După ce fisura inițială are loc pe plăcile UHPC, fibrele de oțel punte peste fisuri și întârzie extensia fisurii. Fibrele de oțel au, de asemenea, un modul de elasticitate mai mare decât betonul, ceea ce înseamnă că, în timpul deformării, absorb o cantitate mare de energie și, prin urmare, reduc stresul transferat matricei de beton din jur.

Tabelul 3.4 listează devierea centrală obținută din LVDT-uri. Dintre toate plăcile, UHPC-D2 cu armătură de oțel de înaltă rezistență este considerată a avea cea mai bună performanță. Sub sarcină de explozie cu 0,5 m kg −1/3 distanță la scară, UHPC-D2 și-a redat starea inițială chiar și după ce a experimentat o deformare maximă de 41 mm în timpul exploziei.

Tabelul 3.4. Devierea centrală a plăcilor

Nr slab Distanța scalată (m kg −1/3) Deflexie maximă (mm) Deflexie permanentă (mm) Interval de răspuns
UHPC-D10,41**53.0Plastic
UHPC-D20,5041,00,0Elastic
UHPC-D3A3.051.00,0Elastic
UHPC-D3B0,41****Fail
UHPC-D40,5072.040.0Plastic
NSC-10,75**Fail

** Date defecte; * Nu există date colectate.

Datorită lipsei datelor de presiune pe suprafața slabă, Fig. 3.6 oferă o comparație între datele experimentale și predicția UFC [37] cu privire la presiunea din aerul liber care este înregistrată de senzorul de presiune din Fig. 3.3. Se poate observa că atunci când distanța la scară este relativ mare ca în testul UHPC-D3A, UFC poate da predicții bune atât asupra presiunii de vârf, cât și asupra duratei pozitive de explozie. Odată cu scăderea distanței scalate, UFC poate oferi predicții rezonabile, dacă nu exacte. Inconsecvența dintre datele experimentale cu predicțiile UFC atunci când distanța scalată este mică poate fi atribuită faptului că rezultatele testelor din acest studiu sunt obținute din teste limitate și dispersate care pot conține erori de eșantionare.

Figura 3.6. Compararea istoricului timpului de presiune a aerului liber.