The aim of this work is to study the response of post tensioned unbonded concrete slabs subjected to blast loads. As Italian codes don’t contain enough information about these two topics, a literature review is necessary. Chapter 1 deals with post tensioned unbonded concrete: with a short description of the phases on site, it focuses on calculations for these structures, including prestressing loss (with reference to Eurocode 2) and the determination of cable’s force in the ultimate limit state. For the latter a great quantity of existing formulas, mainly based on experimental results, are compared. After a comparison between bonded and unbonded structures, the first chapter ends with a list of buildings realized with unbonded technology and with some reference to Italian and foreign building codes. Chapter 2 focuses on blast loads: starting from a literature review, blast phenomena are classified and mathematically described, underlining the approximations made. This chapter also presents strain-rate effects on concrete and steel (dynamic increase factors are defined). In chapter 3 the experimental part begins: a series of blast loads on a slab of the University Bocconi (in Milan) are modelled using the finite elements software Midas Gen: the results obtained give important information about slab’s weak points and its resistance, both in term of peak pressure and impulse and in comparison with an equivalent slab with bonded cables. Finally, in the chapter 4, according to the results in chapter 3, a simplified model is studied based on an elasto-plastic single degree of freedom system (SDOF): such model implies less computational efforts, so it looks more adequate for the purposes related to the buildings design.
In questa tesi si analizza la risposta di piastre in calcestruzzo armato precompresso con cavi non aderenti soggette ad esplosioni. Analizzando due settori poco codificati nelle norme italiane, è necessario iniziare con una revisione della letteratura sugli argomenti. Il capitolo 1 è dedicato alla precompressione a cavi non aderenti: si accenna alle fasi di realizzazione e si analizzano gli aspetti legati al calcolo di queste strutture, che includono sia le perdite di precompressione (riferimento all’EC 2) che la tensione nei cavi allo stato limite ultimo. Quest’ultimo aspetto è di maggiore interesse per gli strutturisti, come si nota dalla quantità di formule sperimentali esistenti messe a confronto. Dopo aver evidenziato i vantaggi dei due tipi di precompressione (cavi aderenti e non) il capitolo 1 si conclude con un elenco di realizzazioni e di riferimenti normativi sulla precompressione non aderente. Il capitolo 2 si focalizza sulla modellazione delle esplosioni: partendo da una revisione della letteratura esistente, si classificano i fenomeni esplosivi e si presentano i principali modelli matematici per la descrizione del fenomeno, non perdendo di vista le necessarie approssimazioni effettuate. Questi modelli non possono non includere le modifiche delle curve sforzo-deformazione dei materiali soggetti a carichi esplosivi; in conclusione al capitolo si riportano i riferimenti normativi. Nel capitolo 3 si entra nel vivo della parte sperimentale: partendo dal progetto di un solaio della Bocconi di Milano, si descrive la modellazione del problema tramite il software ad elementi finiti Midas Gen e si simulano esplosioni di varia entità su questa struttura. Si ricavano quindi informazioni utili sui suoi punti deboli e sulla sua resistenza, sia in termini di pressione di picco e durata dell’esplosione, sia in rapporto ad un’uguale struttura con cavi aderenti. Nel capitolo 4 infine si studia un modello semplificato basato su un sistema ad un grado di libertà che fornisca dei risultati comparabili a quelli ottenuti nel capitolo 3 ma con un minore sforzo di calcolo, rendendolo quindi più adatto per gli scopi pratici della progettazione.
Resistenza alle esplosioni di piastre in calcestruzzo armato precompresso con cavi non aderenti. Analisi di un caso di studio : modello ad elementi finiti, metodo semplificato e confronto dei risultati
BAGNOLI, GIACOMO
2011/2012
Abstract
The aim of this work is to study the response of post tensioned unbonded concrete slabs subjected to blast loads. As Italian codes don’t contain enough information about these two topics, a literature review is necessary. Chapter 1 deals with post tensioned unbonded concrete: with a short description of the phases on site, it focuses on calculations for these structures, including prestressing loss (with reference to Eurocode 2) and the determination of cable’s force in the ultimate limit state. For the latter a great quantity of existing formulas, mainly based on experimental results, are compared. After a comparison between bonded and unbonded structures, the first chapter ends with a list of buildings realized with unbonded technology and with some reference to Italian and foreign building codes. Chapter 2 focuses on blast loads: starting from a literature review, blast phenomena are classified and mathematically described, underlining the approximations made. This chapter also presents strain-rate effects on concrete and steel (dynamic increase factors are defined). In chapter 3 the experimental part begins: a series of blast loads on a slab of the University Bocconi (in Milan) are modelled using the finite elements software Midas Gen: the results obtained give important information about slab’s weak points and its resistance, both in term of peak pressure and impulse and in comparison with an equivalent slab with bonded cables. Finally, in the chapter 4, according to the results in chapter 3, a simplified model is studied based on an elasto-plastic single degree of freedom system (SDOF): such model implies less computational efforts, so it looks more adequate for the purposes related to the buildings design.File | Dimensione | Formato | |
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