Response on reinforced concrete structural elements to ballistic impact and contact detonations
Authors: Αθανασίου Ευαγγελία 
Published: July 2024

Αν και έχουν πραγματοποιηθεί σημαντικές ερευνητικές εργασίες, έχει διεξαχθεί περιορισμένη έρευνα για τη διερεύνηση της λεπτομερούς απόκρισης των δομικών στοιχείων από οπλισμένο σκυρόδεμα υπό συμβάντα έκρηξης σε επαφή. Επιπλέον, υπάρχει έλλειψη βιβλιογραφίας όταν το συμβάν εξ επαφής έκρηξης συνδυάζεται με βαλλιστική πρόσκρουση μαλακού βλήματος. Έτσι, ο συγγραφέας θα αξιολογήσει λεπτομερώς την απόκριση των πλακών από οπλισμένο σκυρόδεμα υπό έκρηξη επαφής όσον αφορά τις πιέσεις, τις ωθήσεις, τα ισοζύγια ενέργειας, την κινηματική απόκριση και τον ρόλο των ράβδων οπλισμού, καθώς αυτά τα ευρήματα δεν έχουν αντιμετωπιστεί σε προηγούμενες ερευνητικές μελέτες. Επίσης, ο συγγραφέας θα αξιολογήσει την απόκριση ενός τοίχου από οπλισμένο σκυρόδεμα, όσον αφορά τις ίδιες παραμέτρους, υπό την επίδραση ενός βλήματος HESH που όχι μόνο προσκρούει στον στόχο αλλά εκρήγνυται εξ επαφής όταν αγγίζει την επιφάνεια του δομικού στοιχείου. Αυτό το συγκεκριμένο βλήμα υπάρχει αυτή τη στιγμή στην αγορά και συμπεριφέρεται διαφορετικά από τα κανονικά βλήματα που αποτελούνται από ένα μόνο υλικό. Δεδομένου ότι η βιβλιογραφία δεν μπορεί να μας παρέχει πληροφορίες σχετικά με αυτό το θέμα, η παρούσα εργασία αποτελεί μια μοναδική επιστημονική συμβολή. Συνεπώς, αυτή η διδακτορική διατριβή που επικεντρώνεται στα προαναφερθέντα ελλείποντα στοιχεία, θα στοχεύσει στην ανάπτυξη ενός τρισδιάστατου μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων που είναι ικανό να αναπαράγει με ρεαλιστικό τρόπο την απόκριση του σκυροδέματος υπό αυτές τις συγκεκριμένες συνθήκες. Το αριθμητικό εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για τις ανάγκες της παρούσας μελέτης είναι το εμπορικό πακέτο λογισμικού ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων LS-DYNA, καθώς έχει αποδειχθεί πολύ αποδοτικό στην αντιμετώπιση συνθηκών υψηλής δυναμικής φόρτισης. Για να καλυφθούν ικανοποιητικά οι κύριοι στόχοι, πραγματοποιήθηκαν εξερευνήσεις σε σχέση με τον αρχικό στόχο. Ο σκοπός τους ήταν να:- Επαληθεύσουν τη χρήση της προσέγγισης Multi-Material-Arbitrary-Lagrangian-Eulerian (MMALE) στην κοντινή περιοχή μέσω σύγκρισης με την εντελώς Lagrangian προσέγγιση Load-Blast-Enhanced (LBE).- Επικυρώσουν την αποδοτικότητα του αριθμητικού μοντέλου μαζί με την επιλογή του υλικού σύστασης Winfrith Concrete, με πειραματικά αποτελέσματα. Τα πειραματικά δεδομένα λήφθηκαν από δοκιμές σε ανοικτό χώρο που πραγματοποιήθηκαν από ερευνητές στην Βασιλική Στρατιωτική Ακαδημία του Βελγίου. Αυτή η επικύρωση αξιολογείται μέσω της μετρημένης διαμέτρου της τοπικής ζώνης ζημιάς. Ένας άλλος στόχος είναι να εξεταστεί η εξέλιξη της ζημιάς και στα δύο σενάρια φόρτισης.- Αξιολογήσουν την επίδραση της μάζας του εκρηκτικού (C4) στις πιέσεις, τις ωθήσεις και τα ισοζύγια ενέργειας. Επίσης, να διερευνήσουν την κινηματική απόκριση των πλακών από οπλισμένο σκυρόδεμα και τον δομικό ρόλο των ράβδων οπλισμού. Επιπλέον, να προτείνουν καμπύλες προσαρμογής όπου είναι δυνατόν.- Αξιολογήσουν την απόκριση των τοίχων από οπλισμένο σκυρόδεμα υπό την συνδυασμένη επίδραση της ταχύτητας πρόσκρουσης (τερματική βαλλιστική) και της εξ επαφής έκρηξης που προκαλείται από ένα βλήμα High Explosive Squash Head (HESH), όσον αφορά τις προηγούμενες παραμέτρους. Με άλλα λόγια, να διερευνήσουν το κυρίαρχο γεγονός όταν η έκρηξη και η βαλλιστική πρόσκρουση δρουν ταυτόχρονα. Να εξετάσουν επίσης την επίδραση της αυξανόμενης κινητικής ενέργειας στην εξέλιξη της ζημιάς.