Modelación Numérica de Columna de Acero para su Respuesta a una carga explosiva de gran tamaño utilizando el enfoque CEL-FEM

Últimamente ha habido una gran preocupación sobre la protección de las infraestructuras contra eventos extremos, específicamente detonaciones explosivas. El diseño estructural tradicional se centra fundamentalmente en tener en cuenta la gravedad de los eventos sísmicos y las presiones o cargas del viento sobre la estructura como factores más importantes a considerar. Actualmente el aumento de los ataques subversivos ha extendido el enfoque a las cargas de explosiones y su impacto en las infraestructuras. Las explosiones superficiales no confinadas son un tipo común de ataque terrorista que ocurre fuera de edificios. Ha requerido una mayor comprensión de los efectos que estas explosiones suelen tener en las estructuras. Por eso se creó un modelo numérico en Abaqus para una columna de acero de 2,41 m de longitud y con un W150x24 de sección transversal. Luego el modelo fue sometido a una potente explosión equivalente a 100 kg-TNT, distante a 10,30m. Se usó un enfoque euleriano-lagrangiano con el método de elementos finitos.


Abstract

In the past few decades, there has been a growing public concern regarding the protection of infrastructures against extreme events, specifically explosive detonations. Traditional structural design has predominantly focused on accounting for gravity, seismic, and wind loads as the primary factors to consider.

The rise in subversive attacks has led to a heightened focus on blast load and its impact on infrastructures. Unconfined, surface explosions are a common type of terrorist attack that occurs outside of buildings. This has necessitated a greater understanding of the effects these explosions can have on structures. A comprehensive numerical model was created in Abaqus for a steel column measuring 2.41m in length and having a W150x24 cross-section. The model was then subjected to a powerful explosion equivalent to 100kg-TNT, with a standoff distance of 10.30m.

To achieve this, an Eulerian-Lagrangian approach coupled with the Finite-element method (CEL-FEM) was employed. A thorough investigation was conducted by modifying the explosion’s altitude (i.e., blast height), and the subsequent dynamic responses were analyzed and discussed. The outcomes of this investigation significantly enhance our comprehension of how steel columns respond when subjected to intense explosive forces.

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