Blast analysis of railway masonry bridges

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Birhane, Tibebu Hunegn
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/17456
Resumo: Master’s Thesis Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions
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spelling Blast analysis of railway masonry bridges624.6624.012Master’s Thesis Structural Analysis of Monuments and Historical ConstructionsIn addition to threats from natural hazards, infrastructures have been suffered a lot from extreme loadings resulting from man-made hazards. These include impacts from fast moving projectiles, blasts and shocks resulting from explosions. These threats have been attributed to wars or terrorist activities. Studying the structural action effects from explosions is a subject of much actuality and considerable lack of expertise. Europe has never been so rich and safe, where the violent years of the first half of the 20th century lead to an unprecedented period of peace and stability. Despite the terrorist decades, e.g. connected to ETA and IRA, the attacks of Madrid (2004), London (2005) and worldwide (New York, Oklahoma, Mumbai) had a major psychological effect in the societies. The perception of a terrorist attack became a key issue for the European citizens and 79% of the citizens would like to see joint action of EU in fighting terrorism. Clearly, the understanding about the effect of blast loading in structures and their subsystems saves lives and reduces damage in infrastructures. Structural assesment of historic masonry bridges for actions from explosions require a detailed understanding of blast phenomena and the dynamic behaviour of the structural components at high strain rates. For this purpose, a comprehensive overview about explosions, the mechanism of blast and the emperical formulation of blast loads as applied to arch bridges are made. More over both quasistatic and dynamic behavior of a prototype arch was assesed both numerically and experimentaly. Hence with this aim, a scaled prototype single span stone masonry arch was designed and its quasistatic and high rate dynamic behaviour was assessed both experimentally and numerically. In order to investigate whether or not a dynamic enhancement existed at global level and to assess the energy absorbing capacity of the arch, it is necessary to predict the quasi-static force deformation capacity of a structure. This structural evaluation was carried out by displacement controlled experimental testing, simplified limit analysis using Ring software, and advanced non-linear FEA using DIANA. Finally the performance of the arch at high rate loading was investigated through experimental impact test and by non-linear explicit dynamic analysis using LS-DYNA (integrated with ANSYS). The numerical and experimental results have been calibrated and important parameters that influence the assessment of masonry stone arch bridges at high rate loading have been identified.Além das ameaças de desastres naturais, as infra-estruturas têm sofrido muito com cargas extremas resultantes ou causadas pelo homem. Estas incluem impactos do movimento de projécteis a alta velocidade, explosões e choques resultantes das explosões. Estas ameaças têm sido atribuídas às guerras ou actividades terroristas. Estudar os efeitos da acção estrutural das explosões é um tema de grande actualidade e com relativa falta de experiência. A Europa nunca foi tão rica e segura. Os violentos anos da primeira metade do século 20 levaram a um período sem precedentes de paz e estabilidade, apesar de marcado por actos de terrorismo, por exemplo, os ligados à ETA e ao IRA, os atentados de Madrid (2004), Londres (2005) e em todo o mundo (Nova York, Oklahoma, Bombaim), que tiveram um efeito psicológico significativo nas sociedades. A percepção de um ataque terrorista tornou-se uma questão fundamental para os cidadãos europeus e 79% dos cidadãos gostariam de ver uma acção conjunta da UE na luta contra o terrorismo. Claramente, o entendimento sobre o efeito da explosão de carga nas estruturas e seus subsistemas salva vidas e reduz os danos nas infra-estruturas. A análise estrutural de pontes de alvenaria histórica para as acções de explosões exigem uma compreensão detalhada do fenômeno da explosão e do comportamento dinâmico dos componentes estruturais quando sujeitos a deformações rápidas ou quase instântaneas. Para esse efeito, é dada uma visão abrangente sobre as explosões, o mecanismo de explosão e da formulação empírica de cargas de explosão quando aplicadas a pontes em arco. Adicionalemente o comportamento quasiestático e dinâmico de um arco protótipo foi analisado numérica e experimentalmente. Com este objectivo, um único protótipo em escala de um arco de alvenaria de pedra de um vão foi projectado e seu comportamento quase-estático e dinâmico a cargas de alta velocidade foi avaliado tanto experimental como numericamente. A fim de investigar se existe ou não um incremento no comportamento global do arco e para determinar a sua capacidade de absorção de energia, foi necessário prever a capacidade de deformação por apliacção de força de forma quasi-estática. Esta avaliação estrutural foi realizada por ensaio experimental com deslocamento controlado, análise limite simplificada cmo utilização do software Ring, e análise de elemtnos finitos não linear utilizando o software DIANA. Finalmente o desempenho do arco na apliacção de força em alta velociadde foi investigado através do teste de impacto experimental e análise não-linear dinâmica explícita usando o software LS-DYNA (integrado com o ANSYS). Os resultados numéricos e experimentais foram calibrados e parâmetros importantes que influenciam a avaliação de pontes de alvenaria de pedra em arcos nestas condições de carregamento foram identificados.Erasmus Mundus ProgrammeAdvanced masters in structural analysis of monuments and historical constructionsLourenço, Paulo B.Universidade do MinhoBirhane, Tibebu Hunegn20092009-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/17456enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:44:20Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/17456Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:42:00.659372Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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