Simulación numérica de ensayos de impacto para aplicaciones en ingeniería civil

Abstract

En el cálculo de estructuras, nos centramos en las cargas que aparecen diariamente en el transcurso de la vida útil de nuestra estructura, las cuales simplificamos asumiéndolas como estáticas, o bien dinámicas si la estructura está sometida a cargas variables en un período corto de tiempo. No obstante, las estructuras civiles están expuestas a otros riesgos, las cargas de impacto. A pesar de su baja probabilidad de ocurrencia, debe de ser evaluado el riesgo de aparición en las mismas y el daño que producirían, que, potencialmente, puede ser catastrófico. Es el caso de explosiones en reactores nucleares, impactos de vehículos terrestres o marinos sobre pilas de puentes, atentados terroristas en edificaciones, etc. Para poder evaluar las cargas de impacto, existen métodos experimentales que permiten determinar la respuesta de los componentes y de las estructuras frente a estas cargas, realizados mediante unos ensayos reglados en la normativa americana MIL-S-901, con una maquinaria específica y acreditada por su gobierno. Este trabajo tiene por objetivo adaptar los ensayos realizados en vehículos marinos y aeroespaciales frente a cargas de impacto a estructuras civiles, replicando los resultados reales obtenidos en las máquinas MIL-S-901 empleando Shakers o excitadores dinámicos, los cuales son máquinas mucho más asequibles económicamente, transportables y fáciles de obtener.

(Extraido de la Introducción del trabajo)

In our daily basis in structures calculations, static loads are assumed, due to its occurrence factor in the lifetime of the structure, and less often dynamic loads if it is strictly necessary for the seismic activity of the zone or even the load of a high-speed train. However, the civil structures are exposed to another type of loads. This is the case of impact loads, which, depending on the vulnerability and risk associated to their rarely occurrence, may be catastrophic. Some of this impact loads shall come in the form of hydrogene explosions in a nuclear reactor, vehicle impact on the piles of a bridge, terrorist attacks in buildings, etc. There are a few experimental tests which allow us to evaluate the response of the components or the main structure with a shock impact. Those tests are mainly performed in the United States, where there is a normative behind them, the MIL-S-901. This document intends to simulate numerically the shock impact in the structures and the tests subject of interest. Moreover, in order to emulate the american tests with a low-cost machine, another test with Shakers is performed and furthermore adjusted.