hrvatski

Djelovanje eksplozija na nadvožnjake

Terorističke aktivnosti postaju sve veći problem svih zemalja svijeta, posebno onih koje su članice NATO-a i iako Hrvatska do sada nije bila izložena terorističkim napadima, svojim vojnim angažmanom u mirovnim misijama lako može postati jedna od meta. S obzirom na to da je osnovno oružje prilikom takvih napada eksploziv, realnost situacije dodatno je naglašena s dostupnosti informacija o izradi eksplozivnih naprava, relativnoj lakoći njihove izrade te njihovoj kompaktnosti i prenosivosti. Jedna od mogućih meta spomenutih napada su mostovi, koji su važne infrastrukturne građevine i čije uništenje može imati za posljedicu odsijecanje važnih strateških točaka i visok broj ljudskih žrtava. Takva mogućnost primorava inženjere da prilikom projektiranja pokušaju uzeti u obzir opasnost izlaganja mosta snažnom opterećenju uzrokovanom eksplozijom no za takvo što je prvo nužno podrobnije proučiti učinke eksplozija na mosnu konstrukciju. Budući da su eksperimentalna istraživanja djelovanja eksplozija na konstrukcije složena i skupa, ali i vrlo opasna, proučavanje problema djelovanja eksplozija na mostove u širem razmjeru omogućeno je tek s razvojem numeričkih programskih paketa koji mogu s određenom pouzdanošću simulirati djelovanje eksplozije na složene konstrukcijske tvorevine sa također složenim ponašanjem i međudjelovanjima unutar elemenata. Osim toga, tek s računalima koja mogu obraditi velike količine podataka pri takvim simulacijama omogućeno je u racionalnom vremenu osigurati dostatno prihvatljive rezultate. Uzimajući u obzir da djelovanje eksplozija na mostove nije dostatno proučeno te mogućnosti i nedostatke numeričkih analiza djelovanja eksplozija, za cilj disertacije uzeto je: proučavanje utjecaja parametara eksplozije na numeričke rezultate ; obrada, kalibracija i prijedlozi za odabir kontaktnih elemenata za modeliranje mosta ; proučavanje i odabir modela ponašanja materijala – zrak, beton, čelik, elastomerni ležaj – na rezultate ; optimizacija veličine konačnog elementa zraka i materijala mosta te vremenskog koraka pri proučavanju djelovanja eksplozije ; proučavanje djelovanja valne fronte na konstrukciju različitih oblika poprečnog presjeka mosta i rješenja upornjaka. Naglasak disertacije je stavljen na proučavanje djelovanja tri različite količine eksploziva ispod nenadziranog mosta, tako da je pretpostavljeno kako nagib nasipa te oblik rasponskog sklopa bitno utječu na ponašanje mosta. Analizirani su pločasti poprečni presjeci nadvožnjaka s dva različita oblika podgleda: ravni i zaobljeni, te je uz oblik poprečnog presjeka rasponskog sklopa, varirana i vrsta upornjaka: masivni upornjak s vertikalnim zidom (Tip 1) te olakšani upornjak s propuštenim nasipom, nagiba 1:1, 5 (Tip 2). Pri tome je usvojeno da su nadvožnjaci izvedeni od armiranog betona kojemu je u simulaciji omogućeno raspucavanje i drobljenje, interakcija između armature i betona te promjena karakteristika u ovisnosti o brzini nanošenja opterećenja. Dakle korišteni su zakoni ponašanja materijala koji omogućavaju nelinearno modeliranje ovisno o brzini deformacije i lokalnom oštećenju (jednadžbe stanja). Uporabom odabranih materijalnih karakteristika za elemente nadvožnjaka simulirani su nastanak i širenje oštećenja kroz ukupno trajanje djelovanja eksplozije, što je omogućilo procjenu stanja nadvožnjaka nakon prestanka djelovanja valne fronte. Osim toga, simulacije su omogućile zaključak o da veličina konačnog elementa zraka znatno utječe na veličinu tlaka vala eksplozije na konstrukciju, te da oblik oslonca (vertikalni zid upornjaka ili propušteni kosi nasip) nemaju kritični utjecaj na veličinu tlaka uzrokovanog detonacijom eksplozivne naprave, budući da se većina oštećenja razvije u početnim trenutcima djelovanja eksplozije, a ne nakon refleksije od susjednih elemenata. Daljnji rad treba usmjeriti prema eksperimentalnim istraživanjima kojima bi se utvrdile stvarne vrijednosti tlakova na konstrukciju te prema njima kalibrirali postojeći numerički modeli. Kalibracija se prvenstveno odnosi na veličinu mreže konačnog elementa samih betonskih komponenti te okolnog zraka kroz koji prolazi valna fronta eksplozije.

nadvožnjaci; eksplozija; val eksplozije; numeričko modeliranje; mreža konačnih elemenata; oštećenje

nije evidentirano