Pressure--impulse diagrams for RC and FRC circular plates under blast loads

Abstract

In this work, simplified models for the dynamic analysis of traditional reinforced concrete (RC) and fibre-reinforced concrete (FRC) circular plates under blast loads are proposed. The cases of plates simply supported or resting on Winkler-type soil are studied. The two cases under study intend to provide a simplified tool for predicting the response respectively for specimens subjected to blast pressure wave inside shock-tube facilities and for slabs on ground under blast loads. The second case also represents the loading conditions inside a new shock-tube facility specifically intended for the investigation of underground tunnel lining subjected to blast loads. The aim of this work is the pressure--impulse diagrams derivations for circular plates with several material characteristics, radius/thickness ratio and Winkler’s constant.

Des modèles simplifiés sont proposés dans cet article pour étudier le comportement dynamique de plaques circulaires en béton armé renforcées, soit de façon traditionnelle soit par des fibres, lorsqu’elles sont soumises à des ondes de choc. Deux types de supports sont considérés pour les plaques: un support simple et un support qui reproduit la réaction d’un sol avec un modèle du type Winkler. Ces modèles sont des outils simplifiés pour prédire les réponses de maquettes soumises à une onde de pression à l’intérieur d’un tube à choc ou de plaques posées à même le sol et soumises à une onde de choc. Ce dernier cas représente les conditions de chargement obtenues dans un nouveau tube à choc spécialement conçu pour étudier le comportement du revêtement des tunnels souterrains soumis à des ondes de choc. L’objectif de ce papier est de présenter les diagrammes pression--impulsion de plaques circulaires, pour différents rapports rayon/épaisseur et constantes de Winkler.

Keywords:

• blast loadings
• pressure–impulse diagrams
• circular plates
• SDOF systems

Mots-clés:

• ondes de choc
• diagrammes pression–impulsion
• plaques circulaires
• système à un degré de liberté

Acknowledgements

The contribution of Marco Sutti and Luis Alejandro Gonzalez, who developed the numerical algorithms as a part of their M.Sc. thesis in Civil Engineering at Politecnico di Milano is gratefully acknowledged. The authors are grateful to Prof. Marco di Prisco for fruitful discussions.