06/B224

Acciones extremas y daño estructural.
Extreme loads and structural damage.

Director: AMBROSINI, Ricardo Daniel
Correo Electrónico: dambrosini@uncu.edu.ar

Co-Director: CURADELLI, Raúl Oscar

Integrantes: AMANI, Marta; DE BORBON, Fernanda; TOTTER, Eduardo; VIDELA, Daniel; CANGELOSI, Claudio; ROJAS, Patricio; PITA, Martín; MONTORO, Abel; LUCCIONI, Bibiana María; BASSOTTI, Ricardo; NURICK, Gerald

Resumen Técnico: La respuesta dinámica de estructuras ante cargas tiempo-dependientes con diferentes contenido de frecuencias, define el diseño estructural en muchos casos y en particular de las estructuras económicamente más importantes. Actualmente, con frecuencia el proyectista de estructuras debe tener en cuenta en la etapa de diseño la posibilidad de ocurrencia de acciones dinámicas extremas, tales como explosiones, sismo y viento. Dichas cargas condicionan la tipología estructural a adoptar y los materiales a utilizar. Es por ello que, tanto la consideración realista de las acciones, la determinación del efecto de las acciones dinámicas sobre estructuras y suelos sometidos a cargas extremas como la adecuada simulación del comportamiento de los materiales, influyen significativamente en la economía y seguridad de las estructuras. Por otra parte, el daño estructural de cualquier tipo se manifiesta en el cambio de las propiedades dinámicas tales como modos y frecuencias naturales de vibración. En el caso de explosiones, los atentados en el World Trade Center y los realizados en nuestro país, que causaron serios daños y pérdida de vidas, demuestran que, ahora, en el caso de algunas estructuras civiles el diseñador puede necesitar considerar cargas provenientes de ataques deliberados o, eventualmente, de accidentes. Con respecto a sismo, teniendo nuestro país un 83 % de superficie en zonas de riesgo sísmico, resulta de importancia la consideración y análisis de los fenómenos físicos relacionados con la misma. En relación con el viento, es conocido que en los edificios de gran altura (más de 70 m) la carga que domina el diseño estructural es la carga de viento, mientras que en edificios de altura intermedia (entre 40 y 70 m) la carga dominante puede ser sismo o viento dependiendo de diversos factores. Por otro lado, la propuesta de técnicas de de refuerzo y el diseño de dispositivos de control permiten disminuir la probabilidad de falla de estructuras dañadas o con deficiencias en su diseño original. Este proyecto tiene como objetivo principal la determinación de la respuesta de estructuras y suelos sometidos a acciones extremas y la propuesta de métodos de evaluación y mitigación del daño estructural generado por las mismas. El proyecto está compuesto por las siguientes líneas de trabajo: a) Acciones extremas (explosiones, sismo y viento) y respuesta estructural b) Daño estructural c) Control de vibraciones y refuerzo estructural. La metodología empleada será teórico-numérica-experimental. Por una parte se desarrollarán modelos teórico-numéricos, los cuales serán validados a través de ensayos experimentales en mesa vibratoria en modelos a escala y en estructuras reales. Por otra parte, los ensayos serán de utilidad para la comprensión global de los mecanismos físicos de los fenómenos en consideración.

Summary: The structural design is generally defined, in several cases but particularly in relevant structures, by dynamic response to time-dependent loading with different frequency content. Moreover, the structural typology and design are generally defined by extreme dynamic loading, like explosions, earthquakes and wind. For this reason, designers must consider this type of loads more frequently nowadays. Then, more security and economy of the structures it is expected by a more realistic consideration of these actions, as well as the right simulation of material behaviour. On the other hand, a technique for damage assessment is that based in the proved physical fact that the dynamic properties of a system, like natural frequencies, modes of vibration and modal damping, are modified by the existence of damage. Blasting loads have come into attention in recent years due to the great number of accidental or intentional events, such as the World Trade Center attacks, that affected important structures and caused loose of lives, all over the world, clearly indicating that the issue is relevant for purposes of structural design and reliability analysis. In connection with the seismic load, Argentina Republic has 83 % of its territory with seismic risk and, on the other hand, this action is one of the more critical loads that affect the structures. According to this, it is very important the analysis of the physical phenomena related with earthquakes. Related to wind loading, which is the design load in case of tall buildings (over 70 m), meanwhile in intermediate buildings (40-70 m tall) the design load may be seism or wind depending to several causes. Finally, the failure or collapse probability of damaged or defectives structures, could be substantially reduced with different reinforcement techniques or, alternatively, vibration control devices. The main objective of this project is the determination of the effects of extreme dynamic loading (blast, seismic and wind loads) on structures and soils and the proposal of methods and techniques to evaluate and mitigate the structural damage generated by these extreme loads. The project has three research lines: a) Extreme loads (explosions, earthquakes and wind) and structural response b) Structural damage c) Vibration control and structural reinforcement. A theoretical-numerical-experimental methodology will be used. First, theoretical-numerical models will be developed and validated by means of experimental tests in a shaking table for scale models and tests in real structures. On the other hand, experimental tests will be useful to understand the physical behavior of the phenomena under consideration.