Shear-type failure of concrete structural elements under blast and impact
Tid: To 2026-02-19 kl 10.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/68178082207
Språk: Engelska
Ämnesområde: Byggvetenskap, Betongbyggnad
Respondent: Viktor Peterson , Betongbyggnad
Opponent: Professor Samuel Rigby, School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering, University of Sheffield
Handledare: Professor Anders Ansell, Betongbyggnad; Docent Mikael Hallgren, Betongbyggnad, Tyréns; Dr. Andreas Sjölander, Betongbyggnad
QC 20250119
Abstract
Civila och fortifikatoriska konstruktioner utgörs i stor utsträckning av armerad betong. Armerad betong ger massa, robusthet och redundans samtidigt som den är kostnadseffektiv. När en lämplig armeringsutformning används och böjning dominerar uppvisar dessa element en hög energiupptagningsförmåga. Detta är nödvändigt för att motstå dynamiska laster med hög intensitet, såsom kollisioner, splitter och luftstötvågor. Böjdominerade skador resulterar i ett flertal vida sprickor, där energi tas upp genom plastiska deformationer i armeringen. Skjuvbrott kännetecknas i stället av att energiupptaget lokaliseras till en enskild dominerande spricka, där sprickbildning och friktion upptar merparten av energin. Att undvika skjuvbrott är därför centralt vid dimensionering av betongkonstruktioner utsatta för högintensiva dynamiska laster.
I denna avhandling undersöks de parametrar som styr energiupptagningsförmågan hos armerade betongkonstruktioner. Experimentella och numeriska studier presenteras vilka behandlar skjuvbrottsmekanismer, styrande parametrar, skillnader mellan statiska och dynamiska skjuvbrott, åtgärdsstrategier samt prediktionsmodeller. Fallviktsförsök på balkar genomfördes i laboratorium och registrerades med höghastighetskameror för detaljerade studier av skjuvbrottsmekanismernas utveckling. Därefter utfördes stöttubsförsök på armerade betongväggpaneler för att undersöka responsen vid luftstötvågsbelastning.
Forskningsarbetet bidrar med nya insikter om dynamiska skjuvbrott i armerade betongkonstruktioner. Olika typer av skjuvbrott framprovocerades, och deras mekanismer samt styrande faktorer karakteriserades. En central del av arbetet var jämförelsen mellan statiska och dynamiska skjuvbrott. Resultaten visar att stora trycksträvkrafter dominerar i ett tidigt skede vid dynamisk belastning, den så kallade transienta fasen, vilket ger avsevärt större stödreaktioner jämfört med statiska referensförsök. När deformationen ökar och belastningen avtar inträder en kvasi-statisk fas, där den dynamiska och statiska responsen uppvisar liknande brottkrafter och deformationer. För brott som inträffar i denna kvasi-statiska fas visar resultaten att statiska skjuvkapacitetsmodeller kan användas vid dynamisk belastning. Arbetet ger även rekommendationer för responsmodeller samt nya metoder baserade på de experimentella resultaten.