Analisi di impatto balistico su lastre in cemento rinforzato mediante modellazione numerica esplicita e comparazione sperimentale

Strutture in calcestruzzo, posizionate in zone militari, devono essere pensate come soggette all'impatto potenziale di proiettili sparati contro di esse oppure di schegge provenienti da incidenti esplosivi. Queste strutture possono risultarne danneggiate perdendo la propria integrità, ma le persone al loro interno devono rimanere, per quanto possibile, illese. L'entità del danno dipende da una molteplicità di fattori quali la massa, la geometria, la velocità d’impatto, la traiettoria e le diverse proprietà del materiale del proiettile o frammento. Tale danno dipende anche dalle caratteristiche del materiale calcestruzzo e del rinforzo utilizzato per realizzate queste barriere. Al fine di analizzare la risposta della struttura ed ottimizzare i parametri costruttivi, sono state eseguite diverse simulazioni dinamiche esplicite. Per una corretta modellazione dell’impatto sono stati presi in considerazione sia il comportamento non lineare della frattura, sia gli effetti di progressiva erosione degli elementi finiti. I risultati numerici del danno locale sono discussi mediante confronto con i risultati sperimentali. Lo studio ha preso avvio riferendosi alle condizioni di prova previste dalle normative internazionali e ai tre principali calibri di armi in circolazione, ma è stato successivamente ampliato per investigare il comportamento di queste barriere in calcestruzzo nelle più interessanti ipotesi di operatività.

Concrete structures, positioned in military areas, must be thought as subject to the potential impact of bullets fired against them or of splinters from explosive accidents. These structures may result damaged, losing in that way its integrity, but the individuals in them should remain, as far as possible, unharmed. The level of the damage depends on a variety of factors such as the mass, geometry, the impact velocity, the trajectory and the different properties of the projectile or fragment material. But such damage also depends on the characteristics of the concrete and of the reinforcement material used to produce these barriers. In order to analyse the response of the structure and to optimize the design parameters, were performed various explicit dynamics simulations. For a correct modelling of the impact, it was taken in consideration both non-linear behaviour of the fracture and progressive erosion effects of the finite elements. The numerical results of the local damage are discussed by comparison with experimental results. The study began referring to the test conditions required by international regulations and the three main calibres of weapons in circulation and later expanded in to investigation of behaviour of these concrete barriers in the most interesting hypotheses of operation.