Study of constructive solutions for the protection of brick masonry walls against explosive charges

Los muros de fábrica de ladrillo son uno de los elementos constructivos más extendidos en la edificación en todo el mundo ya que ofrecen una opción económica y satisfacen muchos requisitos de los edificios. Sin embargo, debido a la constitución frágil de estos elementos, pueden representar un peligro cuando se produce una explosión. Los daños en los muros de fábrica son una de las principales causas de lesiones y víctimas debido a los fragmentos que generan y que son lanzados a gran velocidad durante una explosión. Con el aumento de la amenaza terrorista en las últimas décadas y la evolución en el “modus operandi” de los atentados, cualquier edificio de uso civil puede convertirse en un objetivo. Por lo tanto, es esencial la búsqueda de soluciones que mejoren la resistencia de los muros de fábrica de ladrillo y, por lo tanto, la seguridad de sus ocupantes. Este estudio se centra en la búsqueda de soluciones de protección para los muros de fábrica de ladrillo y en analizar su idoneidad para aumentar la protección de los muros frente a las cargas explosivas. Para ello, se seleccionan inicialmente tres soluciones de protección diferentes. El trabajo incluye el ensayo a escala real de 24 muros de ladrillo reforzados y no reforzados que aportan valiosos datos experimentales. El análisis de las soluciones de refuerzo se realiza mediante una evaluación del daño que incluye datos cualitativos y cuantitativos. Esta evaluación permite clasificar las soluciones de protección y comprobar la mejora de cada una de ellas en comparación con las demás y con el muro sin refuerzo. Además, se desarrolla la modelización numérica de los muros de fábrica de ladrillo y se demuestra que, mediante un enfoque de micro modelización detallada, a pesar de la complejidad del problema, dado el comportamiento frágil del material de base y el tipo de carga, es posible construir un modelo numérico que proporcione una buena aproximación al comportamiento observado de la estructura, y que pueda utilizarse para explorar situaciones para las que no se han realizado ensayos. ----------ABSTRACT---------- Brick masonry walls are one the most extended constructive elements used in building throughout the world. These constructive elements are widely used because they offer a cost-effective option and satisfy many buildings requirements. However, due to the brittle composition of these elements, they may represent a hazard when an explosion occurs. Damage to masonry walls is one of the main causes of injuries and casualties due to the high-speed debris launched during a blast event. With the rise of the terrorist threat in recent decades and the evolution in the way attacks are carried out, any civilian building can become a target. Therefore, the search for solutions that improve the strength of masonry walls and hence, the safety of their occupants is essential. This study is focused on the search for protective solutions for brick masonry walls and analyse their suitability to increase the protection of the walls against blast loading. For this purpose, three different protective solutions are initially selected. The work includes the full-scale testing of 24 reinforced and non-reinforced brick masonry walls which contribute valuable experimental data. The analysis of the reinforcement solutions is carried out by means of a damage assessment including qualitative and quantitative data. This evaluation allows to rank the protective solutions and to check the improvement of each one compared to the others and to the unreinforced wall. In addition, numerical modelling of the masonry walls is developed and proves that, using a detailed micro-model approach, despite the complexity of the problem, given the brittle behaviour of the basic material and the type of loading, it is possible to build a numerical model which provides a good approximation to the observed behaviour of the structure, and which can be used to explore situations for which no testing has been performed