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Investigadores/as Institucionales

Castedo, RicardoAutor (correspondencia)Santos, Anastasio PAutor o CoautorLopez, Lina MAutor o CoautorChiquito, MariaAutor o Coautor

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4 de septiembre de 2025
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Artículo
No

Response of full-scale RC beams to near-field blasts: a comparative study using FEM and SPH

Publicado en: International Journal of Structural Integrity. 16 (6): 1201-1224 - 2025-11-10 16(6), DOI: 10.1108/IJSI-04-2025-0112

Autores:

Prado Moreno, Angel; Castedo, Ricardo; Santos, Anastasio P; Alanon, Alejandro; Lopez, Lina M; Chiquito, Maria
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Afiliaciones

Univ Politecn Madrid, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Salamanca, Salamanca, Spain - Autor o Coautor

Resumen

PurposeThis paper aims to evaluate how different numerical parameters affect the accuracy and reliability of hybrid smoothed particle hydrodynamics-finite element method (SPH-FEM) simulations for the blast response of full-scale reinforced concrete beams.Design/methodology/approachA numerical study was conducted using LS-DYNA, combining the SPH method to model the explosive and the FEM for the reinforced concrete structure. 81 simulations were performed, varying SPH particle count (800,000; 1.6 million; 3.2 million), FEM mesh size (10, 15 and 20 mm) and concrete models (CSCM, RHT and K&C), across scaled distances ranging from 0.4 to 0.8 m/kg1/3. The results were validated against full-scale experimental data.FindingsThe study demonstrates that the structural response is non-linearly sensitive to both SPH and FEM parameters. Finer meshes tend to overpredict peak accelerations, as does a reduced number of SPH particles. Contrary to established practice, which advocates the use of a high number of SPH particles, this paper shows that such an approach is not universally valid and that optimal particle density depends on the FEM mesh size employed.Research limitations/implicationsThis paper focuses on a specific blast setup and geometry, so findings may have limited generalisability. Further research should cover other scaled distances.Practical implicationsThe paper provides valuable guidance for engineers and researchers using SPH-FEM methods in blast analysis, identifying optimal combinations of mesh size and SPH resolution.Originality/valueThis study addresses a gap in the literature regarding the combined effects of SPH and FEM discretisation parameters in blast simulations. Unlike previous works, this research systematically explores their interaction and impact on accuracy and efficiency, providing guidance for future SPH-FEM modelling.
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Palabras clave

BlastingConcrete beams and girdersConcrete buildingsConcrete simulationElement methodExplosionExplosivesLs-dynaMesh generationMesh sizeNear fieldsNumerical methodsNumerical modelsParticle size analysisPlateR.c beamsRc beamsReinforced concreteScaled distancesSimulationSmoothed particle hydrodynamicsSpSphStructural design

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista International Journal of Structural Integrity debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 41/179, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Multidisciplinary.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-04:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 1 (PlumX).
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Último Autor (CHIQUITO NIETO, MARIA).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido CASTEDO RUIZ, RICARDO.

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Objetivos del proyecto

Los objetivos perseguidos en esta aportación se centran en mejorar la comprensión y precisión de las simulaciones híbridas SPH-FEM para la respuesta a explosiones en vigas de hormigón armado a escala real. Se pretende analizar cómo diferentes parámetros numéricos, como el número de partículas SPH (800,000; 1.6 millones; 3.2 millones), el tamaño de la malla FEM (10, 15 y 20 mm) y los modelos de hormigón (CSCM, RHT y K&C), afectan la exactitud y fiabilidad de las simulaciones. Evaluar la sensibilidad no lineal de la respuesta estructural a estos parámetros. Determinar la relación óptima entre la densidad de partículas SPH y el tamaño de malla FEM para mejorar la predicción de aceleraciones máximas. Finalmente, validar los resultados mediante datos experimentales a escala real y proporcionar directrices para futuros análisis.
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Resultados más relevantes

Los resultados más relevantes del estudio se centran en la evaluación del impacto de parámetros numéricos en simulaciones híbridas SPH-FEM para la respuesta a explosiones en vigas de hormigón armado a escala real. En primer lugar, la respuesta estructural mostró una sensibilidad no lineal tanto a la cantidad de partículas SPH como al tamaño de la malla FEM. En segundo lugar, mallas más finas tienden a sobrestimar las aceleraciones máximas, al igual que una menor densidad de partículas SPH. En tercer lugar, se evidenció que la práctica habitual de utilizar un alto número de partículas SPH no es siempre válida; la densidad óptima depende del tamaño de la malla FEM empleado. Finalmente, los resultados fueron validados con datos experimentales a escala real, confirmando la fiabilidad del modelo.
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Reconocimientos ligados al ítem

This research has been carried out under the SEGTRANS project, funded by the Centre for Industrial Technological Development (CDTI, Government of Spain).
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