Response of ISO containers to a variety of dynamic loadings at different standoffs: Comparison of field experimentation and finite element modeling

Abstract

Intermodal cargo containers, such as the International Organization for Standardization (ISO) containers, are use in a daily basis for transportation of merchandize. The development of the intermodal cargo containers focused on versatility, and thus, their application has reached far beyond their initial intent. Presently, intermodal cargo containers can be converted into Life Support Areas and Tactical Operations Centers in contingency operations where the ease of relocation or modularity for reconfiguration is important. During contingency operations, transient, high intensity loadings such as blast pressures can be imposed on intermodal cargo containers. Therefore, to improve the protection of the personnel inside the containers, it is important to understand the effects of transient, high intensity loadings on containers. This research had four objectives: (1) characterize the effects of blast on modular relocatable buildings (MRLBs), (2) develop and validate a computational model, (3) optimize the internal finish of the container and (4) calculate the stiffness of the ISO containers based on a failure mode. Full-scale tests were conducted on the MRLBs to characterize the blast effects for two different configurations: (i) W-MRLB or wood stud and plywood construction and (ii) S-MRLB or steel stud and sheet metal-backed drywall construction. The numerical model was validated using the W-MRLB full-scale blast test and the composite wall stiffness was derived by the used of dynamic relaxation.

Los contenedores de cargas intermodales, tales como los de la Organización Internacional de Normalización (ISO), son utilizados diariamente para el transporte de mercancía. El desarrollo de estos se enfocó en la versatilidad y es por tal razón, que su aplicación ha llegado a tener un impacto más amplio de su intención inicial. En la actualidad, estos contenedores se pueden convertir en Áreas de Soporte Vital y Centros de Operaciones Tácticas en funciones de contingencia; donde la facilidad de reubicación o “modularity” para la reconfiguración es importante. Durante estas operacionesse pueden imponer cargas transitorias de alta intensidad, como las presiones generadas por una explosión en contenedores de carga intermodal. Por tanto, es relevante comprender los efectos de las cargas transitorias de alta intensidad. Para así, mejorar la protección del personal ubicado dentro de los contenedores. Esta investigación tenía 4 objetivos: (1) Caracterizar los efectos de las explosiones en edificios modulares reubicables (MRLBs), (2) desarrollar y validar un modelo computacional; (3) optimizar el acabado interno del contenedor, y (4) calcular la rigidez de los contenedores basado en un modo de falla. Para esto, se realizaron pruebas a gran escala en los MLRBs para caracterizar los efectos de explosión en dos configuraciones diferentes: (i) W-MRLB o construcción con paneles y madera dimensionada; y (ii) S-MRLB o construcción con postes metálicos y paneles de yeso reforzado con una placa metálica. En cuanto al modelo numérico, el mismo fue validado considerando la prueba de explosión a gran escala para el W-MRLB, y la rigidez de la pared compuesta se derivó aplicando relajación dinámica.