Luận án – Nghiên cứu sụp đổ lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng nổ và đề xuất một số giải pháp kháng sập

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỤP ĐỔ LŨY TIẾN CỦA KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CHỊU TÁC DỤNG NỔ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG SẬP

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này nghiên cứu về hiện tượng sụp đổ lũy tiến (SĐLT) của khung bê tông cốt thép (BTCT) toàn khối khi chịu tác dụng của tải trọng nổ, một vấn đề cấp thiết do các công trình dân dụng và lưỡng dụng ngày càng phải đối mặt với các tác động bất thường. Mục tiêu chính của nghiên cứu là phân tích cơ sở lý thuyết, phát triển mô hình vật liệu và mô hình tính toán bằng phần mềm ABAQUS để mô phỏng sự phá hoại lũy tiến, đồng thời đề xuất các giải pháp kháng sập hiệu quả.

Nghiên cứu được thực hiện thông qua ba nhiệm vụ chính: thứ nhất, xây dựng cơ sở lý thuyết cho các mô hình vật liệu (Holmquist-Johnson-Cook cho bê tông, Johnson-Cook cho cốt thép, mô hình cho thuốc nổ TNT và không khí) và phương pháp phân tích động tường minh theo thời gian. Thứ hai, tiến hành các thí nghiệm thực tế tại phòng thí nghiệm và hiện trường trên các cấu kiện BTCT (tiết diện 0.2x0.2m, dài 1.5m) dưới tác dụng nổ tiếp xúc và nổ gần để xác định tham số vật liệu và hiệu chỉnh mô hình tính toán. Các kết quả thực nghiệm này đã được so sánh và xác nhận tính hợp lý với mô phỏng số. Thứ ba, phân tích sự sụp đổ lũy tiến của khung BTCT không gian (công trình 5 tầng nổi và 1 tầng hầm) dưới tác dụng nổ tiếp xúc và nổ gần, từ đó định lượng ảnh hưởng của các nhân tố và đề xuất các giải pháp kháng sập.

Ba giải pháp kháng sập được đề xuất bao gồm: bố trí thêm cột phụ, bọc thép cột bị phá hủy và bố trí tường chắn sóng nổ. Kết quả phân tích cho thấy các giải pháp này có hiệu quả tốt trong việc giảm đáng kể mức độ phá hủy và chống lại quá trình sụp đổ lũy tiến của kết cấu. Các phát hiện của luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, có thể được tham khảo để tính toán và thiết kế các công trình, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh quốc phòng, chịu tác dụng của tải trọng nổ.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
  • 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

  • 1.1 Tổng quan về sự sụp đổ lũy tiến của công trình
  • 1.2 Các giải pháp thiết kế kháng sập lũy tiến
  • 1.3 Các tiêu chuẩn và quy phạm
  • 1.4 Các phương pháp phân tích kháng sập lũy tiến của kết cấu
  • 1.5 Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LIỆU, MÔ HÌNH TÍNH TRONG MÔ PHỎNG SỐ PHÂN TÍCH SỤP ĐỖ LŨY TIẾN CỦA KẾT CẤU CHỊU TÁC DỤNG NỔ

  • 2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán trong bài toán nghiên cứu
    • 2.2.1 Vùng thuốc nổ
    • 2.2.2 Vùng gần tâm nổ
    • 2.2.3 Vùng không khí
    • 2.2.4 Vùng kết cấu công trình
  • 2.3 Phương pháp phân tích động tường minh theo thời gian
  • 2.4 Xây dựng mô hình vật liệu bài toán nghiên cứu
    • 2.4.1 Mô hình vật liệu bê tông
      • 2.4.1.1 Phương trình trạng thái
      • 2.4.1.2 Mô hình bền
      • 2.4.1.3 Mô hình phá hủy
      • 2.4.1.4 Tham số mô hình vật liệu bê tông
    • 2.4.2 Mô hình vật liệu thép
      • 2.4.2.1 Phương trình trạng thái
      • 2.4.2.2 Mô hình bền
      • 2.4.2.3 Mô hình phá hủy
      • 2.4.2.4 Tham số mô hình vật liệu thép
    • 2.4.3 Mô hình vật liệu nổ TNT
    • 2.4.4 Mô hình không khí
  • 2.5 Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ MÔ HÌNH VẬT LIỆU VÀ HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH TÍNH TRONG PHÂN TÍCH SỰ SỤP ĐỔ LŨY TIẾN CỦA CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG NỔ

  • 3.1 Xác định tham số mô hình vật liệu trong bài toán nghiên cứu
    • 3.1.1 Tham số mô hình vật liệu bê tông
    • 3.1.2 Tham số mô hình vật liệu thép
    • 3.1.3 Tham số mô hình vật liệu thuốc nổ TNT
    • 3.1.4 Tham số mô hình không khí
  • 3.2 Thử nghiệm nổ tại hiện trường và mô phỏng số để xác nhận mô hình vật liệu, hiệu chỉnh mô hình tính của bài toán nghiên cứu
  • 3.3 Mô phỏng số sự phá hủy cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác dụng nổ tiếp xúc và nổ gần
  • 3.4 Phân tích và so sánh kết quả trong trường hợp nổ tiếp xúc
  • 3.5 Phân tích và so sánh kết quả trong trường hợp nổ gần
  • 3.6 Kết luận của chương 3

• CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU SỤP ĐỔ LŨY TIẾN CỦA KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI CHỊU TÁC DỤNG NỔ VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG SẬP

  • 4.1 Đặt bài toán
    • 4.1.1 Mô hình hình học của bài toán nghiên cứu
    • 4.1.2 Mô hình vật liệu sử dụng trong bài toán nghiên cứu
    • 4.1.3 Các giải pháp gia cố kháng sập sử dụng trong bài toán nghiên cứu
    • 4.1.4 Các bài toán nghiên cứu
  • 4.2 Sự sụp đổ lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng của nổ tiếp xúc đặt tại cột A1 (Kịch bản 1)
  • 4.3. Sự sụp đổ lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng của nổ tiếp xúc đặt tại cột A3 (Kịch bản 2)
  • 4.4. Giải pháp thêm cột phụ để kháng sập lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng nổ tiếp xúc đặt tại cột A3
  • 4.5. Giải pháp bọc thép cột để kháng sập lũy tiến của khung bê tông cốt thép chịu tác dụng nổ tiếp xúc đặt tại cột A3
  • 4.6. Nghiên cứu sụp đổ lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng của nổ gần
  • 4.7. Giải pháp thêm cột phụ để kháng sập lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng của nổ gần
  • 4.8. Giải pháp bọc thép cột để kháng sập lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng của nổ gần
  • 4.9. Giải pháp tường chắn sóng để kháng sập lũy tiến của khung bê tông cốt thép toàn khối chịu tác dụng của nổ gần
  • 4.10. Kết luận của chương 4

• KẾT LUẬN

  • I. Các kết quả mới và chính của luận án
  • II. Phương hướng nghiên cứu tiếp theo