Luận án – Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng để giảm áp lực nổ lên kết cấu công trình.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU CÓ CẤU TRÚC LỖ RỖNG ĐỂ GIẢM ÁP LỰC NỔ LÊN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có cấu trúc lỗ rỗng để giảm áp lực nổ lên kết cấu công trình" tập trung giải quyết vấn đề giảm thiểu thiệt hại cho công trình trước tác động của các vụ nổ có chủ đích. Mục đích chính là nghiên cứu cơ chế ứng xử và khả năng hấp thụ năng lượng của vật liệu xốp khi chịu áp lực nổ, từ đó đề xuất giải pháp cấu tạo kết cấu bảo vệ hiệu quả.

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp lý thuyết, thực nghiệm (trong phòng thí nghiệm và hiện trường) và mô phỏng số tiên tiến bằng phần mềm LS-DYNA. Luận án đã làm rõ cơ chế hấp thụ năng lượng của vật liệu xốp, đặc biệt là các loại xốp cứng không phục hồi dưới tác động nén ép và xung kích tốc độ cao. Mô hình vật liệu MAT_CRUSHABLE_FOAM (MAT_63) đã được xác nhận phù hợp để mô phỏng vật liệu xốp, với các thông số được chuẩn hóa dựa trên dữ liệu thực nghiệm.

Luận án đã xây dựng và chuẩn hóa mô hình mô phỏng số đa vật liệu cho vụ nổ (gồm thuốc nổ, không khí, bê tông, cốt thép, vật liệu xốp) thông qua việc xác minh chéo với các thử nghiệm hiện trường. Kết quả cho thấy mô hình số có độ tin cậy cao, với sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm về các đặc trưng động học thường dưới 10%.

Trên cơ sở các kết quả chuẩn hóa, nghiên cứu đã đề xuất và khảo sát các giải pháp cấu tạo kết cấu bảo vệ sử dụng vật liệu xốp. Các cấu trúc bảo vệ bằng xốp XPS kết hợp tấm dàn lực thép đã chứng minh hiệu quả cao, giảm chuyển vị trên 70% và gia tốc trên 90% cho kết cấu bê tông cốt thép. Đặc biệt, cấu trúc bảo vệ nhiều lớp với lõi vật liệu có trọng lượng riêng lớn (như chì) giữa các lớp xốp làm tăng đáng kể hiệu quả giảm tải (giảm chuyển vị trên 40%, gia tốc trên 50%). Giải pháp phân nhỏ kết cấu bảo vệ cũng được chứng minh là khả thi và hiệu quả cho các công trình lớn. Ứng dụng cụ thể cho cấu kiện cột bê tông cốt thép đã cho thấy khả năng giảm chuyển vị, gia tốc và ứng suất đỉnh đáng kể.

Những đóng góp chính của luận án bao gồm việc xác định tính chất cơ học và khả năng hấp thụ năng lượng của vật liệu xốp, thiết lập phương thức mô phỏng và các khuyến cáo kỹ thuật, cùng với đề xuất giải pháp kết cấu bảo vệ thực tiễn và hiệu quả.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
• Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• Chương 2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁP LỰC CỦA VẬT LIỆU XỐP VÀ ỨNG DỤNG
• Chương 3 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG VÀ CHUẨN HÓA MÔ HÌNH MÔ PHỎNG SỐ
• Chương 4 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT CẤU BẢO VỆ BẰNG VẬT LIỆU XỐP GIẢM TÁC ĐỘNG CỦA ÁP LỰC NỔ
• KẾT LUẬN CHUNG