CHƯƠNG 1.1 Giói thiệu Nghiên cứu các công trinh chịu tải trọng nỏ là lĩnh vực ngày càng nhận dược nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Các lình vực nghiên cứu cũng rất da dạng như: nghiên cứu kha năng chịu dâm xuyên của kết cấu khi chịu tác dộng của bom dạn. nghiên cứu khá năng chịu va chạm và chong sụp do của công trinh, nghicn cứu ứng xử dộng của kết cấu. Trong thực tiễn xây dựng công trình và các ngành kỹ thuật, các dạng kết cấu nối trên mặt đất thường gặp như kết câu khung bê tông cốt thóp, tường chắn (tấm) bê tòng cốt thép.
các loại kết cấu tiếp xúc với môi trường biến dạng cũng đang dược xây dựng. Các kết câu này có thê tựa lên bề mặt mòi trirờng: mặt dường, sân bay. và công trình trọng lực vv. hoặc nàm sâu trong lòng đất như hằm ngầm, ống nước (Hình 1.
hay ngập một phần trong nền: móng khối, móng cọc của các công trình vv. Kết cấu sân bay 2 Dưới tác dụng cùa tai trọng, trạng thái chuyển vị. ứng suất và biến dạng cùa công trình và nen ánh hường qua lại và phụ thuộc lần nhau. Công trình hầm ngầm chịu tái nồ Với việc xuất hiện ngày càng nhiều các công trình nghiên cứu vồ kết cấu chịu tái trọng nỗ dã mờ ra một cái nhìn toàn diện hơn về đặc tinh của thuốc nô.
tính chât của vụ nồ. sự biến thiên của sóng nồ. tác dộng của áp lực nổ doi vói môi trường xung quanh và ứng xử cua các kết cấu nằm trong phạm vi ảnh hưởng của sóng nô. Trong một phạm vi nhất dinh.
dối với những loại vũ khí thông thường, ngoài sự ánh hưởng cùa sóng nổ thì người la còn phải xét lới sự ánh hường của va chạm giữa sán phẩm nổ với kết cấu. Chính sự va chạm này đã gián liếp làm sụp đổ hoặc nứt vỡ công trinh. Với những loại vũ khí có tính chất dặc biệt như vũ khí hạt nhân, vũ khí nguyên lư. thi ngoài những yếu tố trên còn phải xét đến ảnh hưởng của bức xạ nhiệt, vì khi xảy ra một vụ nồ hạt nhân sẽ dẫn đến sự giải thoát một năng lượng khổng lồ (năng lượng dược đo bằng kiloton hoặc megaton lương đương với hàng nghìn và hàng triệu lấn thuốc nổ TNT).
năng lượng này dược thoát ra từ bon dạng: áp lực (40-60% tống năng lượng), bức xạ nhiệt (30-50% tổng năng lượng), bức xạ ion (5% tống năng lượng), và bức xạ dư (bụi phóng xạ) (5-10% tống năng lượng). hiệu ứng quan trọng nhất cùa vũ khí hạt nhân là áp lực và bức xạ nhiệt. Với lượng bức xạ nhiệt dó. mọi vật thố nam trong phạm vi ánh hưởng của vụ nô đều có thê bị phá húy.
việc nghiên cứu ban chất và ánh hưởng của vụ nô sẽ giúp ích rất nhiều cho việc thiết kế và xây dựng những kết cấu có khả năng chịu tác dộng của sóng nò. Dặc biệt ngày nay van đề an ninh của các quốc gia dang trờ thành mối quan lâm hàng dầu. khi chu nghĩa ly khai xuất hiện ở nhiều quốc gia. sự doi dầu thù dịch giữa các thành phần do sự khác biệt về sac tộc.
tôn giáo ngày càng sâu sac. từ dó xuất hiện những nhóm khùng bố có lư tường cực đoan, thường xuyên lô chức các cuộc đánh bom cám tư (Hình 1. Bên cạnh dó van đề tranh chấp chu quyền giữa các quốc gia láng giềng cũng dẫn tói nguy cơ xung dột vũ trang, lạo ra một cuộc chiến tranh quy mô nhó. và dự báo xu hướng này vần sẽ xảy ra trong những năm lới.
Dó là nơi mà bom dạn sẽ phá hoại các công trình, gây ra sự đổ nát và thương vong chơ con người (I linh 1. 1 liên trường vụ đánh bom cám tử Khi chiến tranh xảy ra. mục ticu đánh phá trước hết sẽ là các còng trình có ý nghĩa chiến lược như sân bay. ben cáng, hoặc các trục dường cơ dộng chính.
làm lê liệt hệ thống giao thông, nham ngăn cán hoặc làm hạn che việc di chuyển lực lượng, vù khí trang bị kỹ thuật của đối phương đen vị trí chiến dấư. dể lạo ra một 4 kết qua có lợi trêu chiến trường. Ket qua là các công trình này thường bị phá hoại nặng nè (Hình 1. Xung đột vũ trang giữa các quốc gia.
vùng lãnh thô Vì vậy. việc nghiên cứu ánh hưởng của các kct cấu dưới tác dụng cùa tái trọng nồ để nâng cao kha năng chịu lực cùa công trình, phục vụ cho an ninh và quôc phòng càng trớ nên cần thiết. Sự ổn định cùa công trình cũng dong nghĩa vói việc làm giam anh hường hoặc hạn chế những thiệt hại cho các công trình dưới lác dộng cua sóng nổ. báo vệ các trang bị kỹ thuật và tính mạng cùa con người.
Ánh hường vụ nổ tới nen dường 5 Ngày nay, để phòng tránh có hiệu quả các ỉoại bom đạn, nhiều quốc gia đã chú trọng nghiên cứu, xây dựng những công trình quốc phòng mang tính chiến lược, nhằm mục đích che dấu, bảo vệ lực lượng và vũ khí trang bị trước sức phá hoại của bom đạn. Các công trình đã được tính tới khả năng chịu va chạm và chống sụp đổ đối với một số loại bom đạn nhất định. Tuy nhiên, do bị chi phối về vấn đề kinh tế (xây dựng công trình chịu tải trọng nổ đỏi hỏi kích thước kết cấu lớn, khói lượng nhiều, thiết kế phức tạp.) nên việc xây dựng và nghiên cứu mới chỉ tập trung vào những công trình ngầm nằm sâu trong lòng đất (mục đích nhằm lợi dụng lớp bảo vệ a trên mặt đất để làm giảm sự ảnh hường của sóng nổ, làm giảm kích thước và khối lượng của kết cấu). Tiềm lực và khả năng phòng thủ của đất nước sẽ vững vàng hơn nếu như các công trình quan trọng (sân bay, bến cảng.) cũng được quan tâm nghiên cứu và xây dựng một cách đúng mức.
Trong luận văn này, ứng xử của tấm dày trên nền đàn hồi chịu tải trọng sóng nổ sẽ được nghiên cứu. Đe phù họp với bài toán phân tích động lực học kết cấu và bảo đảm rằng bài toán sẽ cho kết quả tin cậy, luận văn sẽ chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số loại đạn phầo nhất định, với khoảng cách hợp lý để tránh sự phá hoại đột ngột của kết cấu (bài toán nghiên cứu khả năng chịu đâm xuyên và khả năng chống sụp của công trình). Và để đơn giàn cho quá trình tính toán, luận văn cũng sẽ bỏ qua ảnh hưởng của sản phẩm nổ đối với công trình xung quanh, chỉ xét sự ảnh hưởng của sóng xung kích đối với kết cấu công trình.2 Tình hình nghiên cứu 1.1 Các công trình nghiên cún ngoài nước Việc nghiên cứu về thuốc nổ và hiện tượng nổ đã được các nhà khoa học trên thế giới tiến hành từ rất lâu. Đe hiểu rõ về bản chất của hiện tượng nổ và những thông số có liên quan, các công trình nghiên cứu như: mô hình hóa áp lực nổ tác dụng lên vật thể và kết cấu đã được thực hiện bởi Smith (1994), Brode (1995), Henry ch (1979).
Các biểu thức đề nghị cho áp suất đỉnh tĩnh lớn nhất, cho phép dự đoán trước và thực hiện với khoảng cách nổ và tải trọng nổ bất kỳ được biểu diễn dưới dạng thuốc nổ TNT tương đương. Áp suất phản xạ đỉnh do sự tương tác giữa 6 sóng nổ với bề mặt mục tiêu (tác động tĩnh), cũng được mô hình hóa bởi Smith (1994) (được trích dẫn bởi Nguyễn Trọng Phước và Trần Minh Thi (2011) [14]). Tiếp theo đó, Remennikov (2003) [17] đã sử dụng một số phương pháp phân tích có sẵn để dự đoán tải từ một vụ nổ đối với các tòa nhà trong khu vực đô thị. Bằng cách mô phỏng trong AƯTODYN, một tấm 3D đã được phân tích để khảo sát sự ảnh hưởng của khoảng cách từ chất nổ đến tấm.
Lam và đồng nghiệp (2004) [6] tiếp tục ứng dụng và phát triển các kiến thức hiện có để mô hình hóa áp lực vụ nổ và mô tả chi tiết sự thay đổi của áp lực nổ theo thời gian. Dựa trên việc nghiên cứu tấm bê * tông cốt thép chữ nhật thông qua phân tích động lực học tuyến tính một bậc tự do, bài báo tập trung nghiên cứu các tham số liên quan đến lịch sử thời gian của mô hình tường cantilevered đơn giản, dựa trên hàm áp lực được xác định trước để nghiên cứu các xu hướng cơ bản. Một đóng góp quan trọng từ nghiên cứu này là việc xác định các mối quan hệ trực tiếp giữa “thời gian góc” và “thời gian giải phóng” cho vụ nổ. Remennikov và Rose (2005) [18] đã sử dụng nhiều phương pháp để dự đoán chính xác về tác động của tải trọng nổ lên cấu trúc liền kề trên một tòa nhà ở địa hình đô thị.
Tải trọng nổ tác động lên cấu trúc thường được đánh giá bằng cách sử dụng các mối quan hệ thực nghiệm. Trong thực tế, tải trọng nổ thực có thể giảm do sự che chắn của các tòa nhà khác, hoặc cũng có thể tăng do sự hiện diện của các tòa nhà khác trong vùng lân cận. Kết quả của mô phỏng số được trình bày trong nghiên cứu này đã chứng minh tầm quan trọng của việc giải thích cho các cấu trúc lân cận khi xác định tải trọng nổ trên các tòa nhà. Để trình bày một cái nhìn tổng quan toàn diện về tác động của vụ nổ lên kết cấu, Ngo và các tác giả (2007) [11] đã giải thích về bản chất của vụ nổ và cơ chế của sóng nổ trong không khí.
Bài báo này cũng giới thiệu các phương pháp khác nhau để ước tính tải trọng cùa các vụ nổ và phản ứng của kết cấu khi chịu tải nổ. Tavakoli và Kiakojouri (2012) [19] đã tiến hành kiểm tra phản ứng động lực học của các tấm thép cứng chịu tải trọng nổ phân bố đều bằng cách sử dụng kết quả phần tử hữu hạn Abaqus. Mục tiêu chính của nghiên cứu này là để xác định phản ứng động lực học và xem xét ảnh hưởng cùa các tấm làm cứng. Một số thông số, 7 chẳng hạn như điều kiện biên, lưới phụ thuộc và tốc độ biến dạng, đã được xem xét trong nghiên cứu này.
Đặc biệt nhấn mạnh tập trung vào việc đánh giá sự di chuyển điểm giữa và năng lượng của các mô hình, các kỹ thuật mô hình được mô tả chi tiết. Kết quà số trong bài báo cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về tác động của các cấu hình tăng cứng trên các phản ứng động lực học phi tuyến của các tấm làm cứng chịu tải trọng nổ đều.