Nghiên cứu chấn sụp của tấm bê tông cốt thép dưới tác dụng của tải trọng nổ gần và đề xuất một số giải pháp chống sụp

Từ khóa:

chấn sụp
chống sụp
nổ gần
phá hủy bê tông cốt thép
mô hình Holmquist-Johnson-Cook
mô hình Johnson-Cook.

Tóm tắt:

Trong lĩnh vực công trình Quốc phòng, kết cấu hầu hết được làm từ thép hoặc bê tông cốt thép. Dưới tác dụng của các loại tải trọng, đặc biệt tải trọng động do tác dụng nổ của bom đạn, kết cấu bị phá hoại cục bộ. Sự phá hoại cục bộ này làm cho độ cứng của hệ kết cấu bị suy giảm cục bộ và có thể xuất hiện hiện tượng biến hình. Kết cấu mất khả năng chịu lực cục bộ và dẫn tới sự phá hoại của toàn hệ kết cấu. Tuy nhiên, nghiên cứu tác dụng tải trọng nổ với các cấu kiện là bài toán rất phức tạp và còn có sai số lớn. Ở Việt Nam, nhóm bài toán này hiện chủ yếu sử dụng một số công thức tính tải thực nghiệm, rất ít nghiên cứu đến quá trình phá hoại cục bộ do tải trọng nổ gây ra. Bài báo tập trung vào sử dụng mô phỏng số để phân tích sự chấn sụp của tấm bê tông cốt thép dưới tác dụng của tải trọng nổ gần. Từ đó, bài báo đề xuất một số giải pháp chống sụp cho tấm bê tông cốt thép dưới tác dụng của tải trọng nổ gần.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

1. E. Lee, M. Finger, W. Collins (1973), JWL equations of state coefficient for high explosives, Lawrence Livermore Laboratory, Livermore, Calif, UCID-16189, Berkeley.

2. Henrych J (1979). The Dynamics of Explosion and Its Use, Chapter 5. Elsevier: New York.

3. Biggs JM (1964), Introduction to structural dynamics. New York: McGrawHill.

4. ABAQUS Theory Manual, revision 2020, Pawtucket, Rhode Island, Mỹ, 2020.

5. Li, J., Hao, H. (2011). A two-step numerical method for efficient analysis of structural response to blast load. International Journal of Protective Structures, 2(1):103–126.

6. Dragos, J., Wu, C. (2014). Interaction between direct shear and flexural responses for blast loaded one way reinforced concrete slabs using a finite element model. Engineering Structures, 72:193–202.

7. Kot, C. A., Valentin, R. A., McLennan, D. A., Turula, P. (1978). Effects of air blast on power plant structures and components. Technical report, Argonne National Lab., IL (USA).

8. Kot, C. A. (1978). Spalling of concrete walls under blast load. Structural Mechanics in Reactor Technology, 31(9):2060–2069.

9. cVay, M. K. (1988). Spall damage of concrete structures. Technical report, ARMY Engineer Waterways Experiment Station Vicksburg MS Structures LAB.

10. Wang, W., Zhang, D., Lu, F., Wang, S.-c., Tang, F. (2013). Experimental study and numerical simulation of the damage mode of a square reinforced concrete slab under close-in explosion. Engineering Failure Analysis, 27:41–51.

11. Marchand, K. A., Plenge, B. T. (1998). Concrete hard target spall and breach model. Air Force Research Laboratory, Munitions Directorate, Lethality.

12. Danh, L.B., Hòa, P.D., Thắng, N.C., Linh, N.Đ., Dương, B.T.T., Lộc, B.T., Đạt, Đ.V. (2019). Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu tác động tải trọng nổ của vật liệu bê tông chất lượng siêu cao (UHPC). Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019.13(3V): 12–21.

13. McGuire, W., (1974), “Prevention of Progressive Collapse”, Proceedings of the regional Conference on Tall Buildings, Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.

14. Izzuddin, B.A. (2008). “Simplified assessment of structural robustness for sudden component failures”, COST Action TU0601, 1st Workshop on Robustness of Structures, ETH Zurich, Switzerland.

15. Unified Facilities Criteria (UFC) (2008), Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions, U. S. Army Corps of Engineers, Naval Facilities Engineering Command, Air Force Civil Engineer Support Agency, UFC 3-340-02.

16. Holmquist TJ, Johnson GR and Cook WH (1993), A computational constitutive model for concrete subjected to large strains, high strain rates, and high pressures. In: The 14th international symposium on ballis-tic, Quebec, Canada, 26–29 September, pp. 591-600. Arlington, VA: American Defense Preparedness Association.

17. Johnson G. R., Cook W. H., A (1983), Constitutive Model and Data for Metals Subjected to Large Strains, High Strain Rates and High Temperatures, Proceedings of the 7th Inter-national Symposium on Ballistics, The Hague, The Netherlands.

18. Johnson G. R., Cook W. H. (1985), Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressure, EngngFractMech, Vol. 21(1) pp. 31-48.