1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Ảnh hưởng của liên kết tới khả năng chịu tải trọng nổ của tấm bê tông cốt thép (tt)

19 365 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 19
Dung lượng 439,62 KB

Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGÔ QUỐC TRUNG ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NỔ CỦA TẤM BÊ TÔNG CỐT THÉP LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGÔ QUỐC TRUNG

ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NỔ CỦA TẤM BÊ TÔNG CỐT THÉP

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Trang 2

Hà Nội – 2017

Trang 3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGÔ QUỐC TRUNG KHÓA: 2015 - 2017

ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NỔ CỦA TẤM BÊ TÔNG CỐT THÉP

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa đào tạo sau đại học, Khoa xây dựng dân dụng và công nghệp – Trường đại học Kiến trúc Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

Xin đặc biệt cảm ơn PGS.TS Nguyễn Ngọc Phương - Đại học Kiến Trúc Hà Nội đã động viên, hướng dẫn tận tình cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Mặc dù tôi đã hoàn thành luận văn với nỗ lực lớn của bản thân nhưng do hạn chế về thời gian và kiến thức nên luận văn không tránh khỏi những khuyết điểm, thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp của ý kiến của các thầy cô và đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Ngô Quốc Trung

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu độc lập của tôi Các đoạn trích dẫn và số liệu sử dụng trong luận văn đều được dẫn nguồn và có độ chính xác cao nhất trong phạm vi hiểu biết của tôi

Tác giả

Ngô Quốc Trung

Trang 6

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU 1

* Lý do chọn đề tài 1

* Mục đích nghiên cứu 1

* Mục tiêu 2

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

* Phương pháp nghiên cứu 2

* Cơ sở khoa học và thực tiễn 2

* Kết quả đã đạt được và vấn đề còn tồn tại 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TẢI TRỌNG NỔ 4

1.1 Nguy cơ và hậu quả khi công trình chịu tải trọng nổ 4

1.1.1 Nguy cơ xuất hiện tải trọng nổ 4

1.1.2 Hậu quả khi công trình chịu tải trọng nổ 6

1.2 Khái niệm và các đặc trưng của bản của tải trọng nổ 9

1.2.1 Bản chất của tải trọng nổ 9

1.2.2 Vụ nổ và diễn biến vụ nổ 9

1.2.3 Ảnh hưởng của tải trọng nổ tới công trình 10

1.2.4 Đặc điểm chung của tải nổ, các đặc trưng cơ bản của tải nổ 13

Trang 7

1.2.5 Cách xác định các đặc trưng cơ bản của tải trọng nổ 16

CHƯƠNG 2 ỨNG XỬ VÀ NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT CHỊU TẢI TRỌNG NỔ 27

2.1 Ứng xử của kết cấu BTCT chịu tải trọng nổ 27

2.1.1 Phương pháp mô hình hệ 1 bậc tự do 27

2.1.2 Phương pháp mô hình hệ nhiều bậc tự do 34

2.2 Nguyễn lý thiết kế kết cấu bê tông cốt thép chịu tác dụng của tải trọng nổ 34

2.2.1 Cường độ cửa vật liệu khi chịu tải trọng động 38

2.2.2 Khả năng chịu lực đợn vị tới hạn ru 39

2.2.3 Trạng thái phá hoại của cấu kiện BTCT chịu tải trọng nổ 47

2.2.4 Chuyển vị tới hạn XM 48

2.2.5 Xác định khả năng của cấu kiện trong gian đoạn đàn hồi re và đàn hồi dẻo rep của cấu kiện 51

2.2.6 Hệ số quy đổi độ cứng và chuyển vị của hệ 53

2.2.7 Mômen quán tính trung bình Ia 55

2.2.8 Chuyển vị tương đương XE 56

2.2.9 Hệ số quy đổi lực khối KLM của cấu kiện BTCT chịu tải trọng nổ 56

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI VỀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC KHI THAY ĐỔI LIÊN KẾT TRONG THIẾT KẾ TẤM BTCT CHỊU TẢI TRỌNG NỔ 68

3.1 Ví dụ tính toán 68

3.2 Xác định khả năng chịu xung lực của tấm BTCT làm việc 1 phương: 70

3.3 Xác định khả năng chịu xung lực của tấm BTCT làm việc 2 phương liên kết 4 cạnh ngàm 72

Trang 8

3.4 Xác định khả năng chịu xung lực của tấm BTCT làm việc 2 phương liên kết 3

cạnh ngàm, 1 cạnh tự do: 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

1 Kết luận 87

2 Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 9

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

b Khoảng cách từ tường chắn tới công trình

BTCT Bê tông cốt thép

Ds Khoảng cách từ tâm nổ tới công trình

Dw Khoảng cách từ tâm nổ tới tường chắn

Hs Chiều cao công trình

Hw Chiều cao tường chắn

I r Công của áp lực phản xạ

I so Công của áp lực nổ trong pha đẩy trong

L w Bước sóng nổ

P r Giá trị lớn nhất của áp lực phản xạ

P so Giá trị lớn nhất của áp lực nổ trong pha đẩy

qo Giá trị lớn nhất của áp lực động (dynamic over pressure)

t d Khoảng thời gian của pha đẩy

t r Khoảng thời gian pha đẩygiả định của áp lực phản xạ,

Us Vận tốc mặt sóng nổ

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Tâm vụ nổ ở cao phía trên công trình [11] 11

Hình 1.3 Góc nghiêng của sóng tới [11] 12 Hình 1.4 Quá trình hình thành sóng kết hợp [12] 13

Hình 1.5 Sự thay đổi của giá trị lớn nhất của áp lực với khoảng cách

từ tâm nổ tại một thời điểm nhất định [11] 14

Hình 1.6 Sự thay đổi của áp lực theo khoảng cách theo biến thiên

Hình 1.7 Sự thay đổi của áp lực tới và áp lực động theo thời gian tại

một điểm nhất định [11] 15

Hình 1.8 Giá trị lớn nhất của áp lực tới theo khoảng cách quy đổi: so

sánh giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm [12] 22 Hình 1.9 Sự thay đổi của hệ số phản xạ theo góc tới [16] 24

Hình 1.10 Các thông số của tải nổ theo TM5-1300 chuyển đổi sang hệ

đơn vị SI của Remennikov (2002) [16] 25 Hình 2.1 Sơ đồ mô hình một bậc tự do tương đương 27 Hình 2.2 Hệ một bậc tự do tương đương [11] 28 Hình 2.3 Ứng xử điển hình của hệ SDOF [6] 33 Hình 2.4 Ứng xử của kết cấu BTCT khi chịu tải trọng nổ [11] 35 Hình 2.5 Chuyển vị của dầm đơn giản chịu tải trọng nổ 36

Hình 2.6 Các trạng thái làm việc của cấu kiện BTCT chịu tải trọng

Hình 2.7 Sơ đồ Lực – Chuyển vị tương đương 38

Hình 2.8 Vị trí đường chảy déo trong mốt số cấu kiện làm việc 2

Trang 11

Hình 2.9 Vị trí đường chảy dẻo đối với bản làm việc 2 phương liên

kết ngàm 3 cạnh, 1 cạnh tự do [16] 45

Hình 2.10 Vị trí đường chảy dẻo đối với bản làm việc 2 phương liên

Hình 2.11 Biến dạng của dầm BTCT chịu tải trọng nổ [12] 48 Hình 2.12 Biến dạng của hệ khung BTCT chịu tải trọng nổ [12] 48 Hình 2.13 Quan hệ lực – chuyển vị trong giới hạn chuyện vị Xm [16] 54

Hình 2.14 Hệ số Momen và hệ số chuyển vị bản ngàm 3 cạnh, 1 cạnh

tự do chịu tải trọng phân bố [16] 58

Hình 2.15 Hệ số Momen và hệ số chuyển vị của bản ngàm 1 cạnh, 2

cạnh khớp, 1 cạnh tự do chịu tải trọng phân bố [16] 59

Hình 2.16 Hệ số Momen và hệ số chuyển vị của bản ngàm 3 cạnh

khớp, 1 cạnh tự do chịu tải trọng phân bố [16] 60

Hình 2.17 Hệ số Momen và hệ số chuyển vị của bản ngàm 4 cạnh

chịu tải trọng phân bố [16] 61

Hình 2.18 Hệ số Momen và hệ số chuyển vị của bản ngàm 2 cạnh, 2

cạnh khớp chịu tải trọng phân bố [16] 62

Hình 2.19 Hệ số Momen và hệ số chuyển vị của bản 4 cạnh khớp chịu

Hình 2.20 Hệ số xác định mômen quán tính khi xuất hiện vết nứt [16] 64

Trang 12

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Ví dụ về khối lượng TNT tương đương của một số loại

Bảng 2.1 Hệ số DIF cho bê tông và cốt thép được đề xuất Smith và

Bảng 2.2 Khả năng chịu lực đơn vị tới hạn ru [16] 42

Bảng 2.3 Khả năng chịu lực đơn vị tới hạn ru của cấu kiện làm việc 2

Bảng 2.4 Giới hạn biến dạng theo mức độ bảo vệ [12] 47 Bảng 2.5 Mức độ thiệt hại của công trình [14] 49

Bảng 2.6 Biến dạng giới hạn của cấu kiện BTCT khi kể đến mức độ

Bảng 2.7 Chuyển vị cực hạn và chuyển tới hạn của cấu kiện làm việc

Bảng 2.8 Chuyển vị cực hạn và chuyển tới hạn của cấu kiện làm việc

Bảng 2.9 Khả năng chịu lực đơn vị trong gian đoạn đàn hồi và đàn

hồi – dẻo của cấu kiện làm việc 1 phương [16] 52

Bảng 2.10 Độ cừng giai đoạn dẻo, đàn – dẻo và độ cứng tương đương

của cấu kiện làm việc 1 phương [16] 65

Bảng 2.11 Hệ sô quy đổi KL, KM , KLM cho bản làm việc 1 phương

Bảng 2.12 Hệ sô quy đổi KL, KM , KLM cho bản làm việc 2 phương

Bảng 3.1 Tổng hợp số liệu tính toán khẳ năng chịu tải trọng nổ của

Bảng 3.2 So sánh khả năng chịu tải trọng nổ của tấm BTCT liên kết

ngàm 2 cạnh và tấm BTCT ngàm 4 cạnh 85

Bảng 3.3 So sánh khả năng chịu tải trọng nổ của tấm BTCT liên kết

ngàm 2 cạnh và tấm BTCT ngàm 4 cạnh 85

Trang 13

1

MỞ ĐẦU

* Lý do chọn đề tài

Những năm gần đây, trên cả nước liên tiếp xảy ra nhiều vụ nổ kinh hoàng, gây thiệt hại lớn về người và của Không chỉ khiến dư luận bàng hoàng, đau xót, hậu quả của

nó còn gióng lên hồi chuông báo động đối với công tác phòng chống cháy nổ, đặc biệt tại các khu đông dân cư Bên cạnh đó tại các nước trên thế giới, đã và đang xảy

ra tình trạng các tổ chức khủng bố lên tiếng đe dọa các công trình của chính phủ và

tự nhân Do vậy, tại các nước phát triển, các nước trong khu vực nói chung và Việt Nam nói riêng, các tổ chức chính phủ, phi chính phủ, doanh nghiệp và các nhà đầu

tư trong và ngoài nước khi đầu tư xây dựng công trình có thể yêu cầu người thiết kế cân nhắc phương án đưa ra giải pháp thiết kế phòng chống chảy nổ

Cho đến nay, phàn lớn các công trình dân sự tại Việt Nam thường chỉ được thiết kế chịu tác động của tĩnh tải, hoạt tải, gió và động đất mà chưa có nhiều nghiên cứu cũng như quy chuẩn và tiêu chuẩn cho công trình có thiết kế phòng chống cháy, nổ nói chung và công trình chịu tải trọng nổ nói riêng Thiết kế phòng chống cháy nổ là

sự kết hợp chặt chẽ giữa quy hoạch kiến trúc, bố trí tổng mặt bằng, tính toán độ bền

và cấu tạo các cấu kiện kết cấu, lựa chọn đặc trưng kỹ thuật của các thiết bị cơ điện v.v… Một trong những giải pháp thường được cân nhắc là bố trí tường bê tông bảo

vệ tại những vị trí trọng yếu của công trình

Từ những phân tích nêu trên: Đề tài “ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN LIÊN KẾT TỚI KHẢ NĂNG CHỊU TẢI TRỌNG NỔ CỦA TẤM BTCT” có tính cấp thiết và tính thực tiễn cao

* Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu về tải trọng nổ trong thiết kế kết cấu BTCT

- Tìm hiểu về ứng xử của tấm BTCT chịu tải trọng nổ

Trang 14

2

- So sánh khả năng chịu lực của tấm bê tông cốt thép chịu tải trọng nổ trong các điều kiện liên kết khác nhau

* Mục tiêu

Đánh giá được hiệu quả kháng sóng nổ khi thay đổi liên kết của tấm BTCT từ một phương thành hai phương

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

Tấm BTCT chịu tại trọng nổ

- Phạm vi nghiên cứu

+ Nghiên cứu về tải trọng nổ: nguyên lý hình thành và cách xác định các đặc trưng của tải trọng nổ

+ Nghiên cứu ứng xử kết cấu dưới tác dụng của tải trọng nổ

+ Nghiên cứu khả năng chịu lực của tấm bê tông cốt thép chịu tải trọng nổ trong các điều kiện liên kết khác nhau (tấm BTCT làm việc một phương và hai phương)

* Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng lý thuyết tính toán

* Cơ sở khoa học và thực tiễn

Do tính thời sự, nguy cơ nổ ngày càng được chú ý và ngày càng trở thành nguyên nhân quan trọng gây thiệt hại cho công trình Tuy nhiên các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành chưa có hướng dẫn tính toán thiết kế công trình chịu tải trọng nổ gây khó khăn cho các kỹ sư khi thiết kế các công trình nằm gần nguồn nổ

Trang 15

3

* Kết quả đã đạt được và vấn đề còn tồn tại

- Kết quả dự kiến đạt được

+ Phân tích tác động của tải trọng nổ và ứng xử của tấm BTCT chiu tải trọng nổ

+ Đánh giá được vai trò của liên kết đến khả năng chịu tại trọng nổ của tấm BTCT: tấm BTCT làm việc 2 phương có khả năng chịu tải trọng nổ tăng đáng kể so với bản một phương

- Vấn đề còn tồn tại

Do hạn chế về thời gian nên trong phạm vị luân văn tác giả chỉ khảo sát giới hạn các thông số: khối lượng thuốc nổ, kích thước tấm BTCT có giá trị không đổi, tấm BTCT liên kết ngàm hai cạnh đối diện, liên kết ngàm 3 cạnh và liên kết ngàm 4 cạnh Chưa đánh giá, so sánh được khả năng chịu lực của tấm BTCT có liên kết hai cạnh vuông góc cũng như sự thay đổi về cường độ vật liệu và các điều kiện khác nhau của nguồn nổ

Trang 16

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

Email: digilib.hau@gmail.com

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

Trang 17

87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

Thông qua nghiên cứu lý thuyết và thực hiện khảo sát về ảnh hưởng của liên kết tới khả năng chịu tải trọng nổ của tấm BTCT, luận văn đã đạt được những kết quả sau:

- Tìm hiểu về tải trọng nổ và ứng xử của tấm BTCT khi chịu tải trọng nổ trên cơ sở

sử dụng tiêu chuẩn TM5-1300

- Thiết kế cốt thép cho tấm BTCT chịu tải trọng nổ ở dạng xung

- Từ kế quả tính toán nhận thấy điều kiện liên kết có ảnh hưởng đáng kể đối với khả năng chịu tải trọng nổ của tấm BTCT:

+ Khi thay đổi liên kết của tấm BTCT từ 2 cạnh ngàm đối xứng (tấm làm việc 1 phương) thành 3 cạnh ngàm (tấm làm việc 2 phương) khă năng chịu tải trọng nổ của tấm tăng 35%

+ Khi thay đổi liên kết của tấm BTCT từ 2 cạnh ngàm đối xứng (tấm làm việc 1 phương) thành 4 cạnh ngàm (tấm làm việc 2 phương) khă năng chịu tải trọng nổ của tấm tăng 58%

2 Kiến nghị

- Luận văn có thể là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư kết cấu thiết kế tấm BTCT chịu tải trọng nổ, đồng thời đặt ra vấn đề trong nghiên cứu về tải trọng nổ cũng như

sự làm việc của tấm BTCT với Tiêu chuẩn Việt Nam

- Để đánh giá chính xác hơn cần có các nghiên cứu thực nghiệm và khảo sát thêm 1

số yếu tổ ảnh hưởng khác như: cường độ vật liệu, hàm lượng cốt thép cũng như cấu tạo cốt thép theo các phương và kích thước của tấm BTCT

Trang 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 Phan Quang Minh, Ngô Phế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006), “Kết cấu

bêtông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản)”, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội

2 Đỗ Kiến Quốc, Lê Đức Tuấn (2007) “Ứng xử động lực học kết cấu bê tông cốt

thép dưới tác dụng của tải trọng nổ” Tạp chí Khảo sát thiết kế, 3, 2007

3 TCVN 2737 : 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

4 TCVN 5574 : 2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

Tiếng Anh

5 Biggs, J M (1964) Introduction to Structural Dynamics New York, McGraw-

Hill

6 Brode, H L (1955) "Numerical Solutions of Spherical Blast Waves.” Journal

of Applied Physics 26(6): 766-775

7 Department of the Army (1990), "Structures to resist the effects of accidental

explosions", TM5-1300, Washington, D.C

8 Henrych, J (1979) The Dynamics of Explosion and its Use Amsterdam,

Elsevier

9 John Crawford (2006) An introduction to explosion, design for blast and

design of antiram barriers Advanced Protective Technologies for Egineering

Structures (APTES) Group

10 Kingery, C N and Bulmash, G (1984) Airblast Parameters from TNT

Spherical Air Burst and Hemispherical Surface Burst Technical Report

ARBRL-TR-02555, U S Army Armament Research and Development Center

11 Smith, P D and Hetherington, J G (1994) Blast and Ballistic Loading of

Structures Oxford, Butterworth Heinemann

12 Smith, P.D and G.C Mays, Eds (1995) Blash Effects on Buildings London,

Thomas Telford

Trang 19

13 T Ngo, N Nguyen, P Mendis (2004) “An investigation on the effectiveness of

blast walls and blast-structure interaction”, Department of Civil &

Environmental Engineering, The University of Melbourne, Australia

14 AICE (1996) Guildelines for Evaluating Process Plant Building for External Explosions and Fires New York, American Institute of Chemical Engineers

15 ASCE (1975) A Comparative Study of Structural Response to Explosion-

induced ground motions New York, ASCE

16 TM5-1300 (1991) Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions US

Army Technical Manual U.S Department of the Army

17 Weidlinger, R (1994), "Civilian structures: taking the defensive", Civil

engineering, McGraw- Hill Book Co., Inc., N-Y

Ngày đăng: 10/11/2017, 10:05

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w