4.3. Mơ phỏng số cơng trình ngầm BTCT và bê tông cốt GFRP chịu tả
4.3.3. Kết quả mô phỏng và nhận xét
4.3.3.1. Trường hợp 1: lượng nổ 3,64kg TNT cách cơng trình 2,5m
Tiến hành thử nghiệm số bằng AutoDyn3D cơng trình ngầm BTCT và bê tơng cốt GFRP và khảo sát kết quả:
- Gia tốc và biến dạng tại các điểm nằm chính giữa bên trong tường, nóc và đáy cơng trình theo phương trục x, trục y Hình 4.3, kết quả thể hiện ở Bảng 4.6.
- Ứng suất Von – Mises (VM ) và biến dạng theo phương trục x, trục y của kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max Hình 4.4, Hình 4.5, Hình 4.6.
- Biến dạng dọc trục và lực dọc trục của cốt thép và cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max Hình 4.7, Hình 4.8.
Hình 4.4. Ứng suất Von – Mises (VM) của kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max
Bảng 4.6. Gia tốc và biến dạng lớn của cơng trình theo các phương
Điểm Gauges
Bê tơng cốt GFRP
Biến dạng max Gia tốc max (m/s2)
X Y X Y 3 1,6686E-05 46,406 4 1,6304E-05 44,719 5 2,2068E-05 43,546 6 1,6167E-05 44,924 Điểm Gauges Bê tông cốt thép
Biến dạng max Gia tốc max (m/s2)
X Y X Y
3 1,5834E-05 44,066
4 1,5424E-05 42,093
5 2,1101E-05 43,026
Hình 4.5. Biến dạng theo phương trục X của kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max
Hình 4.6. Biến dạng theo phương trục Y của kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max
Hình 4.7. Biến dạng dọc trục của cốt thép và cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max
Hình 4.8. Lực dọc trục của cốt thép và cốt GFRP tại thời điểm đạt giá trị max
Nhận xét:
Gia tốc và biến dạng tại các điểm nằm chính giữa bên trong tường, nóc
và đáy cơng trình của kết cấu bê tông cốt GFRP đều lớn hơn kết cấu BTCT nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
Ứng suất lớn nhất phân bố tại các góc của cơng trình, ứng suất Von-
Mises trong kết cấu bê tông cốt GFRP lớn hơn trong kết cấu BTCT (
1,035
BTGFRP BTCT
VM VM
)
Biến dạng lớn nhất phân bố tại các góc của cơng trình, biến dạng theo
phương trục x, trục y trong kết cấu bê tông cốt GFRP lớn hơn trong kết cấu BTCT BTGFRP (1,04 1,07) BTCT
Biến dạng dọc trục lớn nhất trong thanh cốt GFRP lớn hơn trong thanh
cốt thép trucGFRP 1, 26trucThep
Lực dọc trục lớn nhất trong thanh cốt GFRP nhỏ hơn trong thanh cốt
thép FtrucThep 8,62FtrucGFRP
Từ kết quả trên ta thấy với lượng nổ 3,64kg TNT nổ trong cát cách cơng trình 2,5m kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP chưa bị phá hoại, làm việc trong vùng đàn hồi, phân bố ứng suất và biến dạng trong kết cấu giống nhau. Đáp
ứng của cơng trình kết cấu bê tơng cốt GFRP có sự khác biệt so kết cấu BTCT, về ứng suất, biến dạng và gia tốc kết cấu bê tông cốt GFRP đều lớn hơn kết cấu BTCT nhưng chưa rõ rệt, tuy nhiên với lực dọc trục và biến dạng dọc trục trong thanh cốt GFRP và cốt thép sự khác biệt được thể hiện rõ.
4.3.3.2. Trường hợp 2: lượng nổ 16,77kg TNT cách cơng trình 2,0m
Hình 4.9. Minh họa vụ nổ do lượng nổ 16,77kg TNT cách cơng trình 2,0m tại thời điểm 9ms
Khảo sát kết quả với cơng trình ngầm BTCT và bê tơng cốt GFRP:
- Ứng suất Von – Mises (VM) của kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP tại thời điểm 9ms Hình 4.10.
Hình 4.10. Ứng suất Von – Mises (VM) của kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP tại thời điểm 9ms (lượng nổ 16,77kg)
Hình 4.11. Lực dọc trục của cốt thép và cốt GFRP tại thời điểm 9ms (lượng nổ 16,77kg)
Nhận xét: Với lượng nổ 16,77kg TNT tại chính giữa cách tường bên cơng
trình 2,0m kết cấu BTCT và bê tơng cốt GFRP đều xuất hiện vết nứt trong bê tông, kết cấu bê tông cốt GFRP xuất hiện nhiều vết nứt và vết nứt mở rộng hơn kết cất BTCT. Tuy nhiên cả cốt thép và cốt GFRP đều chưa bị phá hoại.
Từ kết quả mô phỏng CTN kết cấu BTCT và bê tông cốt GFRP nhận thấy: ở những nơi có điều kiện khắc nghiệt như biển đảo, cốt thép rất dễ bị xâm thực gây hư hỏng kết cấu, có thể ứng dụng bê tơng cốt GFRP trong xây dựng các cơng trình quốc phịng. Mặc dù kết cấu bê tơng cốt GFRP có vết nứt nhiều và
mở rộng hơn kết cấu BTCT do thanh cốt GFRP có mơ đun đàn hồi nhỏ hơn thép, nhưng vẫn đảm bảo sức sống của người và trang thiết bị trong cơng trình.