Phân tích động lực học khung thép không gian chịu va chạm của phương tiện giao thông = Dynamics analysis of a spatial steel frame subjected to impact transport

Abstract

Trong lĩnh vực xây dựng hiện nay, bên cạnh kết cấu bê tông, kết cấu thép được ứng dụng rộng rãi trong các công trình thương mại dân dụng và công nghiệp. Cũng như sự phát triển kinh tế dẫn đến đầu tư mạnh vào cơ sở hạ tầng giao thông và vì thế gia tăng phương tiện giao thông tốc độ cao, cho nên kéo theo nguy cơ va chạm với các công trình dọc tuyến quốc lộ và đại lộ càng cao. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành chưa xem xét tải trọng va chạm tốc độ cao, dẫn đến nhiều vụ va chạm gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Hiểu biết về ứng xử động của kết cấu khung thép dưới tải trọng va chạm còn hạn chế do ít nghiên cứu trong lĩnh vực này, bởi vì khó khăn trong thực hiện thí nghiệm. Trong nghiên cứu này, phần mềm LS-DYNA được sử dụng để mô phỏng và tìm hiểu ứng xử của khung kết cấu thép không gian hai tầng chịu va chạm từ xe tải Ford F800 SUT. Kết quả cho thấy, lực va chạm, lực cắt, moment uốn và sự phá hoại tăng theo vận tốc phương tiện. Khi vận tốc tăng từ 40 km/h lên 100 km/h, lực va chạm thay đổi từ 1630 kN đến 5230 kN, và kết cấu bắt đầu bị phá hoại nghiêm trọng ở vận tốc 80 km/h - 100 km/h. Việc dùng lực tình tương đương để thiết kế kết cấu chịu tải trọng va chạm không đảm bảo an toàn. Nghiên cứu đề xuất sử dụng các tiết diện có độ cứng đồng đều như tiết diện hộp, ống hoặc tiết diện chữ H và cũng cần xem xét gia cường để giảm thiểu biến dạng và chuyển vị khi chịu va chạm, tăng khả năng chịu lực và chống sụp đổ của khung thép.