Các tiêu chuẩn an toàn có thể dẫn đến cầu xây dựng quá thừa khả năng chịu lực, chi phí xây dựng cao hơn

Sinh viên Peng Zhang đang lần theo các vết nứt trong cột trong một thử nghiệm kiểm tra cường độ trong Phòng thí nghiệm Ứng dụng về Vật liệu và Kết cấu tiên tiến của trường đại học UBC (University of British Columbia ).

Ở giai đoạn thiết kế, các kỹ sư xác định hiệu năng địa chấn của cầu và dự báo thiệt hại - nếu một trận động đất xảy ra - bằng cách tính toán ứng suất mà các vật liệu có thể chịu được. Họ cũng phải tính toán các chức năng có thể của cây cầu sau trận động đất.

 "Chúng tôi đã xác định rằng không cần thiết phải thiết kế một kết cấu với quá nhiều sự gia cường” ông Alam, tác giả của nghiên cứu, nói. "Tiêu chuẩn yêu cầu nhiều vật liệu, kích thước của các cột và dầm là quá lớn".

Ông giải thích rằng có rất nhiều vật liệu trong các cây cầu, và trong nhiều năm, ý tưởng chung là thêm nhiều thép gia cố để làm cho chúng khỏe hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu và thử nghiệm kết cấu trong phòng thí nghiệm của ông trên một trụ cầu ở Lower Mainland, đang kể một câu chuyện khác.

 Theo Tiêu chuẩn Thiết kế cầu đường của Canada, tải trọng, độ bền và thiết kế địa chấn - chuyển vị như thế nào trong một trận động đất sẽ được phân tán trong kết cấu để nó vẫn tồn tại - tất cả đều là những điều cơ bản khi các cây cầu được thiết kế.

"An toàn công chúng là khía cạnh quan trọng nhất và chúng tôi phải xây dựng các công trình để chúng không bị sụp đổ trong một trận động đất", ông nói. "Chúng ta xây dựng các công trình không chỉ bảo vệ sinh mạng mà còn phải bảo vệ chính bản thân công trình".

 Alam và nhóm nghiên cứu của ông đã thử nghiệm gia cường hợp kim nhớ hình trên các trụ cầu căng sau, trong Phòng thí nghiệm Ứng dụng về Vật liệu và Kết cấu tiên tiến trong khuôn viên của trường UBC. Nhóm của Alam đã kiểm tra hiệu suất địa chấn của từng chi tiết kết cấu.

Alam cho biết, họ dự kiến đề ra các tiêu chuẩn dựa trên biến dạng dư còn lại nhằm thiết kế địa chấn dựa trên hiệu năng cho những cây cầu có khả năng tự định tâm. “ Sẽ rất tốn kém để xây dựng cây cầu theo một tiêu chuẩn nhất định và sau đó bạn không thể cho phép mình phá và thay thế nó. Do đó, các hệ thống kết cấu mới có thể được thiết kế bằng cách làm theo hướng dẫn được đề xuất, các kỹ sư có thể xây dựng những cây cầu gần như không bị hư hại sau một trận động đất lớn".

Xem một video có liên quan: https://youtu.be/wmo96WpuPek

Trần Mạnh Khải

Sciencedaily.com