Công nghệ mới sẽ bảo vệ các tòa nhà kính trước các vụ khủng bố

Trong hầu hết các trường hợp khủng bố bằng các thiết bị nổ, việc sập đổ cấu trúc công trình và kính vỡ gây sát thương cơ thể là những tác nhân chính góp phần gây ra cái chết của rất nhiều người tại các tòa nhà bị nhắm mục tiêu.

Trong những năm gần đây, các thiết bị nổ đã trở thành vũ khí được lựa chọn cho phần lớn các vụ tấn công khủng bố nhắm vào các công trình lớn. Chính vì thế, các kỹ sư công trình ngày nay cần được hướng dẫn về cách thiết kế cấu trúc an toàn, bền vững hơn để chống lại các hành động khủng bố khác nhau. Điều này đòi hỏi các kỹ sư cần có các kỹ năng chuyên môn cần thiết, am hiểu các yếu tốc động lực học cấu trúc, có kiến thức về các tính chất vật lý của các vụ nổ thì mới cho ra những công trình chống bom hiệu quả trong tương lai được.

Các nhà nghiên cứu của trường Queensland University of Technology (QUT) đã phát triển một kỹ thuật để ngăn mặt tiền bằng kính của các tòa nhà mang tính biểu tượng không bị vỡ, nếu tòa nhà là mục tiêu của những kẻ khủng bố trong các vụ nổ bom.

Theo đó, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Ruwanika Piyasena, Giáo sư David Thambiratnam, Giáo sư Tommy Chan đã xem xét cơ chế “tải trọng đáng tin cậy tối đa” của một vụ nổ để cách giảm thiểu vấn đề do kính vỡ có thể gây ra tình trạng chấn thương và tử vong.

Giáo sư Thambiratnam cho biết, nghiên cứu này vượt ra khỏi nghiên cứu trước đó, không chỉ xem xét cách kính phản ứng với một vụ nổ, mà còn mô hình hóa các nguồn nổ, sự truyền sóng xung kích, áp suất và tương tác cấu trúc chất lỏng.

“Chúng tôi đã mô hình hóa các sóng xung kích truyền trong không khí qua Mô hình nạp khí thổi CONWEP, và sau đó chúng tôi nghiên cứu cách nó tác động vào các cấu trúc qua các phương trình để dự đoán các thông số thổi khí từ các vụ nổ kính vỡ tung. Các phương trình này được chấp nhận như là tiêu chuẩn dự đoán kỹ thuật để xác định các trường áp lực tự do và tải trọng lên kết cấu”.

Giải pháp được nêu chi tiết trong công trình này đó là hấp thụ năng lượng của vụ nổ bằng cách tích hợp các lớp hấp thụ chấn động giữa các tấm kính trong kính nhiều lớp, kết hợp cùng giàn cáp chắc chắn hơn.

Giáo sư Thambiratnam cho biết: “Khi xảy ra vụ nổ, kính chắc chắn sẽ bị nứt, nhưng các lớp xen kẽ này giữ các hạt kính vỡ lại với nhau”.

Bởi khi một quả bom được kích nổ bên ngoài một tòa nhà, nó giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ ngay lập tức. Kết quả là sóng xung kích trong không khí xung quanh lan nhanh ra phía trước của tòa nhà, thổi bay các bức tường và cột bên ngoài của tòa nhà. Áp lực vụ nổ bên trong tòa nhà di chuyển các tầng lên trên, trong khi áp lực vụ nổ bên ngoài tòa nhà ép các bức tường bên, mái và tường phía sau vào trong.

Các tác động trực tiếp từ luồng gió gây hư hỏng cục bộ các bộ phận của tòa nhà. Các mảnh vỡ bay được tạo ra từ vụ nổ trực tiếp gây thêm thiệt hại cho tòa nhà và gây thương tích cho những người cư ngụ trong tòa nhà.

Nghiên cứu này đề xuất cách thiết kế chống nổ mới cho các mặt tiền mà không cần bất kỳ thiết bị ngoại vi đắt tiền nào tích hợp kèm theo.

Các nhà nghiên cứu sẽ xem xét áp dụng cấu trúc giàn cáp, mặt tiền kính nhiều lớp hấp thụ chấn động này tại các hành lang khách sạn, trung tâm mua sắm và nhà ga sân bay, nơi cấu trúc của khu vực phần lớn sử dụng vật liệu kính là chính.

Trước giờ, các nhà khoa học đã xem xét các nghiên cứu điển hình về các kịch bản vụ nổ thực sự và họ phát hiện ra rằng, có tới 90% các thương tích liên quan đến vụ nổ, trong các vụ đánh bom là do các mảnh kính bay, cắt vào cơ thể con người.

Công trình này vừa được đăng tải trên tạp chí Engineering Failure Analysis vào ngày 6/10/2020.

Theo Techxplore