Ngành kiến ​​trúc

Làm thế nào các kỹ sư có thể bảo vệ chống lại các cuộc tấn công chết người bằng chất nổ

Làm thế nào các kỹ sư có thể bảo vệ chống lại các cuộc tấn công chết người bằng chất nổ

Thế giới đang phải đối mặt với mối đe dọa ngày càng tăng của các cuộc tấn công khủng bố sử dụng bom để phá hủy cơ sở hạ tầng và gây tổn thương cho công chúng. Bất chấp các vấn đề chính trị và xã hội xung quanh chủ nghĩa khủng bố trong nước, việc giảm thiểu thương vong và các mối đe dọa khủng bố thông qua kỹ thuật là một khả năng, nhưng lại là một khó khăn ở đó. Về mặt kỹ thuật dân dụng, thiết kế chịu tải trọng gió, tuyết, địa chấn, động lực và tĩnh là hoạt động của các nhà máy. Tuy nhiên, nhìn vào mặt cấu trúc của bạn bị tấn công bởi bom hoặc khủng bố là một mối đe dọa thực sự mà các kỹ sư dân dụng có ý thức. Có một giới hạn ở mức độ mà thiết kế công trình dân dụng có thể vượt qua chất nổ, và việc thiết kế các cấu trúc chống lại vụ nổ vô thời hạn chỉ là không khả thi. Tuy nhiên, có những thông số kỹ thuật và tiêu chí có thể được điều chỉnh để giúp một tòa nhà chịu được vụ nổ tốt hơn những tòa nhà khác.

Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét cách một vụ nổ tải một cấu trúc, điều này sẽ cung cấp bằng chứng cho sự khó khăn đặt ra trong thiết kế chất nổ. Các tòa nhà thường tải chậm hoặc tải nhanh với các lực nhỏ hơn. Mặt khác, chất nổ tạo ra lực lớn và ứng suất bên trong cao trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Thêm vào đó, các vụ nổ thường được khoanh vùng, thể hiện một lượng lực gia tăng trong một khu vực tương đối nhỏ. Nói cách khác, các cấu trúc được tải mạnh phải đối mặt với ứng suất cao trong bùng nổ ngắn. Thông thường, các cuộc tấn công khủng bố gây ra các vụ nổ liên tiếp, cũng có thể làm cho các công trình xây dựng có các điểm mỏi cục bộ, gây ra hỏng hóc.

Về thiết kế chống chất nổ, hãy nghĩ đến boongke quân sự. Chúng là những pháo đài có tường dày, không có gió - các khu mật độ cao với không gian bên trong nhỏ so với độ dày của tường. Thật không may, do bản chất của chất nổ, đây là cách tốt nhất và hiệu quả nhất để bảo vệ các công trình khỏi các vụ nổ. Mặc dù tải chất nổ có xu hướng là một khoa học không thể đoán trước, nhưng có những phương pháp mà các tính năng thiết kế nhất định có thể giảm thương vong và đảm bảo tỷ lệ cao hơn cho sự tồn tại của một cấu trúc.

[Nguồn ảnh: Wikimedia]

Một trong những phương pháp thiết kế vật liệu nổ lớn nhất thậm chí không phải là một lựa chọn thiết kế kỹ thuật, mà nó là một phương pháp định tính để xác định xem tòa nhà nào giả định nguy cơ bị tấn công cao nhất. Khi điều này được xác định, các kỹ sư có thể tiếp cận các vị trí chiến lược để gia cố cấu trúc nếu ngân sách xây dựng và kỹ thuật cho phép. Làm cho mọi tòa nhà có bằng chứng đánh bom là không thể và chưa nói đến bất khả thi về tài chính.

Sau khi các mối đe dọa được đánh giá và các điểm vị trí chính được xác định, các kỹ sư dân dụng và kết cấu có thể bắt đầu mô hình hóa cách một vụ nổ và sóng xung kích sẽ phát ra qua khu vực bị ảnh hưởng để xác định các hướng hành động. Khi quả bom ở gần mặt đất, sóng xung kích tiêu tán theo hình cầu khỏi nguồn gốc và áp suất giảm cường độ càng xa nguồn. Sự gia tăng áp suất không khí động do các vụ nổ phải được thông hơi ở đâu đó hoặc tổn thương mô mềm có thể xảy ra với tốc độ nhanh.

[Nguồn ảnh: Wikimedia]

Nói chung, thương vong được nhìn thấy trong các cuộc tấn công bùng nổ từ mảnh đạn hoặc sóng xung kích, chỉ trong một số trường hợp nhất định, tòa nhà mới sụp đổ trước khi phải sơ tán khỏi các cuộc tấn công. Điều này có nghĩa là điểm quan trọng mà các kỹ sư dân dụng cần thiết kế xung quanh là giảm thiểu áp suất gia tăng và cung cấp các kênh chuyển hướng khỏi mảnh đạn.

Trước đây, việc thiết kế chất tải nổ là điều gần như không thể thực hiện được với đôi mắt cận thị và hữu hạn của các kỹ sư con người. Sự gia tăng của siêu máy tính và điện toán lượng tử có thể đưa ra một kỷ nguyên bảo vệ mới khỏi các vụ nổ bên trong các tòa nhà. Việc giải quyết các vấn đề như ứng suất đỉnh sẽ ở đâu trong các vụ nổ khác nhau và giảm thiểu rủi ro liên quan đến quá nhiều biến số mà máy tính hiện đại có thể giải quyết trong một khoảng thời gian khả thi. Tuy nhiên, tính toán lượng tử có thể cho phép các vấn đề như thế này được giải quyết tương đối ngay lập tức.

Để hiểu cách một vụ nổ có thể ảnh hưởng đến vật liệu, các kỹ sư dân dụng sử dụng mô hình động để hiểu gần như ảnh hưởng của một vụ nổ. Một ví dụ về điều này có thể được nhìn thấy trong video mô phỏng bên dưới.

Như bạn có thể nhận thấy, không có một cách hoặc thậm chí là một phương pháp cụ thể để bảo vệ một tòa nhà khỏi chất nổ. Tuy nhiên, điều này sẽ không làm bạn sợ hãi vì sức mạnh tính toán và mô phỏng ngày càng tăng dành cho các kỹ sư có thể giúp giảm thương vong và giúp đưa các tác động của khủng bố bùng nổ dưới một số kiểm soát.

Các nguồn kỹ thuật cho bài viết này bao gồm Hướng dẫn Thiết kế Toàn bộ Tòa nhà, Các tấm kết cấu composite chịu tải trọng nổ và ASCE.

XEM CŨNG: Các vụ nổ trong buồng đốt được ghi ở 20.000 FPS


Xem video: Hướng dẫn võ thuật tự vệ cơ bản (Tháng Tám 2021).