Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn mỹ tia 222 g trong tính toán tháp viễn thông tự đứng tại việt nam (tóm tắt)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.81 MB, 38 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------
NGUYỄN TRỌNG HOÀNG
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN MỸ TIA-222-G
TRONG TÍNH TOÁN THÁP VIỄN THÔNG TỰ ĐỨNG
TẠI VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN
Hà Nội – 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------
NGUYỄN TRỌNG HOÀNG
KHÓA 2013-2015
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN MỸ TIA-222-G
TRONG TÍNH TOÁN THÁP VIỄN THÔNG TỰ ĐỨNG
TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1.TS. NGUYỄN ĐẠI MINH
2. TS. VŨ THÀNH TRUNG
Hà Nội – 2015
LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ tình cảm biết ơn chân thành tới tất cả các thầy, cô
trong khoa Sau đại học – Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội vì những chỉ dẫn
và giúp đỡ trong quá trình học tập cũng như tiến hành làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ mon Kết cấu thép –
gỗ đã có những ý kiến đóng góp quý báu cho bản thảo luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn khoa học 1: TS. Nguyễn Đại
Minh – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Bộ Xây dựng và thầy hướng
dẫn khoa học 2: TS. Vũ Thành Trung - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng,
Bộ Xây dựng đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp hưosng dẫn, cũng như tạo điều
kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu và động viên tôi trong quá trình hoàn thành
luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và anh chị em đồng nghiệp
đã có những đóng góp giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn đọc.
Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2015
Tác giả
Nguyễn Trọng Hoàng
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Trọng Hoàng
MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục hình minh họa
Danh mục bảng, biểu
Trang
MỞ ĐẦU………………………………………………………………......1
Tên đề tài: ………………….…………………………………….…….….1
Lý do chọn đề tài: ………………………….……………………….……....1
Mục đích nghiên cứu:…………………….……………………………...……2
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:……….…………………………………2
Phương pháp nghiên cứu:……………………….…………………………….3
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài…………………………………..3
Cấu trúc luận văn………………………………………….…………………..3
NỘI DUNG LUẬN VĂN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÁP THÉP VIỄN TH ÔNG TỰ
ĐỨNG……………………………………………………………..…….5
1.1 Giới thiệu về tháp thép viễn thông tự đứng …………..………………......5
1.2 Các công trình tháp thép viễn thông tự đứng ……….......………..……..10
1.3 Các phương pháp tính toán tháp thép viễn thông tự đứng ………….…..19
1.4 Nhận xét…………………….……………………………………...20
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÔNG
TRÌNH THÁP THÉP VIỄN THÔNG TỰ ĐỨNG …………...……………22
2.1 Tính toán tháp thép viễn thông tự đứng theo Tiêu chuẩn Việt Nam…….22
2.1.1 Tải trọng…………….…………………………………………………22
2.1.2 Tính toán thiết kế…..……………….………..………………………...29
2.1.3 Kiểm tra các trạng thái đặc biệt……….…………………………….37
2.2 Tính toán tháp thép viễn thông tự đứng theo Tiêu chuẩn Mỹ
TIA-222-G.………………………………………………………………40
2.2.1 Tải trọng…..………..….………………………………………………40
2.2.2 Tính toán thiết kế…………….………………………………………...55
2.2.3 Các trạng thái đặc biệt cần kiểm tra………………….………………..72
2.3 Quy trình tính toán tháp thép viễn thông tự đứng ………………………72
2.4 Nhận xét ……………….………………………………………………..77
CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN………………………….………………79
3.1 Nhiệm vụ thiết kế…….……………………………………………….79
3.2 Lựa chọn các thông số cơ bản của tháp………………………………81
3.3 Tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam………….....………………………84
3.3.1 Tải trọng……….…………………..………………………………….84
3.3.2 Tính toán thiết kế…………………………………………….………..84
3.3.3 Kiểm tra các trạng thái đặc biệt………………………………………..92
3.4 Tính toán theo tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G…………………………...93
3.4.1 Tải trọng……………………………………………………………….93
3.4.2 Tính toán thiết kế…………….………………………………………...97
3.4.3 Các trạng thái đặc biệt cần kiểm tra……………..…………………107
CHƯƠNG 4: SO SÁNH, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………...109
4.1 So sánh………………….……………………………………………...109
4.2 Kếtluận……….…….…………………………………………………..112
4.3 Kiến nghị...…………….……………………………………………….114
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Phụ lục I: Tính toán tải trọng gió tĩnh theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Phụ lục II: Tọa độ trọng tâm và chuyển vị của các đốt tháp.
Phụ lục III: Tính toán thành phần động của tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt
Nam.
Phụ lục IV: Sơ đồ tính toán tháp bằng phần mềm theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Phụ lục V: Kết quả phân tích nội lực của cấu kiện, kiểm tra tiết diện theo tiêu
chuẩn Việt Nam.
Phụ lục VI: Kết quả phân tích nội lực của cấu kiện, kiểm tra tiết diện theo tiêu
chuẩn TIA-222-G.
Phụ lục VII: Kết quả phân tích nội lực của cấu kiện, kiểm tra tiết diện theo
tiêu chuẩn TIA-222-G.
DANH MỤC HÌNH MINH HỌA
Số hiệu hình
Tên hình
Hình 1.1
Một số tháp viễn thông cao nhất thế giới
Hình 1.2
Tháp Tokyo SkyTree có mặt cắt ngang hình tam giác
Hình 1.3
Hình 1.4
Tháp Tokyo và tháp Eiffel có cột tháp dạng đường
cong
Tháp truyền hình Hà Nội tại Mễ Trì có dạng đường
biên gãy khúc
Hình 1.5
Tháp truyền hình – đài truyền hình Việt Nam
Hình 1.6
Cột tháp truyền hình Mễ Trì cao 250 m
Hình 1.7
Tháp truyền hình Tam Đảo
Hình 1.8
Tháp truyền hình đài truyền hình thành phố Hồ Chí
Minh
Hình 1.9
Tháp truyền hình Nam Định
Hình 1.10
Tháp truyền hình Nam Định bị đổ
Hình 1.11
Tháp Đồng Hới bị đổ sập
Hình 1.12
Quy trình xây dựng tháp Eiffel
Hình 1.13
Tháp Eiffel
Hình 1.14
Tháp Tokyo Sky Tree
Hình 1.15
Tháp Canton Quảng Châu
Hình 2.1
Xác định mặt cao trình Z0 khi 0,3 < i < 2
Hình 2.2
Xác định mặt cao trình Z0 khi i ≥ 2
Hình 2.3
Hình 3.1
Sơ đồ khối quy trình tính toán kết cấu tháp viễn
thông tự đứng
Hình dạng mặt đứng, các mặt cắt ngang và các thiết
bị của tháp
Hình 3.2
Sơ đồ tính tháp dựng bằng phần mềm
Hình 3.3
Chi tiết nút 99
Hình 3.4
Biểu đồ quy đổi vận tốc gió theo vùng gió
Hình 3.5
Chi tiết đốt No.20-(SPX) (đốt D02)
Hình 3.6
Chi tiết nút 134
DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Số hiệu
bảng, biểu
Tên bảng, biểu
Bảng 2.1
Bảng phân loại công trình
Bảng 2.2
Bảng hệ số tầm quan trọng của công trình
Bảng 2.3
Bảng hệ số hướng gió
Bảng 2.4
Bảng hằng số điều kiện địa hình
Bảng 2.5
Bảng hệ số điều kiện địa hình
Bảng 2.6
Bảng hệ số hướng gió
Bảng 2.7
Bảng hệ số lực cho kết cấu trụ ( )
Bảng 2.8
Bảng hệ số lực cho thiết bị (
Bảng 2.9
Bảng hệ số chuyển đổi tương đương áp lực gió
Bảng 2.10
Bảng so sánh quy trình tính toán tháp theo 2 tiêu chuẩn
Bảng 3.1
Thông số kỹ thuật ăng ten lắp trên tháp
Bảng 3.2
Bảng chiều cao các đốt tháp
Bảng 3.3
Bảng ký hiệu các loại thanh
Bảng 4.1
Bảng so sánh kết quả tính toán tháp giữa hai tiêu chuẩn
Bảng 4.2
Bảng so sánh các hệ số tải trọng theo 2 tiêu chuẩn
)
1
CHƯƠNG:
MỞ ĐẦU
Tên đề tài:
“Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G trong tính toán
tháp viễn thông tự đứng tại Việt Nam”.
+ Lý do chọn đề tài:
Thời đại thông tin di động, internet, phát thanh và truyền hình bùng nổ với sự
phổ biến ngày càng rộng của các phương tiện phát sóng và truyền thông vô
tuyến và hữu tuyến. Vì vậy, các tháp viễn thông với chiều cao lớn ngày càng
được xây dựng nhiều để đáp ứng yêu cầu của các ngành thông tin di động,
công nghệ thông tin, viễn thông, phát thanh và truyền hình, tiêu biểu như cột
phát sóng Đài Phát thanh Truyền hình Hà Nội cao 250 m đã xây dựng tại Mễ
Trì, quận Nam Từ Liêm, và sắp tới là tháp phát sóng Đài Truyền hình Việt
Nam tại khu đô thị Tây Hồ Tây, Hà Nội.
Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, chịu bão mạnh, theo
Quyết định 1857/QĐ-BTNMT [1] thì số lượng, tần suất, cường độ bão và
chiều cao nước biển dâng do bão cho vùng ven biển Việt Nam đều được tăng
lên so với quy định trong TCVN 2737:1995 “Tải trọng và tác động –Tiêu
chuẩn thiết kế” [2], QCVN 02:2009 [10] và các quy chuẩn, tiêu chuẩn liên
quan khác.
Các công trình kết cấu tháp thép cao từ 100 m trở lên là kết cấu mảnh, nhạy
cảm với tải trọng gió, nguy hiểm khi có bão. Vài năm trở lại đây, có một số
công trình tháp viễn thông có chiều cao lớn bị đổ do bão (tháp phát sóng cao
180 m của Đài Phát thanh Truyền hình Nam Định ngày 28/10/2012, cột phát
sóng Đài Tiếng nói Việt Nam tại thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình ngày
30/9/2013).
2
Việc tính toán tháp thép viễn thông theo Tiêu chuẩn Việt Nam hiện chỉ áp
dụng theo TCVN 2737:1995, TCXD 229:1999 “Chỉ dẫn tính toán thành phần
động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995” [4], TCVN 5575:2014 ‘Kết
cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế” [3] và các tiêu chuẩn liên quan khác, không có
tiêu chuẩn riêng cho tính toán kết cấu tháp thép. Ngoài ra, việc tính toán xác
định tải trọng gió lên từng thanh dàn của tháp thép theo Tiêu chuẩn Việt Nam
là khó và phức tạp đối với các kỹ sư kết cấu.
Những tháp thép viễn thông bị đổ chủ yếu là tháp tự đứng, do bị mất ổn định,
do phá hoại thanh giằng…
Tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G “Tiêu chuẩn kết cấu đối với tháp đỡ ăng ten và
các ăng ten” [13] được nhiều nước công nhận, chuyên biệt về tính toán tháp
viễn thông, được quốc tế công nhận. Trên thế giới, tiêu chuẩn TIA-222-G hay
được áp dụng tính toán tháp thép viễn thông với độ tin cậy cao, dễ áp dụng.
Vì vậy, việc nghiên cứu một tiêu chuẩn TIA-222-G để áp dụng tính toán tháp
thép viễn thông tự đứng có xét đến điều kiện thực tế ở Việt Nam là cần thiết,
có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
+ Mục đích và nội dung nghiên cứu:
Các mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài này như sau:
- Nghiên cứu khả năng áp dụng tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G trong tính toán
thiết kế tháp thép tự đứng chịu tải trọng gió xây dựng tại Việt Nam, so sánh
với tiêu chuẩn Việt Nam. Kiến nghị phương pháp tính toán đơn giản.
- Nghiên cứu các yêu cầu về cấu tạo của tháp thép viễn thông tự đứng theo
tiêu chuẩn TIA-222-G, phân tích, so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam.
- Kết luận, kiến nghị, đề xuất phương pháp áp dụng tiêu chuẩn Mỹ TIA-222G khi tính toán thiết kế tháp viễn thông bằng thép chịu tải trọng gió ở Việt
Nam.
+ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3
- Đối tượng nghiên cứu: Tháp viễn thông tự đứng làm bằng kết cấu thép, có
chiều cao lớn, chịu tải trọng gió, xây dựng tại Việt Nam – Cụ thể: Tính toán
lại tháp truyền hình Nam Định cao 180 m, xây dựng tại Nam Định.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu và tính toán tháp thép viễn thông tự đứng
bằng thép chịu tải trọng gió theo tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G và tiêu chuẩn
Việt Nam.
+ Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết tính toán tháp viễn thông bằng thép theo tiêu chuẩn Việt
Nam và tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G.
Vận dụng vào tính toán cho ví dụ cụ thể.
Đưa ra được quy trình tính toán tháp viễn thông bằng thép và rút ra những kết
luận, kiến nghị và khuyến cáo việc áp dụng tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G [12]
trong tính toán tháp viễn thông tự đứng ở Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong quá trình thực hiện luận văn là
phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu, phương pháp lý luận biện
chứng. Ngoài ra còn sử dụng mô hình phần tử hữu hạn và các phần mềm phân
tích kết cấu để tính toán và so sánh kết cấu tháp viễn thông chịu tải trọng gió
theo các tiêu chuẩn nêu trên.
+ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G trong tính toán thiết kế tháp
thép viễn thông tự đứng xây dựng tại Việt Nam.
So sánh kết quả tính toán tháp thép chịu tải trọng gió theo tiêu chuẩn mỹ và
tiêu chuẩn Việt Nam.
+ Cấu trúc luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương, tài liệu tham khảo và các phụ lục.
Trong đó, nội dung các chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về tháp thép viễn thông tự đứng:
4
- Giới thiệu về tháp thép viễn thông tự đứng.
- Các công trình tháp thép viễn thông tự đứng.
- Các phương pháp tính toán tháp thép viễn thông tự đứng.
- Nhận xét.
Chương 2: Quy trình và phương pháp tính toán công trình tháp thép viễn
thông tự đứng.
- Tính toán tháp thép viễn thông tự đứng theo Tiêu chuẩn Việt Nam.
- Tính toán tháp thép viễn thông tự đứng theo Tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G.
- Quy trình tính toán tháp thép viễn thông tự đứng.
- Nhận xét .
Chương 3: Ví dụ tính toán:
- Nhiệm vụ thiết kế.
- Lựa chọn các thông số cơ bản của tháp.
- Tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam.
- Tính toán theo tiêu chuẩn Mỹ TIA-222-G.
Chương 4: So sánh, kết luận và kiến nghị.
THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
109
CHƯƠNG 4:
SO SÁNH, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1
So sánh.
Bảng 4.1 – Bảng so sánh kết quả tính toán tháp giữa hai tiêu chuẩn
Nội dung
Tính toán tháp theo
Tính toán tháp theo
so sánh
tiêu chuẩn Việt Nam
tiêu chuẩn TIA-222-G
Hệ dàn không gian nhiều bậc Hệ dàn không gian nhiều bậc
Sơ đồ tính
siêu tĩnh, liên kết đầu thanh
siêu tĩnh, liên kết đầu thanh là
là liên kết khớp.
liên kết khớp.
Tải trọng
Được tính toán dựa trên kích Được tính toán dựa trên kích
bản thân
thước cấu kiện.
thước cấu kiện.
Bao gồm hai thành phần:
Được tính đơn giản thông qua
Tải gió tĩnh: tính thông qua
vận tốc gió 3 giây, chu kỳ lặp
vận tốc gió 3 giây, chu kỳ
50 năm.
lặp 20 năm. Hệ số an toàn
Tải gió được tính cho từng đốt
của tải trọng gió là 1,2.
tháp và phân phối đều cho các
Tải gió động: phụ thuộc vào liên kết chân đốt.
Tải trọng
gió
chu kỳ dao động, khối lượng Thành phần áp lực gió và
phân bố của công trình, được xung áp lực gió được tính gộp
tính thông qua tải trọng gió
trong cùng 1 công thức, đảm
tĩnh, có thể phải tính với
bảo việc tính toán dễ dàng, ít
nhiều chu kỳ dao động khác
nhầm lẫn.
nhau.
Với đốt No.20-(SPX) (đốt
Với đốt No.20-(SPX) (đốt
D02), theo phương vuông góc,
D02), theo phương vuông
tải trọng gió tác dụng lên đốt
góc, tải trọng gió tĩnh tác
là 25,831 (kN), theo phương
110
dụng lên đốt là 15,75 (kN),
xiên góc 450 là 30,624 (kN)
thành phần động tính cho 5
chu kỳ dao động đầu tiên là
11,62 (kN)
Tiêu chuẩn Việt Nam đưa ra Tiêu chuẩn TIA-222-G đưa ra
2 tổ hợp tải trọng cơ bản là
hai tổ hợp tải trọng cho tháp
tổ hợp cơ bản 1 (tĩnh tải và
viễn thông, có xét tới trường
Tổ hợp tải
một tải ngắn hạn) và tổ hợp
hợp giảm tải trọng tĩnh tải.
trọng
cơ bản 2 (tĩnh tải và nhiều tải Khi tính tải trọng, TIA-222-G
Nội lực
ngắn hạn) có xét tới hệ số
không đưa hệ số vượt tải vào
xuất hiện không đồng thời
tính toán, nhưng bổ xung hệ số
của các tải trọng ngắn hạn.
khi tổ hợp tải trọng.
-
-
Cấu kiện 5259
Cấu kiện 5259
N kéo 2233,8 kN
N kéo 3983 kN
Nnén 2619,9 kN
Nnén 4417 kN
-
-
Cấu kiện 5408
Cấu kiện 5408
Nkéo 375,2 kN
Nkéo 417 kN
N nén 444,9 kN
N nén 438 kN
-
-
Cấu kiện 5706
Cấu kiện 5706
Nkéo 1973,3 kN
Nkéo 3582 kN
Nnén 2254,2 kN
Nnén 3899 kN
-
-
Cấu kiện 2763
Cấu kiện 2763
Nkéo 24,4 kN
Nkéo 80 kN
Nnén 26,9 kN
Nnén 76 kN
Nội lực của cấu kiện khi tính
111
toán theo TIA-222-G lớn hơn
nội lực khi tính theo tiêu
chuẩn Việt Nam
Theo tiêu chuẩn Việt Nam,
Theo tiêu chuẩn TIA-222-G,
trong tháp viễn thông tự
phần tử thanh trong tháp viễn
đứng, phần tử thanh đều
thông được chia thành phần tử
được xét như nhau, bao gồm giằng và phẩn tử chân, thanh
Tính toán
cấu kiện
trường hợp chịu kéo và
chia nhỏ, …., trong đó lại
trường hợp chịu nén.
phân chia thành các trường
hợp chịu tải khác nhau, hình
dáng mặt cắt cấu kiện khác
nhau
Ứng suất giới hạn của vật
Ứng suất giới hạn của vật liệu
liệu không thay đổi trong các trong mỗi cấu kiện thay đổi
công thức kiểm tra khả năng theo hình dáng mặt cắt (độ
chịu lực.
mảnh của tiết diện).
-
-
Cấu kiện 5259
Tiết diện CHS355,6x9,5
Tiết diện CHS355,6x12,7
-
-
Cấu kiện 5408
ổn định
Cấu kiện 5408
Tiết diện CHS139,7x5,4
Tiết diện CHS139,7x6,4
-
-
Cấu kiện 5706
Cấu kiện 5706
Tiết diện CHS273,1,3x9,3
Tiết diện CHS273,1x14,0
-
-
Cấu kiện 2763
Tiết diện CHS48,3x3,2
Kiểm tra
Cấu kiện 5259
Cấu kiện 2763
Tiết diện CHS48,3x4,5
Tiêu chuẩn Việt Nam không Tiêu chuẩn TIA-222-G quy
có quy định riêng cho công
định cụ thể điều kiện ổn định
trình tháp viễn thông tự
của tháp bao gồm điều kiện về
112
đứng, nên khi xét điều kiện
chuyển vị đỉnh tháp, góc xoay
ổn định tổng thể của tháp,
tương đối lớn nhất của tháp.
chỉ xét tới điều kiện độ mảnh Các điều kiện này có thể được
tổng thể, điều kiện ổn định
kiểm tra dễ dàng thông qua kết
gió động, không có giới hạn
quả phân tích kết cấu.
về góc xoay và chuyển vị
đỉnh tháp.
4.2
Kết luận.
-
Tải trọng gió theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2737:1995 xác định căn
cứ vào vận tốc gió 3 giây, tại độ cao 10 m tính từ mặt đất, địa hình dạng B,
chu kỳ lặp 20 năm, khác với tiêu chuẩn TIA-222-G tính với vận tốc gió 3
giây, độ cao 10 m, địa hình tương đương dạng B theo tiêu chuẩn Việt Nam,
chu kỳ lặp 50 năm.
-
Tính toán tải trọng gió tác dụng lên tháp viễn thông tự đứng bằng thép
theo tiêu chuẩn Việt Nam phải trải qua nhiều bước tính phức tạp, phụ thuộc
vào chu kỳ dao động riêng, phải xét tới nhiều dạng dao động khác nhau, tải
trọng gió được gán vào mô hình và tổ hợp rất khó khăn, mất nhiều thời gian,
nên dễ phát sinh nhầm lẫn khó kiểm soát trong quá trình phân tích kết cấu
tháp bằng phần mềm ứng dụng (do không có phần mềm chuyên dụng).
-
Vận tốc gió đưa vào tính toán theo TIA-222-G lớn hơn, nhưng tải trọng
gió tính theo TIA-222-G (không nhân với hệ số tổ hợp 1,6) lại nhỏ hơn (gần
bằng) tải trọng gió khi tính theo tiêu chuẩn Việt Nam (khi không nhân với hệ
số độ tin cậy 1,2). Khi tính toán thiết kế tháp thép, các hệ số độ tin cậy, hệ số
tổ hợp của tiêu chuẩn Mỹ và tiêu chuẩn Việt Nam được cho và so sánh trong
bảng 4.2 dưới đây.
113
Bảng 4.2 – Bảng so sánh các hệ số tải trọng theo 2 tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn
Trường hợp
Tĩnh tải
Tải trọng gió
Hệ số độ tin cậy và
Trường hợp 1
1,05x1
1,2x1
hệ số tổ hợp theo
tiêu chuẩn Việt Nam
Trường hợp 2
1,0x1
1,2x1
Hệ số tổ hợp theo
Trường hợp 1
1,2
1,6
TIA-222-G
Trường hợp 2
1,0
1,6
-
Kết quả nội lực tính theo TIA-222-G (đã nhân với hệ số tổ hợp 1,6,
xem bảng 4.2) lớn hơn theo tiêu chuẩn Việt Nam (đã nhân với hệ sốt ổ hợp
1,2).
-
Tính toán kiểm tra khả năng chịu lực đối với từng cấu kiện theo tiêu
chuẩn Việt Nam có thể đơn giản hơn so với tính toán khả năng chịu lực khi sử
dụng TIA-222-G. Tuy nhiên, tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam không kể
đến đặc tính làm việc khác nhau của các cấu kiện thanh trong tháp viễn thông
tự đứng, không xét tới ảnh hưởng của kích thước tiết diện tới ứng suất giới
hạn thay đổi khi làm việc chịu nén (điều kiện ổn định cục bộ) mà chỉ xét tới
khả năng mất ổn định tổng thể của thanh. Tiêu chuẩn TIA-222-G có xét đến
những yếu tố này.
-
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của tháp theo TIA-222-G đơn giản
hơn so với kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn Việt Nam do có thể sử dụng kết
quả từ phân tích kết cấu bằng phần mềm chuyên dụng cho tháp thép. Ngoài
ra, TIA-222-G còn đưa ra các điều kiện kiểm tra ổn định tổng thể với tiêu chí
rõ ràng, thuận lợi cho công tác tính toán.
-
Tính toán liên kết theo hai tiêu chuẩn cho ra những kết quả tương
đương nhau.
Vì vậy, có thể nói rằng:
114
Tiêu chuẩn TIA-222-G là tiêu chuẩn chuyên dụng cho tính toán tháp thép
viễn thông tự đứng. Các bước tính toán theo TIA-222-G đơn giản, dễ hiểu,
thuận lợi cho công tác thiết kế và kiểm định. Các thông số dùng trong tính
toán tháp đều được cung cấp đầy đủ, dễ tra cứu;
Sử dụng tiêu chuẩn TIA-222-G trong tính toán tháp thép viễn thông tự đứng ở
Việt Nam có thể là sự lựa chọn hợp lý;
Do hệ số khi tổ hợp tải trọng gió của TIA-222-G lớn so với tiêu chuẩn Việt
Nam nên khi đưa vào sử dụng cần xem xét, nghiên cứu cho phù hợp;
Nghiên cứu tiêu chuẩn TIA-222-G là việc làm cần thiết phục vụ công tác biên
soạn tiêu chuẩn thiết kế riêng cho tháp thép viễn thông của Việt Nam.
4.3
Kiến nghị.
-
Việt Nam hiện chưa có tiêu chuẩn riêng cho việc tính toán tháp viễn
thông bằng thép, đề nghị biên soạn và sớm ban hành tiêu chuẩn để hỗ trợ
công tác thiết kế, thi công, giám sát, kiểm định các công trình tháp viễn thông
ngày càng phát triển về số lượng, nhằm đảm bảo an toàn, chất lượng.
-
Ngoài ra, tháp thép viễn thông với chiều cao lớn hơn 100 m là những
công trình quan trọng, chịu ảnh hưởng của khí hậu và tác động của môi
trường, đề nghị nghiên cứu ban hành các tiêu chuẩn đi kèm về quản lý chất
lượng, kiểm tra bảo dưỡng và bảo trì trong quá trình sử dụng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt Nam:
1. Bộ Tài nguyên môi trường (2014), Quyết định 1857/QĐ-BTNMT ngày
29/8/2014 của Bộ tài nguyên môi trường về việc phê duyệt và công bố
phân vùng bão và xác định nguy cơ bão, nước dâng do bão cho khu vực
ven biển Việt Nam.
2. Bộ xây dựng (1995), TCVN 2737:1995: Tải trọng và tác động – Tiêu
chuẩn thiết kế.
3. Bộ xây dựng (2012), TCVN 5575:2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn
thiết kế;
4. Bộ xây dựng (1999), TCXD 229:1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần
động của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995.
5. Bộ xây dựng (1994), TCVN 3223:1994: Que hàn điện dùng cho thép
Cacbon thấp và thép hợp kim thấp – Ký hiệu, kích thước và yêu cầu kỹ
thuật chung.
6. Bộ xây dựng (1995), TCVN 1916:1995: Bu lông, vít, vít cấy và đai ốc
– Yêu cầu kỹ thuật.
7. Bộ xây dựng (1975), TCVN 1765:1975: Thép các bon kết cấu thông
thường. Mác thép và yêu cầu kỹ thuật.
8. Bộ xây dựng (2009), TCVN 5709:2009: Thép Cácbon cán nóng dùng
làm kết cấu trong xây dựng – Yêu cầu kỹ thuật.
9. Bộ xây dựng (1979), TCVN 3104:1979: Thép kết cấu hợp kim thấp –
Mác, yêu cầu kỹ thuật.
10. Bộ xây dựng (2009), QCVN 02:2009: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng.
Tài liệu tiếng nước ngoài:
11. ASCE 7-05 (2005): Minimum Design Load for Buildings and Other
Structures. American Society of Civil Engineers.
12. ANSI/AISC 360-10 (2010): Specification for structural steel building.
13. ANSI/TIA-222-G (2006): Structural Standard for Antenna, Supporting
Structures and Antennas.
14. ANSI/TIA-222-G-2
(2009):
Structural
Standard
for
Antenna,
Supporting Structures and Antennas Addendum 2.
15. AISI-2001 (2001): North American Specification for the Design of
Cold-formed Steel Structural Members.
16. BS-8100-1:1986 (1986): Lattice towers and masts. Code of practice for
loading Code of practice for loading.
17. BS-8100-2:1986 (1986): Lattice towers and masts. Guide to the
background and use of Part 1 'Code of practice for loading'.
18. BS-8100-3:1999 (1999): Lattice towers and masts. Code of practice for
strength assessment of members of lattice towers and masts.
19. ANSI/AISC LRFD- 99 (1999): Load and Resistance Factor Design
Specification for Strucural Steel Buildings.
20. ASTM A370: Standard Test Method and Definitions for Mechanical
Testing of Steel Products
Phụ lục I
Tính toán tải trọng gió tĩnh theo tiêu chuẩn Việt Nam
Phụ lục II
Tọa độ trọng tâm và chuyển vị của các đốt tháp
