SỰ CẦN THIẾT KỂ ĐẾN TÁC ĐỘNG “GIÓ VÀ ĐỘNG ĐẤT” LÊN CẤU THÁP TRỤ
Viết bởi Đặng Thị Phương Uyên – P. TK Xây dựng   
Thứ hai, 26 Tháng 11 2012 13:08

Khi phân tích sự làm việc của kết cấu trụ thép truyền dẫn điện, nếu chỉ thiết kế bài toán với tải trọng tĩnh đảm bảo kết cấu làm việc theo điều kiện bền, điều kiện ổn định, và ghép nối khống chế điều kiện chuyển vị của toàn bộ kết cấu thì không thể mô tả hết được trạng thái làm việc của nó. Một điều quan trọng trong phân tích khả năng chịu lực của kết cấu đó là các dạng dao động ảnh hưởng trực tiếp đến công trình. Và dạng dao động của bản thân kết cấu tháp trụ chủ yếu dựa vào ba yếu tố: độ cứng kết cấu đặc trưng cho những tính chất của vật liệu cấu tạo nên chúng; khối lượng bản thân kết cấu; và còn một vấn đề cũng không kém phần quan trọng đó là hệ số cản do bản thân công trình tạo ra để chống lại các tác động bên ngoài gây ra như gió, động đất,…

Các tải trọng trong thực tế đều mang tính chất ngẫu nhiên ở các mức độ khác nhau như gió, động đất,..Một sự tác động của gió do chính sự dao động của bản thân kết cấu gây ra và chính sự kết hợp tác động này tạo ra dạng gió động đã được hai tiêu chuẩn TCVN 3727-1995 và tiêu chuẩn TCXD 229:1999. Thành phần động của tải trọng gió tác động lên kết cấu là do lực xung của vận tốc gió và lực quán tính của công trình gây ra.

Trên thế giới nhiều nhà khoa học cũng không ngừng nghiên cứu và thiết kế cho sự tác động này.Vào năm 2003, tại viện nghiên cứu COPPETEC và Civil Engineering Program của trường đại học COPPE ở Bazil đã phân tích “Cách thức dao động và sự ổn định của các trụ truyền dẫn dưới tác dụng của lực gió” của tác giả Ronaldo C.battista, Rosangela S. Rodri gues, Michele S. Pfeil đưa ra một mô hình phân tích-số hóa mới cho sự phân tích cấu trúc của trụ thép dưới tác động của gió. Tác giả đã đề xuất một tỷ số cho sự đánh giá ổn định trong trường hợp thiết kế. Họ đã phân tích cho các trụ có chiều cao khoảng từ 32.28m dựa vào sự khảo sát cách thức vận hành của hệ thống và các hình ảnh phá hoại ở Brazil, khi vận tốc gió bão đạt đến 100km/h. Đặc tính dao động và sự chuyển động của các cáp điện và dòng thổi của gió khi đánh giá cách ứng xử của trụ thép dưới tác động của lực gió. Trong phân tích này tác giả đã phân tích sự ảnh hưởng quá trình truyền dẫn điện theo lực căng dây trên trụ gọi là con lắc giảm dao động trong phân tích phi tuyến (NLPD).

         
Hình 1:        a) Mô hình hệ thống cấu trúc của 3D-FEM                         
b)Trụ truyền dẫn L6

Sau quá trình phân tích bài báo đã đưa ra kết luận rằng: Một mô hình 3D-FEM được xây dựng để phân tích cách thức dao động kép của trụ thép dưới tác động của lực gió, nó giải thích lực quán tính xuất hiện trong sự dao động của trụ do gió và sự chuyển động xoay của cáp điện. Để làm giảm đi sự chuyển vị đầu trụ trong chiều hướng gió dọc, NLPD được định hướng tỷ lệ hữu hiệu khoảng 90% khi hệ thống giảm chấn được thiết kế làm việc cho hầu hết sự cộng hưởng giữa sự chuyển động của vận tốc gió trong những dạng dao động đầu tiên của cấu trúc kết hợp.

Vào năm 2007 tại Khoa Mechanical & Materials Engineering, trường đại học Western Ontario, London, Canada liên kết với Khoa School of Engineering, trường đại học Surrey, Guildford. Surrey GU2 7XH, UK đã tiến hành nghiên cứu về “ Sự giảm tải trọng gió của trụ truyền dẫn bằng cách: so sánh tiêu chuẩn giữa nghiên cứu-thiết kế” của tác giả E. Savory, G.A.R. Parke, P. Disney, N. Toy. Bài báo đã so sánh giữa tải trọng gió cơ bản được đo bởi thiết bị truyền dẫn L6 trong suốt quá trình nghiên cứu tính toán sử dụng mã UK thực tế cho các thanh giằng của trụ và tiêu chuẩn thiết kế BS8100. Tác giả đã phân tích chủ yếu chuyển vị do gió lên trực tiếp chân trụ trên móng và cho hướng gió trực tiếp tác động vào đầu trụ.

Sự giảm tải trọng gió trên móng chân trụ trong chiều cao chuẩn do công ty National grid Blaw-Knox L6 (Lomas, 1993) được đưa ra ở hình 1b, một trụ trong đường truyền dẫn giữa Winterbourne Abbas ở Dorset phía Tây Nam nước anh được thi công từ tháng 3 năm 1995 đến tháng 9 năm 1999. Kết quả này chỉ ra rằng phương pháp đo tải trọng khoảng 14%, đặc biệt tại lúc gió có tốc độ cao hơn. Và tỷ số tải trọng gió (tại bốn chân trụ) tỷ lệ với bình phương vận tốc gió.

Và tại Việt Nam, theo báo Thanhnien.com.vn ngày 31/10/2012 đã đưa ra một kết luận quan trọng về sự gãy đổ của trụ tháp truyền hình cao 180m ở Nam Định là: Nguyên nhân phá hủy trụ thép là do thiết kế không đạt theo tiêu chuẩn TCVN 2737-1995 với tốc độ gió tối đa cho trụ thép thiết kế 181km/h và chưa kể đến những tổ hợp với tải trọng gió động; tải trọng động đất (tức là tính trong tình huống tháp vừa phải hứng bão, vừa bị động đất). Và điều này gây thiệt hại nghiêm trọng cho vấn đề người và tài sản.


Hình 2: Sự phá hủy trụ tháp truyền hình Nam Định

Một yêu cầu đặt ra cho đường dây Hồng Ngự - Phú Châu đoạn vượt sông Tiền khoảng 1,75km với trụ thép đỡ vượt cao 120m do đơn vị TVTK Điện Miền Nam thiết kế. Qua quá trình thiết kế sơ bộ và xét sự ảnh hưởng của các dạng dao động cơ bản tính gió động và động đất do trụ thép gây ra như sau:


Hình 3: Các dạng dao động của trụ đỡ vượt cao 120m
Mode 1- chu kỳ T=0.5554(s), Mode 2-chu kỳ T=0.554749(s);
Mode 3-chu kỳ T=0.25318(s), mode 4-chu kỳ T=0.25245(s).

Như vậy có thể nói, trong thiết kế trụ thép truyền dẫn điện luôn đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp truyền tải điện năng trên không. Để quá trình thiết kế đảm bảo với nhiều yêu cầu, điều kiện làm việc thực tế hơn đòi hỏi các nhà thiết kế phải luôn xem xét một cách thật cẩn trọng và mô hình hóa phải phù hợp. Việc xét đến bài toán thiết kế theo phương pháp đàn hồi tuyến tính phải luôn đảm bảo được lực do dạng dao động của kết cấu gây ra (lực gió động và động đất,…) mới đảm bảo được độ an toàn cho bài toán. Và hơn thế nữa một bài toán được đặt ra cho các nhà thiết kế đó là làm sao để thiết kế khắc phục, giảm và hạn chế được các dạng dao động này, giảm sự nguy hại, phá hủy cho trụ thép. Việc tính toán công trình chịu tác dụng động lực của tải trọng gió và động đất phản ứng của kết cấu do thành phần động của hai loại tải trọng gây ra ứng với từng dạng dao động của kết cấu là vấn đề cần thiết và cấp bách hiện nay.

 


Các tin khác:


banner_biendao_798x134

Thăm dò nhận xét

Theo quý vị đánh giá chất lượng dịch vụ tư vấn của Công ty là:
 

Tìm trên Google

Đăng nhập



Tìm kiếm

Hỗ trợ trực tuyến

Liên kết website

EOffice

Tổng lượt truy cập

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter