BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- NGUYỄN XUÂN KHUÊ NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN TRỤ THÉP VIỄN THÔNG KHI THAY ĐỔI VỊ TRÍ DÂY CO LUẬN VĂN THẠ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN XUÂN KHUÊ
NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN TRỤ THÉP VIỄN THÔNG KHI THAY ĐỔI VỊ TRÍ DÂY CO
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Hà Nội – 2017
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN XUÂN KHUÊ KHÓA: 2015 - 2017
NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN TRỤ THÉP VIỄN THÔNG KHI THAY ĐỔI VỊ TRÍ DÂY CO
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGUỜI HUỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS ĐOÀN TUYẾT NGỌC
Hà Nội – 2017
Trang 3BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN XUÂN KHUÊ KHÓA: 2015 - 2017
NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN TRỤ THÉP VIỄN THÔNG KHI THAY ĐỔI VỊ TRÍ DÂY CO
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGUỜI HUỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS ĐOÀN TUYẾT NGỌC
XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
Hà Nội – 2017
Trang 4LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa đào tạo Sau đại học ở Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đoàn Tuyết Ngọc đã nhiệt tình hướng dẫn trong suốt thời gian nghiên cứu, hoàn thành luận văn này
Hà Nội, ngày 27 tháng 2 năm 2017
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Xuân Khuê
Trang 5LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ 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 Xuân Khuê
Trang 6DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Số hiệu bảng,
Bảng 1.1 Các đặc trưng vật lý của thép
Bảng 1.2 Cường độ tính toán toán của thép cán và thép ống
Bảng 1.3 Cường độ tiêu chuẩn f y , f u và cường độ tính toán f các bon
(TCVN 5079: 1993)
Bảng 1.4 Cường độ tiêu chuẩn f y , f u và cường độ tính toán f của thép
hợp kim thấp
Bảng 1.5 Yêu cầu đề độ dai va đập đối với thép Carbon
TCVN 5709: 1993
Bảng 1.6 Bảng chỉ tiêu cơ học của một số thép nước ngoài
Bảng 1.7 Cường độ tính toán của mối hàn
Bảng 1.8 Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn f wun và cường độ tính toán f wt
của kim loại hàn trong mối hàn góc
Bảng 1.9 Cường độ tính toán của liên kết một bu lông
Bảng 1.10 Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông
Bảng 1.11 Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông fcb
Bảng 1.12 Cường độ chịu kéo của bulông neo
Bảng 1.13 Đặc trưng cơ bản của bulông cường độ cao
Bảng 2.1 Hệ số điều kiện làm việc
Bảng 2.2 Hệ số t
Bảng 2.3 Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng f L
Bảng 2.4 Hệ số áp lực động ζ của tải trọng gió
Bảng 2.5 Hệ số tương quan không gian áp lực động ν của tải trọng
gió
Bảng 2.6 Hệ số động đất k
Bảng 2.7 Bảng phân loại công trình
Bảng 2.8 Bảng hệ số tầm quan trọng của công trình
Bảng 2.9 Bảng hệ số hướng gió
Bảng 2.10 Các dạng địa hình phổ biến (theo TIA-222G)
Bảng 2.11 Bảng hằng số điều kiện địa hình
Bảng 2.12 Bảng hệ số điều kiện địa hình
Bảng 2.13 Hệ số hướng gió (Wind direction factor)
M
Trang 7Bảng 2.14 Bảng hệ số lực cho kết cấu trụ (bảng 2-7 trong TIA-222G) Bảng 2.15 Bảng hệ số lực cho thiết bị (C a )
Bảng 2.16 Bảng so sánh quy trình tính toán trụ thép dây co giữa tiêu
chuẩn TCVN và TIA 222G
Bảng 3.1 Thông số dây neo
Bảng 3.2 Thông tin trạm
Bảng 3.3 Thông tin trụ
Bảng 3.4 Thông số anten
Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả
DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ
Số hiệu hình,
Hình 1.1 Hình ảnh trụ thép dây co
Hình 1.2 Trụ thép Warsaw Radio Mast và KVLY-TV Mast
Hình 1.3 Trụ KVLY-TV VÀ KXTV/KOVR
Hình 1.4 Trụ thép dây co mặt đất
Hình 1.5 Trụ thép dây co trên mái
Hình 2.1 Cấu tạo chung trụ thép dây co
Hình 2.2 Sơ đồ tiết diện trụ và các đoạn thân điển hình
Hình 2.3 Trụ thép dây co, thân là thép ống
Hình 2.4 Cấu tạo liên kết của dây neo với trụ
Hình 2.5 Cấu tạo liên kết của dây neo
Hình 2.6 Cấu cạo khung chống xoay
Hình 2.7 Chi tiết một số liên kết thân trụ
Hình 2.8 Một số loại móng dây neo
Hình 2.9 Móng đỡ thân trụ
Hình 2.10 Hệ tọa độ khi xác định hệ số tương quan không gian ν
Trang 8Hình 2.11 Hệ số khí động lực học ξ
Hình 2.12 Sơ đồ tính hệ có r bậc tự do
Hình 2.13 Phương tải trọng gió đối với trụ
Hình 2.14 Tải trọng gió tác dụng vào dây neo
Hình 2.15 Tỷ số w/t của thép góc
Hình 2.16 Sơ đồ khối quy trình tính toán trụ thép dây co Hình 3.1 Cấu tạo một đốt trụ
Hình 3.2 Cấu hình Anten
Hình 3.3 Hướng gió tác dụng vào trụ
Trang 9PHỤ LỤC TÍNH TOÁN
( ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TRƯỜNG HỢP 1)
Trang 10MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục bảng, biểu
Danh mục hình, sơ đồ
PHẦN MỞ ĐẦU 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
CHƯƠNG 1 5
TỔNG QUAN VỀ TRỤ THÉP VIỄN THÔNG DÂY CO 5
1.1 Giới thiệu về trụ thép viễn thông dây co 5
1.2 Một số công trình trụ thép dây co trên thế giới và Việt Nam 6
1.2.1 Trên thế giới 6
1.2.2 Việt Nam 7
1.3 Vật liệu sử dụng 8
1.3.1 Vật liệu thép dùng trong kết cấu 8
1.3.2 Vật liệu dùng cho liên kết 13
1.4 Các phương pháp nghiên cứu, tính toán trụ thép dây co 17
1.5 Nhận xét chung 18
CHƯƠNG 2 19
NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN TRỤ THÉP DÂY CO 19
Trang 112.1 Cấu tạo của trụ thép dây co 19
2.2 Tính toán trụ thép dây co theo Tiêu chuẩn Việt Nam 26
2.2.1 Tải trọng và tác động 26
2.2.2 Tính toán thiết kế trụ thép dây co 38
2.3 Tính toán trụ thép dây co theo Tiêu chuẩn TIA 222-G 45
2.3.1 Tải trọng 45
2.3.2 Tính toán thiết kế 60
2.3.3 Quy trình tính toán trụ thép dây co 70
2.3.4 So sánh quy trình tính toán trụ thép dây co của tiêu chuẩn TIA 222G với tiêu chuẩn Việt Nam 71
CHƯƠNG 3 73
VÍ DỤ TÍNH TOÁN 73
3.1 Nhiệm vụ tính toán 73
3.2 Tính toán chi tiết 74
3.2.1 Thông tin chung 75
3.2.2 Kết quả và so sánh 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN
Trang 121
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Trong thế kỷ XXI, thời đại bùng nổ của công nghệ thông tin, internet, phát thanh và truyền hình Các phương tiện thu phát sóng, truyền thông hữu tuyến cũng như vô tuyến ngày càng phát triển phổ biến và rộng rãi Do vậy rất cần có nhiều các công trình để có thể thu phát sóng điện từ phục vụ cho các thiết bị di động Cũng như vậy đối với điện thoại di động là một phần thiết yếu của mỗi cá nhân cũng như tập thể vì sự tiện lợi của nó, đi theo nó cần có các cơ sở hạ tầng phục vụ cho việc hoạt động cũng dần ngày càng phát triển
Ở Việt Nam mạng di dộng đang dần được các nhà mạng lớn như Viettel, VinaPhone, MobiFone… đầu tư và nâng cao chất lượng nhằm có thể phủ sóng được cả nước từ vùng sâu vùng xa, miền núi hay hải đảo, mặt khác để theo kịp công nghệ thế giới với sóng 3G, LTE, 4G đòi hỏi xây dựng và tăng cao sự tập trung của các thiết bị thu phát sóng Với yêu cầu kỹ thuật về trọng lượng của các thiết bị thu phát sóng và chiều cao yêu cầu của trụ thép viễn thông không quá lớn, thì giải pháp trụ thép dây co là giải pháp phù hợp nhất về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật
Mặc dù với những thế mạnh như trên nhưng tại Việt Nam chưa có một tiêu chuẩn, tài liệu riêng phục vụ cho việc thiết kế kết cấu tháp trụ dây co Việc tính
toán hiện chỉ dựa trên các tài liệu TCVN 2737 :1995 ‘ Tải trọng và tác động’, TCXD 229 ‘Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN
2737 :1995’, TCVN 5575 :2012 ‘Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế’ và các tiêu
chuẩn liên quan khác Việc tính toán nhiều khi gây ra sự khó khăn phức tạp, dễ gây nhầm lẫn cho các kỹ sư kết cấu
Tiêu chuẩn TIA/EIA-222G (viết tắt TIA 222G) EIA là chữ viết tắt của Electronic Industries Alliance – Liên minh doanh nghiệp điện tử (từ năm
Trang 132
1997 đổi thành Electronic Industries Association – Hiệp hội doanh nghiệp điện
tử) là một tiêu chuẩn và tổ chức thương mại bao gồm liên minh các hiệp hội thương mại của các nhà sản xuất thiết bị điện tử tại Hoa Kỳ
TIA: Telecommunications Industry Association – Hiệp hội công nghiệp viễn
thông Bộ tiêu chuẩn này do TIA trực thuộc EIA phát hành Hơn 30 tổ chức trong ngành công nghiệp viễn thông đóng góp chuyên môn để xây dựng tiêu chuẩn này (bao gồm cả các nhà sản xuất, tư vấn, người dùng cuối và các tổ
chức) Trong đó TIA/EIA- 222 G (Structural Standard for Anten Supporting
structures and Anten) ‘Tiêu chuẩn kết cấu đối với tháp đỡ anten và các anten’
Là tiêu chuẩn có độ tin cậy cao dễ áp dụng và được sử dụng nhiều trên thế giới chuyên thiết kế cho các tháp, trụ thép viễn thông
Vì các lý do trên cấp thiết tại Việt Nam cần có một nghiên cứu có hệ thống chỉ dẫn các tính toán cũng như cấu tạo của trụ thép dây co Áp dụng TIA/EIA 222-G
dễ dàng vào thực tế hiện nay
Mục đích nghiên cứu
Các mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài này như sau
- Nghiên cứu, xây dựng quy trình tính toán của trụ thép dây co dựa trên TCVN
và tiêu chuẩn TIA/EIA-222 G
- Nghiên cứu sự làm việc của trụ khi thay đổi vị trí đặt dây co
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Trụ thép viễn thông có chiều cao lớn chịu ảnh hưởng
của tải trọng gió, xây dựng tại Việt Nam Cụ thể là ‘Tính toán và cấu tạo của trụ thép viễn thông cao 36m tại Quảng Ninh, có đánh giá sự làm việc khi thay đổi vị trí dây co’
- Phạm vi nghiên cứu : nghiên cứu tính toán và cấu tạo của trụ thép dây co
theo TCVN và tiêu chuẩn TIA/EIA-222 G, có đánh giá sự làm việc khi thay đổi vị trí dây co
Trang 143
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là: phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu, phương pháp so sánh, lý luận biện chứng Ngoài ra còn sử dụng mô hình phần tử hữu hạn và các phần mềm phân tích kết cấu để thực hiện luận văn này
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Xây dựng được chỉ dẫn tính toán và cấu tạo cho trụ thép dây co Mặt khác cho tạo cái nhìn tổng quát sự làm việc của trụ thép dây co khi thay đỏi vị trí đặt dây co
Cấu trúc luận văn
Cấu trúc luận văn gồm: Phần mở đầu, 3 chương, Kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo và các phụ lục
Trong đó nội dung các chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về trụ thép viễn thông dây có
- Giới thiệu về trụ thép viễn thông dây co
- Một số công trình trụ thép viễn thông dây co tại Việt Nam và trên thế giới
- Vật liệu sử dụng
- Nhận xét chung
Chương 2: Nghiên cứu cấu tạo và tính toán công trình trụ thép dây co
- Cấu tạo trụ thép dây co
- Tính toán trụ thép dây co theo TCVN
- Tính toán trụ thép dây co theo tiêu chuẩn TIA/EIA-222 G
- Nhận xét chung
Chương 3: Ví dụ tính toán
- Nhiệm vụ thiết kế
- Lựa chọn các thông số cơ bản của trụ và vị trí đặt dây co
- Tính toán theo tiêu chuẩn TIA/EIA-222 G
Trang 154
- Nhận xét chung
Kết luận và kiến nghị
Trang 16
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: digilib.hau@gmail.com
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 1779
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
- Theo tiến trình phát triển hạ tầng mạng đề ra bởi Bộ Thông tin và Truyền thông cung như nhu cầu của thị trường mạng, đặt ra sự gia tăng chất lượng mạng
và gia tăng mật độ cũng như chất lượng phủ sóng Điều đó chắc chắn dẫn tới sự gia tăng của các công trình dạng trụ thép có dây neo Nên dần dần trong tương lai đây sẽ là một dạng kết cấu phổ biến được thiết kế nhiều
- Bằng trình tự nghiên cứu tính toán trên tác giả nhận thấy rằng tính toán bằng tiêu chuẩn TIA 222G đơn giản và dễ dàng hơn tiêu chuẩn Việt Nam
- Với trụ thép có dây neo, việc thay đổi vị trí neo trên thân trụ không ảnh hưởng nhiều đến nội lực và chuyển vị của công trình xong về mặt thi công thì vị trí neo nên chọn sao cho vị trí thuận lợi để thi công nhất và thỏa mãn một số quy định trong tiêu chuẩn ngành (viễn thông)
Kiến nghị
- Tác giả luận văn mong muốn được nghiên cứu sâu hơn về trụ thép có dây neo cũng như nghiên cứu sâu về tiêu chuẩn TIA Vì các công trình viễn thông nói riêng và các công trình dạng trụ, cột, tháp cho viễn thông, điện lưc…nói chung là các kết cấu ngày càng bắt gặp nhiều trong đời sống hàng ngày và cũng
là một phần tất yếu trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Mặt khác để tính toán các kết cấu này bằng tiêu chuẩn Việt Nam thì khó khăn giống như tính toán trụ thép dây neo vậy Không đủ cơ sở lý thuyết một cách đồng bộ, trong khi đó tiêu chuẩn TIA 222G có hướng dẫn cụ thể thiết kế các loại kết cấu này
- Mặt hạn chế của tiêu chuẩn TIA 222G là một số các thông số, quy định và các bảng biểu được lập lên dựa trên điều kiện thực tiễn của nước ngoài Ví dụ như:
Trang 1880
+ Trong quy định tính gió TIA chỉ quan tâm đến tốc độ gió (còn ở Việt Nam theo vùng gió cơ bản)
+ Dạng địa hình cả TIA và TCVN đều xác định dạng địa hình bằng cách
mô tả trực quan…
- Dù khó khăn trên xong tác giả vẫn hoàn toàn có thể quy đổi được về các giá trị yêu cầu tương đương Xong đó vẫn chỉ là quy đổi nên độ chính xác có thể chưa cao, vậy nên muốn áp dụng TIA nói riêng hay tiêu chuẩn Mỹ nói chung cần phải sớm có hệ thống các thông số, quy định, bảng biểu được xác định dựa trên các tiêu chuẩn tương đương
Trang 19TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Bộ xây dựng (1995), TCVN 2737: 1995 : Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn
thiết kế
2 Bộ xây dựng (2012), TCVN 5575: 2012: Kết cấu thép – tiêu chuẩn thiết kế
3 Bộ xây dựng ( 1999), TCXD 229: 1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động
của tải trọng gió theo TCVN 2737:1995
4 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
5 Bộ xây dựng (1995), TCVN 1916: 1995: Bu lông, vít, vít cấy và đai ốc – Yêu
cầu kỹ thuật
6 Bộ xây dựng (1975), TCVN 1765: 1975: Thép Cacbon kết cấu thông thường
Mác thép và yêu cầu kỹ thuật
7 Bộ xây dựng (2009), TCVN 5709: 2009: Thép Cacbon cán nóng dùng trong
kết cấu xây dựng- Yêu cầu kỹ thuật
8 Bộ Xây dựng ( 1979), TCVN 3104: 1979: Thép kết cấu hợp kim thấp – Mác,
yêu cầu kỹ thuật
9 Bộ Xây dựng (2009), QCVN 02:2009: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu
điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng
10 Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Đoàn Ngọc Tranh,
Hoàng Văn Quang (2001), Kết cấu thép công trình dân dụng và công nghiệp,
NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội
11 Phan Văn Cúc, Nguyễn Lê Ninh (1994), Tính toán và cấu tạo kháng chấn
các công trình nhiều tầng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội
12 Đoàn Định Kiến, Phạm Văn Tư, Nguyễn Quang Viên (1995), Thiết kế kết
cấu thép nhà công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội
13 ASCE 7-05 (2005), Minimum design load for buildings and other structures
American society of civil engineers