Kiểm tra khả năng chịu lực trụ truyền thông xây dựng trên công trình hiện hữu ở Kon Tum

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÁI BÌNH KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC TRỤ TRUYỀN THÔNG XÂY DỰNG TRÊN CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU Ở KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công t

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THÁI BÌNH

KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC TRỤ TRUYỀN THÔNG XÂY DỰNG TRÊN CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU Ở KON TUM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG

Phản biện 1: TS HOÀNG TUẤN NGHĨA

Phản biện 2: TS TRẦN ANH THIỆN

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp họp tại

Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 18 tháng 05 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa

Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học

Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

- Trong những năm gần đây các mạng viễn thông Mobifone, Vinafone, Viettel

và các mạng khác phát triển mạnh mẽ trên địa bàn thành phố Kon Tum Nhằm đảm bảo hạ tầng kỹ thuật, hàng loạt các trụ truyền thông tin được xây dựng, trong đó có không ít trường hợp xây dựng trên các công trình nhà bê tông cốt thép có sẵn Việc xây dựng như vậy không có gì đảm bảo rằng công trình có thể thỏa mãn mọi điều kiện chịu lực Việc kiểm tra lại kết cấu này một cách chi tiết và cặn kẽ là vấn đề cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá lại khả năng chịu lực của một số trụ truyền thông được xây dựng lắp đặt trên các công trình có sẵn tại thành phố Kon Tum, từ đó đưa ra một số dự đoán cho kiến nghị khi xây dựng các trụ truyền thông trên thành phố Kon Tum

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Trụ truyền thông bằng kết cấu thép dựng trên công trình nhà bê tông cốt thép hiện hửu

- Phạm vi nghiên cứu: Khả năng chịu lực cũng như chuyển vị

4 Phương pháp nghiên cứu

- Khảo sát dựa vào thực tế và căn cứ theo hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công trụ truyền thông cũng như nhà có sẵn

- Mô phỏng số và tính toán dựa trên các tiêu chuẩn

5 Bố cục của luận văn :

Luận văn gồm phần: Mở đầu, 03 Chương và phần Kết luận, kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU TRỤ THÉP VÀ CÁC VẤN ĐỀ TRONG

THIẾT KẾ TRỤ THÉP VÀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI

1.1.1 Đặc điểm trụ dây neo

1.2.2 Lựa chọn các tham số cấu tạo hình dạng thanh cánh

- Hình dạng và số lượng thanh cánh quyết định hình dạng chung của tháp Chiều dài thanh cánh (chiều cao trụ) được quyết định do yêu cầu sử dụng

1.3 HỆ THANH BỤNG

- Giống như trong dàn mái, hệ thanh bụng trong các tháp thép dạng dàn làm nhiệm vụ định hình cho các thanh cánh trụ (cố định dạng cho các dàn biên khi chịu tải), làm giảm chiều dài tính toán và tránh uốn cục bộ cho thanh cánh

1.4 VÁCH CỨNG NGANG

- Vách cứng ngang định hình, cố định khoảng cách không gian cho các thanh cánh, định dạng trụ trong quá trình chịu lưc Vị trí bố trí vách ngang ảnh hưởng đến chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng cho các thanh bụng của dàn chính Nếu không có vách cứng thì trong quá trình chịu lực hình dạng chung của tháp sẽ thay đổi và kéo theo những sai lệch về giả thuyết tính toán, phân phối tải trọng, nội lực giữa các phần

tử Ngoài ra, vách cứng còn đảm bảo độ cứng chống xoắn, phân phối mômen xoắn cho các dàn mặt bên cùng chịu

- Theo điều kiện chịu lực thì khoảng cách lớn nhất giữa hai vách cứng không được lớn hơn ba lần chiều rộng trung bình của trụ chỗ bố trí vách (nên vào khoảng 9 -10m ) và mỗi tháp phải có ít nhất là hai vách cứng ngang Khi bố trí cần quan tâm cả

đến các khả năng thi công lắp dựng, các vách cứng thường là chỗ tựa của các chi tiết thang, sàn công tác cả ở giai đoạn lắp dựng và trong vận hành

1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN TRỤ DÂY NEO

1.5.1 Tải trọng và tổ hợp tải trọng

- Tải trọng và tác động lên công trình tháp trụ bao gồm: trọng lượng bản thân trụ, trọng lượng dây neo, trọng lượng các thiết bị trên thân và dây, các hoạt tải sử dụng, tải trọng gió, tải trọng động đất, tác động của nhiệt độ, lực căng trước trong các dây neo, các tải trọng do sự cố gây ra, tải trọng do quá trình thi công

- Lực căng trước trong dây neo được coi là tải thường xuyên Nhờ có lực căng trước trong các dây neo, giảm được chuyển vị ngang ở các mắt neo, làm tăng độ cứng của gối neo (nhưng sẽ làm tăng lực nén trong thân) Để có được sự ưu việt này, lực căng trước trong các dây neo phải đủ lớn, sao cho khi làm việc ở mọi trường hợp bất lợi nhất, dây neo vẫn không bị chùng, chúng luôn luôn có nội lực kéo Việc lựa chọn lực căng trước là tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể, thường chọn để có ứng suất căng trước o trong dây neo vào khoảng: o = 10 45 daN/mm2

1.5.2 Tính toán trụ

Trụ làm việc như dầm tựa trên các gối đàn hồi là các mắt neo, chịu đồng thời nén và uốn Các ẩn số tính toán là mô men uốn tại mắt neo M, chuyển vị nút y và phản lực ngang H Chuyển vị nút y và phản lực ngang H đặc trưng cho độ cứng của gối đàn hồi, phụ thuộc vào các thông số về lực tác dụng và thông số về hình học của các dây neo Vì vậy, việc tính toán trụ dây neo được thực hiện theo các bước sau:

* Bước 1 Sơ bộ lựa chọn kết cấu trụ

* Bước 2 Xác định tải trọng

* Bước 3 Tính toán nội lực thân trụ

* Bước 4 Tính toán kiểm tra thân trụ

* Bước 5 Tính toán các chi tiết

1.5.3 Một số yêu cầu cấu tạo

Đối với kết cấu bêtông được thiết kế chịu động đất, tùy theo khả năng tiêu tán năng lượng trễ của chúng, được phân thành hai cấp dẻo kết cấu: trung bình và cao Cả hai cấp dẻo kết cấu này tương ứng với nhà được thiết kế, chỉ định kích thước và cấu tạo theo những điều khoản kháng chấn cụ thể, cho phép kết cấu phát triển các cơ cấu

ổn định cùng với sự làm tiêu tán lớn năng lượng trễ khi chịu tải trọng có chu kỳ, mà không xảy ra phá hoại giòn

Trong phạm vi luận văn, tác giả trình bày các yêu cầu kích thước và cấu tạo cho trường hợp cấp dẻo kết cấu trung bình

1.5.3.1 Yêu cầu về vật liệu và kích thước

a Yêu cầu về vật liệu

b Yêu cầu về kích thước hình học

- Dầm

- Tường có tính dẻo kết cấu

- Đối với dầm đỡ các kết cấu thẳng đứng không liên tục

1.5.4 Yêu cầu về cấu tạo

1.5.4.1 Dầm

a) Khả năng chịu uốn và chịu cắt

b) Cấu tạo dầm kháng chấn chính để đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ

1.5.5 Cột

a) Khả năng chịu lực

b) Cấu tạo cột kháng chấn chính để đảm bảo độ dẻo kết cấu cục bộ

CHƯƠNG 2 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TRỤ TRUYỀN THÔNG VÀ GIỚI

THIỆU CÁC CÔNG TRÌNH KHẢO SÁT TẠI

TỈNH KON TUM

2.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TRỤ TRUYỀN THÔNG Ở KON TUM

- Trong thời gian ua, mạng viễn thông trên địa bàn tỉnh phát triển khá mạnh, góp phần vào sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân Tốc độ tăng trưởng của các dịch vụ viễn thông luôn đạt mức cao, đặc biệt

là dịch vụ thông tin di động

- Hiện nay, trên địa bàn tỉnh có 4 doanh nghiệp cung cấp dịch vụ điện thoại cố định, Internet, truyền hình cáp: Viễn thông Kon Tum, Viettel Kon Tum, Chi nhánh công ty cổ phần FPT, Công ty TNHH truyền hình cáp – Chi nhánh on Tum và có doanh nghiệp cung cấp dịch vụ thông tin di động: Vinaphone, Mobifone, Viettel, Vietnamobile

2.2 HIỆN TRẠNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT VIỄN THÔNG THỤ Đ NG

2.2.1 Điểm cung cấp dịch vụ viễn thông công cộng

- Điểm cung cấp dịch vụ viễn thông công cộng có người phục vụ bao gồm: trung tâm viễn thông các huyện, trung tâm dịch vụ khách hàng, chi nhánh của các tập đoàn, doanh nghiệp viễn thông trên địa bàn tỉnh, điểm giao dịch và các điểm đại l do doanh nghiệp trực tiếp uản l

- Viễn thông on Tum, Viettel on Tum, obi one ngoài hệ thống các điểm phục vụ tại khu vực thành phố, trung tâm các huyện đã phát triển điểm phục vụ viễn thông công cộng đến khu vực các xã, phường, thị trấn nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu

sử dụng dịch vụ viễn thông của người dân

2.2.2 Điểm cung cấp dịch vụ viễn thông công cộng không có người phục vụ

- Điểm cung cấp dịch vụ viễn thông công cộng không có người phục vụ bao gồm: cabin điện thoại công cộng (điện thoại thẻ), các điểm cung cấp dịch vụ viễn thông tại các nơi công cộng (bến xe )

2.3 C T ĂNG TEN THU PHÁT SÓNG THÔNG TIN DI Đ NG

2.3.1 Hiện trạng vị trí cột ăng ten thu phát sóng thông tin di động

Trên địa bàn tỉnh hiện có mạng điện thoại di động:

- Mạng Vinaphone: 199 cột ăng ten thu phát sóng thông tin di động

- Mạng Mobifone: 144 cột ăng ten thu phát sóng thông tin di động

- Mạng Viettel Mobile: 277 cột ăng ten thu phát sóng thông tin di động

- Mạng Vietnamobile: 35 cột ăng ten thu phát sóng thông tin di động

2.3.2 Hiện trạng công nghệ hệ thống trạm thu phát sóng thông tin di động

Hạ tầng mạng thông tin di động trên địa bàn tỉnh hiện tại được xây dựng, phát triển theo 2 công nghệ chính: 2 và 3

- Công nghệ 2 :

Hiện trạng hạ tầng mạng đã phát triển tương đối hoàn thiện với 655 trạm: khu vực thành phố bán kính phục vụ bình quân mỗi trạm thu phát sóng khoảng 1,79 – 1,13km/trạm; khu vực các huyện bán kính phục vụ bình quân từ 3,57 – 15,38 km/trạm đảm bảo phủ sóng tới mọi khu vực dân cư

- Công nghệ 3 :

Đang trong uá trình triển khai xây dựng và cung cấp dịch vụ Hiện tại trên địa bàn tỉnh có khoảng 524 trạm thu phát sóng 3G (chiếm 80% tổng số trạm Hầu hết các trạm thu phát sóng 3G hiện tại đều được xây dựng, lắp đặt trên cơ sở sử dụng chung

cơ sở hạ tầng với hạ tầng trạm 2G.)

2.3.3 Hiện trạng hạ tầng hệ thống cột thu phát sóng thông tin di động

- Hiện trạng cột ăng ten thu phát sóng thông tin di động

- Hiện trạng d ng chung cơ sở hạ tầng

- Cột treo cáp, công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm

- Trên địa bàn tỉnh hiện nay có 3 doanh nghiệp xây dựng mạng ngoại vi cung cấp dịch vụ điện thoại cố định, Internet, truyền hình cáp: Viễn thông Kon Tum và Viettel - Kon Tum, Công ty cổ phần Viễn thông FPT chi nhánh Kon Tum

Hiện trạng cáp treo:

Hiện trạng cáp ngầm:

2.4 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHUNG CỦA VIỄN THÔNG

2.4.1 u hướng phát triển công nghệ

- Mạng viễn thông phát triển theo xu hướng hội tụ: hội tụ công nghệ, tích hợp

đa dịch vụ (mạng điện thoại công cộng (PSTN) và mạng số liệu phát triển hội tụ về mạng thế hệ mới N N)…

2.4.2 u hướng phát triển thị trường

- Thị trường viễn thông cho các doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư phát triển và cạnh tranh lành mạnh

- Thị trường với sự tham gia của nhiều doanh nghiệp có sự cạnh tranh mạnh sẽ tác động tốt như làm giảm giá cước, thu hút đông số người sử dụng nhưng cũng làm ảnh hưởng đến an ninh thông tin liên lạc, phổ cập dịch vụ và có thể loại các doanh nghiệp ra khỏi thị trường

2.5 GIỚI THIỆU CÁC CÔNG TRÌNH KHẢO SÁT TẠI TỈNH KON TUM

2.5.1 Tên công trình: ây dựng cột ăng ten dây co h=18m, phòng máy lắp ghép cột lắp đặt thiết bị 2G, 3G và phụ trợ tại trạm KTM0275, tỉnh Kon Tum

a) Hồ sơ thiết kế (xem phần Phụ lục 1)

b) Địa điểm xây dựng công trình

CHƯƠNG 3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CÁC TRỤ TRUYỀN THÔNG ÂY DỰNG TRÊN CÔNG TRÌNH HIỆN HỬU Ở KON TUM

Trong phạm vi Luận văn, tác giả tính toán, đánh giá 02 công Kết cấu trong Luận văn là bên dưới là nhà ở bên trên đặt trụ thép, kết cấu thép và bê tông cốt thép

3.1 LỰA CHỌN VẬT LIỆU VÀ TIẾT DIỆN

3.1.8 ác định tải trọng gió

Tải trọng gió đối với công trình là tải trọng mang tính chất động lực, theo bản chất như đã phân tích, nó được xác định gồm hai thành phần:

+ Lực sinh ra do áp lực gió tác dụng vào công trình: thành phần tĩnh Wt

+ Lực quán tính của khối lượng công trình sinh ra do dao động riêng của công trình (dao động tự do): thành phần động Wđ

W = W t + W đ 3.1.9 Gió tỉnh

Tải trọng gió tác dụng lên tháp được chia ra làm 2 trường hợp:

 Trường hợp 1: Gió tác dụng theo phương vuông góc với mặt tháp

 Trường hợp 2: Gió tác dụng theo phương chéo

Như đã trình bày ở trên thì gió tác dụng theo phương chéo lệch vơi phương

ngang của tháp một góc 5º được quy về theo phương vuông góc với mặt tháp

Như vậy :

+ ió theo phương OX : WX = 1,2.Wo.Cos 45º

+ ió theo phương OY : WY = 1,2 Wo Cos 45º

Với 1,2 là hệ số vượt tải kể đến do sự sai lệch của phương gió chéo

Wo : gió tác dụng theo phương chéo của tháp

* Tính toán một đoạn tháp:

- Xét đoạn tháp cuối cùng ở chân tháp cao 10m:

+ ió theo phương OX: WtchX = WtX Cos (45o) = 42.64.Cos(45o) = 30.217 (Kg)

a Kích thước và trọng lượng của parabole

3.1.12 Gió tác dụng vào chảo Ăng ten

3.2 GIÓ TÁC CHẢO ĂNG TEN

+ Diện tích hình bao của chảo 1: Sa = 0,5 x 1 x0,5 =0,25 m2

+ Diện tích hình bao của chảo 2: Sa = 0,5x1,5 x 1 = 0,75 m2

Momen xoắn đặt tại mức tiết diện ngang treo đặt ăng ten, có thể được phân ra các lực ngang cho các dàn mặt bên cùng chịu Với tháp tiết diện vuông cạnh a, mỗi mặt bên chịu lực ngang T đặt tại mức treo:

Kết quả tính toán :

Bảng 3.7 Tải trọng gió tác dụng lên chảo theo phương song song với mặt chảo

STT chảo z(m) γ Cx Sa φ Px(daN) a x T(daN)

1 36 1,2 1,4 0,25 1,1 1,848 2,5 1,5 0,5544

2 39 1,2 1,4 0,75 1,1 2,772 2,25 1,625 1,001

Nhận xét: Gió tác dụng lên chảo theo phương song song với mặt chảo rất bé nên khi tính ta có thể bỏ qua

3.3 GIÓ Đ NG

3.3.1 Cơ sở tính toán

Bản chất của thành phần gió động gồm: “xung của vận tốc gió” và “lực quán tính của công trình” gây ra Các thành phần này làm tăng thêm tác dụng của tải trọng gió lên công trình do dao động, xét đến ảnh hưởng của lực quán tính sinh ra do khối lượng tập trung của công trình khi dao động bởi các xung của luồng gió

3.3.2 Công thức tính toán

Sau khi giải bằng SAP2000 ta được các tần số dao động riêng như sau:

Như vậy công trình có 6 mode dao động có fs < fL

Giá trị tiêu chuẩn thành phần động của tải trọng gió do xung và lực quán tính tác dụng lên phần thứ j ứng với dạng dao động thứ i được xác định theo công thức:

W P(ij) = M j ξ j ψ j y ij

0 i

γ.Wε=

940.f

n

ij Fj j=1

n

ij j j=1

y Wψ=

y M

WFj = Wj.Aj.ζj.υ = Wtj.ζj.υ

 Xác định các thông số của công thức

2 Thông số ζ

b) Phân tích dao động công trình

- Sử dụng phần mềm Sap200-1 để mô hình hóa công trình

- Khai báo khối lượng tham gia dao động theo tiêu chuẩn

Mass source = TT + E,i.HT

E,i: Xác định theo uy định tại mục 3.2.4 và 4.2.4, TCVN 9386-2012

E,i = 2,i = 0,8.0,3 = 0,24

g) Tính toán, kiểm tra điều kiện bền kết cấu

3.4 KẾT QUẢ XUẤT N I LỰC

3.4.1 Kết quả nội lực

Công trình tháp thuộc kết cấu dàn thép nên nội lực xuất hiện chủ yếu trong

thanh là lực nén hoặc kéo

Công trình có hình dạng đối xứng nên nội lực tại các thanh đứng trong cùng một đốt khi chịu tác dụng của cùng một loại tải trọng là bằng nhau Do đó, ta chỉ cần xuất nội lực của một thanh bất kỳ trong một đốt để thể hiện giá trị nội lực của tất cả các thanh đứng trong đốt đó Nội lực thanh bụng, ta chỉ cần xuất các thanh ở 2 bên

của tháp theo 2 phương tương ứng OX,OY

Khi xuất kết quả, Sap2000 sẽ xuất nội lực tại 4 vị trí, gồm 2 vị trí ở 2 đầu thanh

và 2 vị trí là ở chính giữa của thanh đó (do có mắt ở giữa thanh) Ta chỉ lấy giá trị lực

nén hoặc lực kéo lớn nhất trong điểm đó để xét cho toàn thanh

Tương tự thì nội lực trong các thanh bụng, ta chọn trường hợp nội lực nguy

hiểm nhất để tính mắt cho tất cả các mắt trong cùng một đốt

a Thanh đứng

Kết quả nội lực trong thanh đứng do các loại tải trọng gây ra:

Khi tính nội lực của hệ, trong đa số các trường hợp đã giả thiết mắt dàn là khớp

l tưởng Thực tế thiết kế và cấu tạo mắt dàn, giả thiết này không hoàn toàn đúng L

do là các bản mắt vốn có độ cứng khá lớn trong mặt phẳng của nó, cản trở không cho các thanh xoay tự do tại mắt, đồng thời các thanh cùng tụ vào mắt cản trở sự xoay tự

do tại mắt: thanh kéo có tiết diện càng lớn thì khả năng cản trở sự xoay quanh mắt của các thanh khác càng nhiều Vì vậy, với những thanh nén việc xác định chiều dài tính toán là cần thiết vì nó liên uan đến vấn đề ổn định của thanh, còn các thanh chịu kéo thì cần phải xác định độ mảnh của nó sao cho không quá lớn để thanh không bị cong do trọng lượng bản thân, do vận chuyển

Do đó, phụ thuộc vào cấu tạo mắt người ta đưa ra khái niệm chiều dài tính toán, tức là sự hiệu chỉnh chiều dài (khoảng cách hình học giữa hai mắt) của một thanh thực nào đó có liên kết ở hai đầu không phải là khớp, so với chiều dài của một thanh uy đổi có hai đầu khớp mà ổn định của hai thanh này là tương đương

3.4.2 Thanh bụng

+ Thanh bụng trong vách ngang: thanh số 1,2,3,4,5,6