LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN

CÔNG TY TNHH KẾT CẤU WEFLY BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN PHẦN 1: KẾT CẤU MÓNG ỐNG KHÓI HÀ NỘI, 2017 THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN 1.1 Các bước thiết kế móng cho ống khói 1.2 Tiêu chuẩn tài liệu liên quan TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 2.1 Tính tốn sức chịu tải theo Vật liệu 2.2 Tính tốn sức chịu tải theo Nền đất XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CỌC 3.1 Xác định số lượng cọc đài 3.2 Bài toán cọc chịu nén - uốn - cắt đồng thời 3.3 Các yêu cầu cấu tạo cọc 3.3.1 Khoảng cách cọc 3.3.2 Cốt thép dọc 3.3.3 Cốt thép đai THIẾT KẾ ĐÀI CỌC 4.1 Giả thiết tính tốn 4.2 Tính tốn cốt thép đài cọc theo TCVN 10304:2014 4.3 Bố trí cốt thép chịu uốn 10 4.4 Tính tốn chống chọc thủng cho đài cọc 10 4.5 Tính tốn chống cắt cho đài cọc 11 4.6 Tính tốn cốt thép đài cọc theo phương pháp Dàn ảo (ACI 318-08) 11 4.6.1 Tổng quan Dầm cao mơ hình Dàn ảo 11 4.6.2 Sơ đồ tính tốn cho tốn cụ thể 12 4.6.3 Tính tốn cốt thép 13 4.7 Các yêu cầu cấu tạo đài cọc 13 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN 1.1 Các bước thiết kế móng cho ống khói  Bước 1: Thu thập liệu đầu vào, bao gồm: - Tải trọng tác dụng lên móng ống khói - Tài liệu khảo sát địa chất  Bước 2: Tính tốn sức chịu tải cọc  Bước 3: Tính tốn số lượng cọc Bố trí mặt cọc  Bước 4: Tính tốn cốt thép đài cọc 1.2 Tiêu chuẩn tài liệu liên quan [1] TCVN 10304:2014 - Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [2] TCVN 5574:2012 - Kết cấu Bê tông Bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế [3] ACI 318-08 - Kết cấu Bê tông - Tiêu chuẩn thiết kế (Tiêu chuẩn Mỹ) [4] GS Nguyễn Đình Cống - Thực hành tính tốn cấu kiện Bê tơng cốt thép [5] Phạm Huy Chính - Tính tốn móng cơng trình [6] GS Nguyễn Văn Quảng - Nền móng tầng hầm nhà cao tầng Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Sức chịu tải theo Vật liệu theo Nền đất xác định theo TCVN 10304:2014 2.1 Tính tốn sức chịu tải theo Vật liệu Các cứ:  Mục 7.1.7 TCVN 10304:2014: Tính tốn cọc đài cọc theo cường độ vật liệu cần tuân theo yêu cầu tiêu chuẩn hành kết cấu bê tông, bê tông cốt thép  Mục 7.1.8 TCVN 10304:2014: Đối với loại cọc, tính tốn theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc một ngàm cứng đất tiết diện nằm cách đáy đài khoảng l1 (công thức xác định l1 trình bày cụ thể mục sau)  Mục 7.1.9 TCVN 10304:2014: Khi tính cọc đóng ép nhồi, cọc khoan nhồi barrette theo cường độ vật liệu, cường độ tính tốn bê tơng phải nhân với hệ số điều kiện làm việc cb = 0.85 kể đến việc đổ bê tông khoảng không gian chật hẹp hố ống vách, nhân với hệ số 'cb = 0.7 kể đến phương pháp thi công thực việc khoan đổ bê tơng vào lịng hố khoan dung dịch khoan nước chịu áp lực dư Các bước tính tốn cụ thể Bước Lựa chọn vật liệu xác định đặc trưng vật liệu: Rb - Cường độ chịu nén tính tốn bê tơng - Bảng 13 TCVN 5574:2012 Rs, Rsc - Cường độ chịu kéo chịu nén tính tốn cốt thép - Bảng 21 TCVN 5574:2012 Bước Lựa chọn kích thước tiết diện cọc xác định thơng số hình học: U - Chu vi tiết diện cọc A - Diện tích tiết diện cọc Bước Bố trí cốt thép cọc xác định thơng số tính tốn (xem thêm Các yêu cầu cấu tạo cọc): As - Diện tích cốt thép cọc Bước Xác định chiều dài quy ước l1 cọc: l1 = 2/ae Trong đó: √ k - hệ số tỉ lệ, đơn vị kN/m4, phụ thuộc vào đất xung quanh cọc, xem A.1 bp - bề rộng quy ước cọc, đơn vị m, bp = d + đường kính thân cọc d  0.8m, bp = 1.5d + 0.5 d > 0.8 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng c - hệ số điều kiện làm việc, c = cọc độc lập E - mô đun đàn hồi vật liệu làm cọc, đơn vị kPa I - mô men quán tính tiết diện cọc, đơn vị m4 ; cọc tròn I = r4/4 Bước Xác định chiều dài làm việc lo cọc: sơ đồ đầu ngàm đầu ngàm trượt lo = l1 Bước Xác định độ mảnh  cọc √ Trong A I diện tích tiết diện mơ men qn tính cọc, tiết diện tròn  = 2lo/r Bước Xác định hệ số uốn dọc   = 1.028 - 0.00002882 - 0.0016 Bước Xác định sức chịu tải trọng nén dọc trục theo vật liệu cọc Rm Rm = (cb'cb (A - As)Rb + AsRs) 2.2 Tính toán sức chịu tải theo Nền đất Căn cứ: Phụ lục G.3.2 Xác định sức chịu tải theo Công thức Viện kiến trúc Nhật Bản Sức chịu tải cực hạn xác định theo công thức: Rc,u = qbAb + u(fc,ilc,i + fs,ils,i) Trong đó: Cơng ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Ab u diện tích chu vi tiết diện cọc lc,i chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ i ls,i chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ i qb cường độ sức kháng đất mũi cọc  Khi mũi cọc nằm lớp đất rời: qb = 300Np cọc đóng, qb = 150Np cọc khoan nhồi  Khi mũi cọc nằm lớp đất dính: qb = 9cu cọc đóng, qb = 6cu cọc khoan nhồi  Np số SPT trung bình khoảng 1d mũi cọc 4d mũi cọc  cu sức kháng cắt khơng nước đất dính, khơng có số liệu sức kháng cắt khơng nước cu xác định thí nghiệm cắt đất trực tiếp thí nghiệm nén ba trục xác định từ nhiệm nén trục nở ngang tự (cu = qu/2), từ số SPT đất dính cu,i = 6.25Ni tính kPa fs,i cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ i fc,i cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ i Đối với cọc đóng fs,i fc,i xác định sau: fs,i = 10Ni/3 fc,i = 6.25pfLNi Ni số SPT trung bình lớp đất thứ i p hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc tỉ lệ sức kháng cắt khơng nước cu,i trị số trung bình áp suất pháp hiệu thẳng đứng, xác định theo biểu đồ hình G.2a fL hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d cọc đóng, xác định theo biểu đồ hình G.2b Đối với cọc khoan nhồi fs,i fc,i xác định tương tự cọc đóng lấy fL = Hình G.2 - Biểu đồ xác định hệ số p fL Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG CỌC 3.1 Xác định số lượng cọc đài Xác định sơ số lượng cọc đài theo cơng thức Bước nc = k*N/Rcd , Trong đó: - N tải trọng thẳng đứng tác dụng lên hệ móng - k hệ số xác kể đến ảnh hưởng mơ men; lấy k = 1.5 Do tốn xác ống khói tốn cụ thể, nên thực tính tốn nhiều trường hợp để đưa hệ số k xác Bước Bố trí sơ mặt cọc Đài hình trịn bố trí theo hai dạng đây: Bước Kiểm tra tải trọng đầu cọc, theo [5] đài cọc hình trịn hình vành khun, tải trọng đầu cọc xác định theo cơng thức: ∑ Trong rj khoảng cách từ tâm đài đến tâm cọc 3.2 Bài toán cọc chịu nén - uốn - cắt đồng thời 3.3 Các yêu cầu cấu tạo cọc 3.3.1 Khoảng cách cọc Theo mục 8.13 TCVN 10304:2014:  Khoảng cách tim cọc không bé 1.5*d cọc chống, 3*d cọc treo  Khoảng thông thủy cọc khoan nhồi tối thiểu 1m Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN 3.3.2 ThS Hồ Việt Hùng Cốt thép dọc Theo [6], hàm lượng tối thiểu cốt thép cọc khoan nhồi sau:  0.5% cọc có diện tích tiết diện A < 0.5m2  0.25% cọc có diện tích tiết diện A  0.5m2 Cốt thép dọc bố trí theo chu vi, đường kính   12mm 3.3.3 Cốt thép đai Theo [6], cốt thép đai có đường kính từ  10mm, khoảng cách 200  300mm, dùng đai đơn dạng xoắn Thép đai tăng cường có đường kính lớn (12 14) bố trí với khoảng cách 2m để tăng cứng cho lồng thép đồng thời để gắn kê bảo vệ cốt thép Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng THIẾT KẾ ĐÀI CỌC 4.1 Giả thiết tính tốn Đài cọc tính tốn dựa giả thiết: cắt đài dải vành khuyên với vết cắt hướng tâm dải làm việc độc lập tính tốn cấu kiện riêng lẻ Trong toán này, đài cọc cắt thành dải dải chứa hàng cọc hướng tâm hình 4.2 Tính tốn cốt thép đài cọc theo TCVN 10304:2014 Theo mục 8.3 TCVN 10304:2012: "Đài cọc tính dầm bê tông cốt thép Chiều cao đài cốt thép xác định tính thép theo TCVN 5574:2012" Để xác định mô men đài cọc, trước hết cần xác định tải trọng đầu cọc, phản lực cọc tác dụng lên đài Sơ đồ xác định tải trọng đầu cọc Tải trọng tác dụng lên cọc thứ i xác định theo công thức: ( ) ∑ Sau xác định tải trọng đầu cọc, tiến hành xác định mô men uốn đài cọc Thực mặt cắt I-I II-II để xác định xác định mô men mặt cắt bên trái bên phải cột Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ MÓNG CHO ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Do kích thước cột bé so với kích thước đài cọc, để thiên an tồn, coi cánh tay địn khoảng cách từ cọc đến tâm đài cọc Sơ đồ xác định mơ men đài cọc Ví dụ với sơ đồ trên, mô men đài cọc mặt cắt xác định sau: MI = P1 * y1 + P2 * y2 MII = P3 * y3 + P4 * y4 Trong trường hợp tổng quát, mô men xác định công thức M = Pi*yi , với số lượng cọc tính tốn số cọc bên tính từ tâm đài cọc Sau xác định MI MII, mơ men sử dụng để tính tốn cốt thép Ms = max(MI, MII) Diện tích cốt thép đài cọc, As, xác định theo TCVN 5574:2012, quy trình sau: √ Trong đó: Rb Rs cường độ tính tốn bê tơng cốt thép b bề rộng dải tính tốn, dải tính tốn có bề rộng khơng đều, thiên an tốn lấy giá trị bé ho chiều cao làm việc cốt thép, tính từ mép bê tơng chịu nén đến trọng tâm nhóm cốt thép Để đơn giản thiên an toàn, áp dụng cơng thức đề xuất [6], công thức sử dụng đa số tài liệu tính tốn móng: Cơng ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com CÔNG TY TNHH KẾT CẤU WEFLY BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU ỐNG KHĨI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN PHẦN 2: KẾT CẤU THÂN ỐNG KHÓI HÀ NỘI, 2017 THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN 1.1 Các bước thiết kế ống khói 1.2 Tiêu chuẩn tài liệu liên quan TẢI TRỌNG 2.1 Tải trọng thường xuyên 2.2 Tải trọng Gió 2.2.1 Thành phần tĩnh tải trọng Gió 2.2.2 Thành phần động tải trọng Gió 2.2.3 Tổng hợp tác động tải trọng Gió 2.3 Tải trọng Động đất 2.4 Tác dụng thay đổi nhiệt độ XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KIỂM TRA ĐỘ BỀN VÀ ĐIỀU KIỆN CHUYỂN VỊ 10 4.1 4.1.1 Tính tốn cốt thép theo TCVN 5574:2012 10 4.1.2 Kiểm tra độ bền theo ACI 307-98 11 4.2 Kiểm tra độ bền 10 Kiểm tra chuyển vị 13 CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO 14 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN 1.1 Các bước thiết kế ống khói  Bước 1: Xác định tải trọng tác dụng lên ống khói  Bước 2: Tạo mơ hình phân tích kết cấu phần mềm chuyên dụng (Etabs, Sap)  Bước 3: Kiểm tra độ bền độ ổn định ống khói  Bước 4: Các yêu cầu cấu tạo 1.2 Tiêu chuẩn tài liệu liên quan [1] TCVN 2737:1995 - Tải trọng tác động [2] TCXD 229:1999 - Hướng dẫn xác định thành phần động tải trọng Gió theo tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 [3] TCVN 9386:2012 - Thiết kế cơng trình chịu động đất [4] TCVN 5574:2012 - Kết cấu Bê tông Bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế [5] QCVN 02:2009/BXD - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu, điều kiện tự nhiên dùng xây dựng [6] Eurocode (Part 6) - Thiết kế cơng trình chịu động đất (Phần 6: Tháp, Cột trụ Ống khói) [7] ACI 318-08 - Kết cấu Bê tông - Tiêu chuẩn thiết kế (Tiêu chuẩn Mỹ) [8] ACI 307-98 - Thiết kế thi công ống khói bê tơng cốt thép Cơng ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng TẢI TRỌNG Các loại tải trọng tác dụng lên ống khói bao gồm  Tải trọng thường xuyên: Tải trọng thân ống khói tải trọng khác tồn trọng suốt thời gian thi công sử dụng  Tải trọng Gió  Tải trọng Động đất  Tác dụng thay đổi nhiệt độ 2.1 Tải trọng thường xuyên Tải trọng thường xuyên tải trọng tồn suốt thời gian thi công sử dụng, bao gồm:  Tải trọng thân: Trọng lượng thân ống khói, xác định dựa kích thước hình học trọng lượng riêng vủa vật liệu làm ống khói (trọng lượng riêng bê tơng cốt thép thường 25 kN/m3)  Tải trọng thường xuyên khác: bao gồm đối tượng gắn ống khói, ví dụ cầu thang, hệ thống kỹ thuật v.v Xác định phương pháp thống kê từ hồ sơ kiến trúc cơng nghệ 2.2 Tải trọng Gió Tải trọng gió bao gồm thành phần tĩnh thành phần động Ống khói chia thành n phần theo chiều cao, phần giả thiết có khối lượng tập trung phía đoạn chia Tải trọng gió giả thiết tác dụng tập trung điểm Sơ đồ tính tốn ống khói Cơng ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN 2.2.1 ThS Hồ Việt Hùng Thành phần tĩnh tải trọng Gió Giá trị tính tốn thành phần tĩnh xác định theo công thức: Trong đó: Wo - giá trị áp lực gió, tra bảng 4.1 QCVN 02 : 2009/BXD k - hệ số tính đến thay đổi áp lực gió theo độ cao, lấy theo bảng TCVN 2737:1995, phụ thuộc độ cao điểm tính tốn dạng địa hình c - hệ số khí động, tra bảng TCVN 2737:1995, phụ thuộc hình dạng kích thước cơng trình - hệ số độ tin cậy (hay hệ số tầm quan trọng) = 1.37 2.2.2 Thành phần động tải trọng Gió Thành phần động tải trọng gió phụ thuộc độ cứng, khối lượng đặc trưng động học cơng trình Cơng trình thực tế dao động phức tạp, giả thiết tổng hợp dao động riêng Quy trình xác định thành phần động tải trọng gió tóm tắt sau: Phân tích giao động, xác định tần số dạng dao động riêng Tính tốn lực qn tính tác dụng lên cơng trình ứng với dạng dao động riêng - thành phần động tải trọng Gió ứng với dạng dao động riêng Tổng hợp tác động thành phần động tải trọng Gió dạng dao động Các dạng dao động riêng cơng trình Giá trị tính tốn thành phần động tải trọng Gió tác dụng lên phần thứ j dạng dao động riêng thứ i xác định sau: Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN W pji  ThS Hồ Việt Hùng M j *  ji * WTj *  ji *  j   M j *  2ji  * *  i Trong đó:  Mj : khối lượng phần thứ j  ji: chuyển vị tỉ đối tầng thứ j dạng dao động riêng thứ i ji xác định phần mềm phân tích kết cấu, quy trình giới thiệu phía  WTj: giá trị tính tốn thành phần tĩnh tải trọng gió tác dụng lên tầng thứ j  j: hệ số áp lực động cao độ tầng thứ j, phụ thuộc cao độ dạng địa hình (tra bảng TCXD 229:1999)  : hệ số tương quan không gian, phụ thuộc bề rộng đón gió chiều cao cơng trình (tra bảng TCXD 229:1999) Lưu ý  = dạng dao động bậc cao (dạng thứ 2, 3, v.v )  j: hệ số động lực ứng với dạng dao động thứ j, phụ thuộc tần số dao động áp lực gió (xem mục 4.5 TCXD 229:1999) Các đặc trưng động học cơng trình tần số dao động riêng hay dạng dao động (chuyển vị tỉ đối ji) xác định phần mềm phân tích kết cấu phương pháp gần giới thiệu phụ lục B, mục B.2.4 TCXD 229:1999, cụ thể trình bày Đối với cơng trình dạng ống khói cơng trình tương tự có mặt cắt ngang hình vành khun, tần số dao động riêng có kể đến ảnh hưởng biến dạng nền, xác định theo công thức: fi  i ro 2 H Eg q Trong đó: fi – tần số dao động riêng thứ i (Hz); E – môđun đàn hồi vật liệu làm thân ống khói (kN/m2); H – chiều cao ống khói từ đỉnh đến móng (m); g – gia tốc trọng trường (m/s2); q – trọng lượng thể tích thân ống khói (kN/m3) ro – bán kinh quán tính tiết diện đáy ống khói (m) ro = (Jo/Fo) Jo, Fo – mơmen qn tính diện tích tiết diện đáy ống khói (m4, m2) λi – hệ số, ứng với dạng dao động thứ i Với dạng dao động đầu tiên, λi xác định theo đồ thị hình B.2 TCXD 229:1999 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Lớp lót ống khói thường làm tăng trọng lượng cịn khơng ảnh hưởng đến độ cứng ống khói, giá trị q tính gần theo cơng thức: Trong đó: qth qL – trọng lượng thể tích vật liệu làm thân ống khói lớp lót (kN/m3) Fth FL – diện tích tiết diện ngang phần thân phần lớp lót ứng với độ cao trung bình ống khói (m2) Các dạng dao động riêng ống khói xác định theo cơng thức: 3 h j 5 h j    hj sin  Ai sin  Bi sin   hj  2H 2H 2H  1 k H y ji  Trong đó: k = 0.75(JH/Jo - 1) Ai, Bi – hệ số ứng với dạng dao động riêng , xác định theo biểu đồ hình B.3 TCXD 229:1999 Các hệ số λi, Ai, Bi dạng dao động phụ thuộc vào tham số: EJ o JH H , , Cz Fm H J o ro JH, Jo – mơmen qn tính tiết diện đỉnh đáy ống khói (m4); E – mơnđun đàn hồi vật liệu làm thân ống khói (kN/m2); hj – chiều cao từ đáy ống khói đến điểm xét (m); Fm – diện tích đế móng ống khói (m2); Cz – hệ số đất Ví dụ tính tốn thành phần động tải trọng Gió tác dụng lên ống khói tìm thấy mục D.3 phụ lục D TCXD 229:1999 2.2.3 Tổng hợp tác động tải trọng Gió Nội lực chuyển vị cơng trình tác dụng tải trọng gió xác định theo cơng thức: X  Xt   X  n i 1 d i Trong đó: Xt nội lực kết cấu tải trọng gió thành phần tĩnh, Xid nội lực kết cấu thành phần động tải trọng gió dạng dao động thứ i 2.3 Tải trọng Động đất Tải trọng động đất xét đến dạng lực cắt đáy Fb xác định sau: Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Fb = Sd(T1) * m Tải trọng tác dụng lên phần cơng trình xác định theo cơng thức: ∑ Trong công thức trên: mi , zi - khối lượng cao độ phần cơng trình m tổng khối lượng phía mặt móng T1 - chu kỳ dao động cơng trình, xác định tương tự mục 2.2.2 Sd(T1) - tung độ phổ thiết kế chu kỳ T1 Phổ thiết kế Sd(T) xác định sau: Khi  T  TB : ( ) Khi TB  T  TC : ( ) Khi TC  T  TD : ( ) Khi TD  T : ( ) [ ( )] Tuy nhiên giá trị Sd(T) không bé  * ag cận phổ thiết kế, Trong công thức xác định Sd(T): ag - gia tốc thiết kế loại A; ag = I*agR agR - đỉnh gia tốc tham chiếu loại A, tra bảng 6.1 QCVN 02:2009/BXD I - hệ số tầm quan trọng, = 1.25 S, TB, TC, TD - hệ số tham số xác định phổ, phụ thuộc vào loại đất Loại đất S TB (s) TC (s) TD (s) A 1.0 0.15 0.4 B 1.2 0.15 0.5 C 1.25 0.20 0.6 D 1.35 0.20 0.8 E 1.4 0.15 0.5 Tiêu chí phân loại đất cho bảng 3.1 TCVN 9386:2012 2.4 Tác dụng thay đổi nhiệt độ Theo ACI 307-98, tác dụng thay đổi nhiệt độ kể đến cách giảm cường độ tính tốn bê tơng cốt thép Mục 5.5.7 tiêu chuẩn quy định sau: Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Đối với trường hợp có kể đến tác động nhiệt độ, giá trị fy fc' (cường độ cốt thép bê tông) hiệu chỉnh theo công thức: Thay fy fc' bằng: ( ) Trong công thức trên: f''CTV f''STV ứng suất lớn theo phương đứng bê tông cốt thép xuất mặt ống khói tác dụng nhiệt độ fSTV - ứng suất lớn theo phương đứng cốt thép xuất mặt ống khói tác dụng nhiệt độ - tỉ số diện tích cốt thép mặt mặt ngồi ống khói Các giá trị f''CTV , f''STV fSTV xác định theo công thức: ( ( ) ) Trong đó: te - Hệ số giãn nở nhiệt bê tơng cốt thép Ec, Es - Mô đun đàn hồi bê tông cốt thép c - hệ số phụ thuộc hàm lượng cốt thép - tỉ số khoảng cách từ mặt ống khói tới trọng tâm cốt thép mặt ngồi ống khói với chiều dày thành ống Các quy định tính tốn cụ thể xem thêm tiêu chuẩn ACI 307:98 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU Kết cấu mơ hình hóa xác phần mềm phần tích kết cấu chuyên dụng để thu kết xác nội lực chuyển vị Hoặc tính tốn sở đồ cơng xơn ngàm mặt móng theo cơng thức cho mơn Cơ học kết cấu Sơ đồ tính tốn ống khói Cơng ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng KIỂM TRA ĐỘ BỀN VÀ ĐIỀU KIỆN CHUYỂN VỊ 4.1 Kiểm tra độ bền TCVN 5574:2012 có đề cập đến việc tính tốn kiểm tra độ bền cho tiết diện hình vành khun, cấu kiện dạng ống giống ống khói Tuy nhiên TCVN 5574:2012 khơng đề cập đến việc tính tốn hay cấu tạo cho trường hợp có mở cửa ACI 307:98 có đề cập chi tiết trường hợp tính tốn bao gồm trường hợp khác lỗ cửa Tuy nhiên áp dụng hệ thống ACI có nhiều điểm khác so với TCVN 4.1.1 Tính tốn cốt thép theo TCVN 5574:2012 Đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện vành khuyên có tỷ số bán kính bán kính ngồi r1/r2 ≥ 0.5, cốt thép phân bố theo chu vi (số cốt thép dọc khơng nhỏ 6), việc tính tốn cần tiến hành theo điều kiện: ( ) (40) đó, diện tích tương đối bê tơng vùng chịu nén xác định từ công thức: ( ) ( ) (41) Nếu kết tính tốn theo cơng thức (41) cho thấy giá trị cir < 0.15, công thức (40) giá trị cir xác định theo cơng thức: ( ) (42) đó, giá trị s zs xác định theo công thức (43) (44) với cir = 0.15 Trong công thức từ (40) đến (42): rm giá trị trung bình bán kính bán kính ngồi tiết diện; rs bán kính đường trịn qua trọng tâm cốt thép; As,tot diện tích tồn tiết diện cốt thép dọc; s hệ số, xác định theo công thức: s = 1 - 2 cir (43) zs khoảng cách từ hợp lực cốt thép chịu kéo đến trọng tâm tiết diện xác định theo công thức (44) lấy không lớn rs: ( ) (44) sp ứng suất trước cốt thép, khơng có ứng suất trước sp = ω1 hệ số, xác định theo công thức: Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com 10 THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng (45) r hệ số, đối vớicốt thép nhóm C-I, A-I, C-II, A-II, C-III, A-III: r = 1.0 ; cốt thép nhím C-IV, A-IV, A-V, A-VI, AT-VII, B-II, Bp-II, K-7, K-19: r = 1.1 ω1 hệ số, xác định theo cơng thức: (46) (47) Rs tính MPa Nếu kết tính tốn theo cơng thức (43) cho giá trị s ≤ 0, cơng thức (40) thay s = giá trị cir tính từ công thức (41) với ω1 = ω1 = 4.1.2 Kiểm tra độ bền theo ACI 307-98 ACI 307-98 đưa sơ đồ điển hình ứng với trường hợp có lỗ cửa hình Ứng với sơ đồ, ACI cho công thức xác định khả chịu lực tiết diện (Pu, Mu) phụ thuộc vị trí trục trung hịa Việc giả thiết vị trí trục trung hịa cho vị trí trục thay đổi thu tập hợp giá trị tạo nên đường giới hạn khả chịu lực tiết diện, gọi Biểu đồ tương tác, sở để kiểm tra khả chịu lực cấu kiện chịu nén uốn, trường hợp áp dụng cho kết cấu ống khói Hình Kiểm tra khả chịu lực biểu đồ tương tác Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com 11 THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Hình Các trường hợp tính tốn theo ACI 307-98 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com 12 THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng Ví dụ sơ đồ hình 2, cơng thức xác định Pu Mu ứng với vị trí trục trung hóa là: Ý nghĩa phương pháp xác định hệ số xem thêm ACI 307:98 4.2 Kiểm tra chuyển vị TCVN 5574:2012 giới hạn chuyển vị ngang đỉnh công trình f  H/500 H chiều cao cơng trình ACI 307:98 giới hạn chuyển vị ngang đỉnh ống khói giá trị Ymax (mm) = 3.33 H H chiều cao cơng trình tính mét Cơng ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com 13 THIẾT KẾ ỐNG KHÓI DỰ ÁN NHIỆT ĐIỆN ThS Hồ Việt Hùng CÁC YÊU CẦU CẤU TẠO ACI 307:98 đưa yêu cầu cấu tạo ống khói sau:  Cốt thép phương đứng phương ngang cần bố trí đủ lớp mặt mặt thành ống Hàm lượng cốt thép đứng không bé 0.25% Lượng cốt thép bố trí mặt ngồi khơng bé 50% tổng lượng cốt thép Đường kính cốt thép đứng mặt ngồi khơng bé 13mm, khoảng cách khơng lớn 300mm Các số 13mm 600mm cốt thép mặt  Hàm lượng cốt thép theo phương ngang không bé 0.2%, mặt khơng bé 0.1% Đường kính khơng bé 10mm, khoảng cách không lớn 300mm  Cốt thép theo phương ngang khoảng 0.2 chiều cao công trình tối thiểu 2.3m tính từ đỉnh ống khói phải bố trí lớn hơn, thơng thường lần so với tính tốn  Góc mở lỗ cửa không lớn 30o  Cốt thép theo phương đứng bị cắt lỗ cửa phải bù lượng tương ứng bố trí sang bên lỗ cửa  Khi kích thước lỗ cửa lớn 600mm, cần bố trí gia cường chéo Chi tiết xem thêm ACI 307:98 Công ty TNHH Kết Cấu WEFLY http://www.wefly-str.com 14