Đánh giá ứng xử và hiệu quả kinh tế của tháp ăng ten có hình dáng tiết diện thanh khác nhau

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG ĐỨC QUÂN ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA THÁP ĂNG TEN CĨ HÌNH DÁNG TIẾT DIỆN THANH KHÁC NHAU Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH TUẤN Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết phương pháp nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đặng Đức Quân MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài Lý chọn đề tài Mục đích đề tài Mục tiêu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH THÁP THÉP 1.1 Đặc điểm phân loại 1.1.1 Đặc điểm 1.1.2 Phân loại 1.2 Hình dạng chung tháp thép dạng dàn 1.2.1 Các dạng tháp 1.2.2 Lựa chọn tham số cấu tạo hình dạng cánh 1.2.3 Hệ bụng 1.2.4 Vách cứng ngang 1.2.5 Chọn sơ tiết diện 1.2.6 Chỉ tiêu kỷ thuật 1.2.7 Mô kích thước hệ tháp 1.2.8 Tải trọng tính tốn 1.2.9 Nội lực 10 1.2.10 Tổ hợp nội lực 10 CHƯƠNG MÔ PHỎNG KẾ CẤU TÍNH TỐN 11 2.1 Khai báo mơ hình khung khơng gian cơng trình chương trình SAP2000 11 2.1.1 Khai báo đặc trưng hình học mơ hình: 12 2.1.2 Tần số dao động riêng, tần số dao động giới hạn hệ 14 2.2 Tải trọng tác động 16 2.2.1.Gió tĩnh 16 2.2.2 Tải trọng gió tác dụng theo phương vng góc với mặt tháp 19 2.2.3 Gió tác dụng lên tháp theo phương chéo 24 2.3.4 Gió tác dụng vào chảo Ăng ten 28 2.3.5 Xác định gió động tác dụng lên cơng trình 30 2.3.6 Thông số Mj 32 2.3.7 Thông số ζ 35 2.3.8 Thông số υ 35 2.3.9 Thông số ε 36 2.3.10 Tính ψij 36 2.3.11 Xác định thành phần động tải trọng gió 42 CHƯƠNG MƠ PHỎNG SỐ, TÍNH TĨAN, SO SÁNH KHỐI LƯỢNG THÉP: THÉP TRÒN; THÉP V; THÉP TRÒN - V 49 3.1 Chiều dài tính tốn Thép Trịn - V 49 3.1.1 Thanh bụng Thép Tròn - V 49 3.1.2 Thanh đứng Thép Tròn - V 50 3.1.3 Độ mảnh độ mảnh giới hạn Thép Tròn - V 50 3.1.4 Các loại kiểm tra tháp Thép Tròn - V 51 3.1.5 Kiểm tra điều kiện bền cho tiết diện Thép Tròn - V 52 3.1.6 Kiểm tra điều kiện biến dạng Thép Tròn - V 62 3.1.7 Tính liên kết dàn tháp trụ Thép Tròn - V 63 3.1.8 Cấu tạo liên kết chân cột Thép Tròn - V (chân cột A) 67 3.1.9 Tính diện tích đế Thép Tròn - V 67 3.1.10 Kích thước sườn Thép Trịn - V 69 3.1.11 Tính liên kết hàn Thép Trịn - V 71 3.1.12 Tính bulơng chân tháp Thép Trịn - V 72 3.1.13 Tính liên kết xiên vào chân tháp Thép Tròn - V 73 3.2 Tính tốn, so sánh khối lượng thép, hiệu kinh tế 76 3.3 Tính tốn giảm tiết diện hiệu kinh tế Tháp tiết diện Tròn 78 3.4 Đánh giá tính tốn kết 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 QUYẾT ĐINH ̣ GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: Đánh giá ứng xử hiệu kinh tế tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác Học viên: Đặng Đức Quân Chuyên ngành: Kỹ thuâ ̣t Xây dựng DD&CN Mã số: 60.58.02.08 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN TĨM TẮT: Tính tốn đánh giá khả chịu lực cơng trình tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác độ, chiều cao Sau đánh giá khả chịu lực tháp ta tính khối lượng thép với tính kinh tế cơng trình để rút cơng trình có tính khả thi hiệu kinh tế cao Evaluate the behavior and economic efficiency of the tower antenna have different detail bars ABSTRACT: Calculation of the bearing capacity of the tower antenna structure has different detailed bars with same aperture, height After evaluating the bearing capacity of each tower, we calculate the steel volume with the economics of each project to draw out which works are feasible and have the highest economic efficiency DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang 1.1 Lựa chọn sơ kích thước tháp truyền hình 1.2 Chọn sơ tiết diện c tháp 2.1 Bảng trường hợp tổ hợp nội lực 14 2.2 Bảng 12 tần số dao động riêng Thép Tròn-V 14 2.3 Bảng 12 tần số dao động riêng Thép Tròn 15 2.4 Bảng 12 tần số dao động riêng Thép V 16 2.5 Bảng tính áp lực gió tác dụng theo phương vng góc với mặt tháp 21 2.6 Bảng tính áp lực gió tác dụng theo phương vng góc với mặt tháp 22 2.7 Bảng tính áp lực gió tác dụng theo phương vng góc với mặt tháp 23 2.8 Bảng tính áp lực gió tác dụng theo phương chéo 25 2.9 Bảng tính áp lực gió tác dụng theo phương chéo 26 2.10 Bảng tính áp lực gió tác dụng theo phương chéo 27 2.11 Trọng lượng kích thước thiết bị 28 2.12 Tải trọng gió tác dụng lên chảo theo phương song song với mặt chảo 29 2.13 Tần số dao động riêng cơng trình 31 2.14 Khối lượng đốt tháp Thép Tròn-V 33 2.15 Khối lượng đốt tháp Thép Tròn 33 2.16 Khối lượng đốt tháp Thép V 34 2.17 Kết hệ số áp lực động 35 2.18 Hệ số động lực mode i ( i = 1÷2) 36 2.19 Kết tính Thép Trịn-V Mode dao động 37 2.20 Kết tính Thép Trịn-V Mode dao động 38 2.21 Kết tính Thép Tròn Mode dao động 38 2.22 Kết tính Thép Trịn Mode dao động 39 2.23 Kết tính Thép V Mode dao động 40 2.24 Kết tính Thép V Mode dao động 41 Số hiệu Tên bảng Trang 2.25 Kết tính Mode dao động 41 2.26 Bảng tính gió động theo mode 42 2.27 Bảng tính gió động theo mode 43 2.28 Bảng tính gió động theo mode 44 2.29 Bảng tính gió động theo mode 45 2.30 Bảng nội lực tĩnh tải Thép Tròn-V 46 2.31 Bảng nội lực tĩnh tải Thép Tròn 47 2.32 Bảng Nội lực Thép Tròn-V 47 2.33 Bảng Nội lực Thép Tròn 48 2.34 Bảng Nội lực Thép V 48 3.1 Độ mảnh giới hạn 51 3.2 Kết kiểm tra ổn định tổng thể bụng 55 3.3 Bán kính quán tính tương ứng với 58 3.4 Kiểm tra ổn định tổng thể đứng 60 3.5 Bảng so sánh khối lượng thép 76 3.6 Bảng phân tích chi phí thép Trịn-V 76 3.7 Bảng phân tích chi phí thép Trịn 77 3.8 Bảng phân tích chi phí thép Trịn-V 77 3.9 Bảng so sánh chi phí thi cơng 78 3.10 Bảng ổn định tổng thể bụng 78 3.11 Bảng ổn định tổng thể đứng 79 3.12 Bảng phân tích chi phí thép Trịn 79 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang 1.1 Mặt cắt cơng trình 2.1 Mơ hình tháp khơng gian 11 2.2 Cửa sổ chương trình khai báo đặt trưng hình học 12 2.3 Cửa sổ chương trình khai báo tiết diện hình học (thép ống) 13 2.4 Mặt cắt tháp giới hạn 1-1 2-2 18 2.5 Chảo ăngten 29 2.6 Sơ đồ tính cơng xơn có hữu hạn điểm tập trung khối lượng 30 3.1 Mặt tháp 49 3.2 Cấu tạo nút liên kết thép góc với thép ống 50 3.3 Mặt bên tháp 50 3.4 Đoạn tháp 1-1 2-2 53 3.5 Ký hiệu mắt tháp 63 3.6 Ký hiệu mắt tháp 64 3.7 Cấu tạo mắt 65 3.8 Chi tiết mắt 4a- Xuất kết nội lực thân tháp trụ 66 3.9 Cấu tạo chân tháp 75 MỞ ĐẦU Tên đề tài: Đánh giá ứng xử hiệu kinh tế tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác Lý chọn đề tài: Đất nước ta thời kỳ đổi mới, ngày phát triển mạnh mẽ mặt để lớn mạnh, để sánh vai cường quốc năm châu Do việc phát triển thơng tin truyền hình, đường truyền tín hiệu, phạm vi phát sóng…ngày trọng Sự nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa (CNH-HĐH) nước ta tất yếu phải khai thác tiềm mạnh công nghệ thông tin, thúc đẩy ứng dụng phát triển công nghệ thông tin, coi điều kiện cần thiết để đạt mục tiêu giai đoạn đẩy mạnh CNH-HĐH đất nước Các thành phố có khả phát triển nhiều lĩnh vực, khu công nghiệp, cửa hàng dịch vụ, trung tâm thương mại mọc lên ngày nhiều nên đời sống nhân dân ngày phát triển bên cạnh có nhiều vùng chưa phổ biến thông tin đại chúng khơng nằm phạm vi phủ sóng truyền hình, cịn nhiều vùng chưa bắt đài truyền hình quốc gia Do u cầu cơng trình để tăng khả thu phát sóng, đường truyền tín hiệu tốt hơn, cho thành phố cần thiết Vì vậy, em chọn đề tài “Đánh giá ứng xử hiệu kinh tế tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác nhau” đề tài tốt nghiệp Mục đích đề tài: Mục đích cơng trình tháp ăng ten có tiết diện khác nên tính tốn có tiết diện chịu lực tối ưu hiệu kinh tế cao Mục tiêu: Nhằm tối ưu hóa khả chịu lực hiệu đầu tư đầu tư cho công trình tháp ăngten Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Các cơng trình tháp ăngten tiết diện Trịn-V; V; Tròn Phạm vi nghiên cứu: Tham khảo sử dụng tiêu chuẩn thiết kế PGS.TS Phạm Văn Hội, PTS Nguyễn Quang Viên, Th.S Phạm Văn Tư, KS Đoàn Ngọc Tranh, KS Hồng Văn Quang (1998), Kết cấu thép - cơng trình dân dụng cơng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội; PGS.TS Phạm Văn Hội, PTS Nguyễn Quang Viên, Th.S Phạm Văn Tư, KS Lưu Văn Tường, Kết cấu thép – cấu kiện bản, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội; Tính tốn tải trọng tác động lên cơng trình theo TCVN 2737-1995; Tính tốn thành phần động tải trọng gió theo TCVN 229-1999; Tính tốn kết cấu thép theo TCXDVN 338-2005; Tính tốn kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép theo TCXDVN 356-2005 Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát số Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: Cơ sở khoa học: Trong tính tốn thiết kế tháp ăngten tài liệu chưa đưa giải pháp hiệu cho tiết diện phù hợp cho thiết kế ăngten hiệu kinh tế cho thi công tiết diện tháp ăngten Cơ sở thực tiễn: Mang lại nhiều hiệu kinh tế kỹ thuật ngành xây dựng Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo luận văn gồm có chương sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH THÁP THÉP CHƯƠNG 2: MƠ PHỎNG KẾ CẤU TÍNH TỐN CHƯƠNG 3: MƠ PHỎNG SỐ, TÍNH TĨAN, SO SÁNH KHỐI LƯỢNG THÉP: THÉP TRÒN; THÉP V; THÉP TRÒN - V 78 Bảng 3.9 Bảng so sánh chi phí thi cơng Bảng so sánh Chi phí thi cơng Chi phí thi cơng Trịn-V Vật liệu Nhân cơng Máy Tổng cộng 4.588.038.431 1.052.970.396 481.085.571 6.122.094.398 Chi phí thi Chi phí thi cơng Trịn cơng V 5.082.306.097 4.703.359.510 917.762.474 1.081.842.688 449.385.550 494.276.849 6.449.454.121 6.279.479.047 3.3 Tính tốn giảm tiết diện hiệu kinh tế Tháp tiết diện Trịn Từ tính tốn ta thấy khả chịu lực tháp có tiết diện Trịn tốt so với phương án cịn lại giảm tiết diện thép tròn để đạt hiệu kinh tế cao Bảng 3.10 Bảng ổn định tổng thể bụng BẢNG KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ THANH BỤNG THÉP TRÒN Chiều TT Đường kính Cao trình N A dài σ γc iy ix imin (cm λmax φ (cm) (cm) hệ số ) (KN/ Đốt (mm) (m) (KN) (cm2) (cm) ĐKV cm2) L 1088.5 4 272 Ø121x5.5 0-25 8.68 0.952 3.2 0.75 14 54.1 8.68 4 111 7.4 Ø121x5.5 25-40 446 0.863 0.75 42 45.7 8.68 4 2.7 Ø121x5.5 40-50 352 88 0.809 0.75 38.7 8.68 4 2.7 Ø121x5.5 50-60 320 80 0.766 0.75 39.07 8.68 4 75.2 2.2 Ø121x5.5 60-70 301.04 0.687 0.75 34.2 8.68 4 73.4 2.2 Ø121x5.5 70-80 293.68 0.522 0.75 31.3 8.68 4 0.9 Ø121x5.5 80-90 286.08 74.5 0.448 0.75 12 29.3 8.68 4 65.6 0.9 Ø121x5.5 90-100 252.24 0.431 0.75 88 25.7 8.68 4 67.2 1.0 Ø121x5.5 100-110 258.08 0.338 0.75 08 23.1 [σ] γc.[σ] Nhậ n (KN/c (KN/ xét m2) cm2) 21 ok 21 ok 21 ok 21 ok 21 15 75 ok 21 ok 21 ok 21 ok 21 ok 79 Bảng 3.11 Bảng ổn định tổng thể đứng TT Đường kính Cao trình Đốt (mm) (m) D426x25 D426x25 D426x25 D426x25 D426x25 0-25 25-40 40-50 50-60 60-70 D219x12 70-80 D219x12 80-90 D219x12 D219x12 90-100 100110 BẢNG KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ THANH ĐỨNG THÉP TRÒN Chiều N A dài σ γc [σ] (ix=iy) λmax φ (cm) hệ số (KN) (cm2) (cm) (KN/cm2) (KN/cm2) ĐKVL -989.4 314.95 2257.2 10.86 207.85 0.71 4.424 0.8 21 -831.5 314.95 1352.97 10.86 124.58 0.71 3.72 0.8 21 -671.31 314.95 904.5 10.86 83.29 0.71 0.8 21 -483.4 314.95 904.5 10.86 83.29 0.71 2.16 0.8 21 -399.7 314.95 900.27 10.86 82.90 0.71 1.79 0.8 21 69.77 71.3 900.27 8.12 0.52 10.78 0.8 21 -294.6 69.77 71.3 900.27 8.12 0.52 2.7 0.8 21 -183.3 -102.5 71.3 720.36 8.12 63.1 0.45 3.19 0.8 21 -46.7 71.3 810.36 8.12 34.6 0.45 1.46 0.8 γc.[σ] (KN /cm2) Nhận xét ok ok ok ok ok 16.8 21 ok ok ok ok Bảng 3.12 Bảng phân tích chi phí thép Trịn BẢNG PHÂN TÍCH VẬT TƯ HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG TRÌNH : TRỤ THÁP HẠNG MỤC : THÉP TRÒN STT MÃ SỐ AI.11912 VL.0001 VL.0050 VL.0546 VL.0712 TÊN CÔNG TÁC / VẬT TƯ Sản xuất hệ khung thép a.)Vật liệu Ô xy Đất đèn Que hàn loại Thép tròn VL.0726 Thép Z999 Vât liệu khác b.)Nhân cơng ĐƠN VỊ HAO PHÍ 125.663 TỔNG K.L ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN 4,001,074,98 chai kg kg 2.1 8.4 24.15 263.8923 1,055.5692 3,034.7615 kg 697.85 125,663 kg % 362.15 45,508.8555 628.315 19,802,748 90,909 7,000 22,727 3,152,931,63 23,990,185.1 7,388,984.4 68,971,024.6 17,500 2,199,102,500 15,455 703,339,361.8 238,955.9 150,139,576.3 4,530,817 569,356,164 80 NC.0010 Nhân công 4,0/7 c.)Máy thi công MA.0038 Cần trục ôtô 10T MA.0129 Máy hàn 23 KW MA.0344 Máy cắt sắt cầm tay 1,7 Kw công 22.61 2,841.2404 ca 0.27 33.929 ca 4.6 578.0498 ca 0.4 50.2652 200,390 569,356,163.8 2,218,530 278,787,181 2,457,468 83,379,431.8 319,409 184,634,308.6 214,332 10,773,440.8 3.4 Đánh giá tính tốn kết - Từ tính tốn khả chịu lực ta thấy cơng trình có khả chịu lực gần tương đương để cơng trình mang tính khả thi cho đầu tư thi công theo bảng so sánh khối lượng thép chi phí đầu tư cho cơng trình Từ thấy hiệu đầu tư kinh tế công tác thi công cơng trình trụ tháp có tiết diện thép Trịn hiệu cao 81 KẾT LUẬN Đồ án trình bày được: tổng quan kiến trúc cơng trình, tính tốn, thiết kế tồn kết cấu thi cơng lắp dựng phần cơng trình Tuy đề tài giả định lĩnh vực chuyên môn thiết kế trình làm đồ án giúp em hệ thống kiến thức học, tiếp thu thêm số kiến thức mới, tích lũy thêm kiến thức cần thiết ngành nghề mà thân lựa chọn Nghiên cứu đề tài “Đánh giá ứng xử hiệu kinh tế tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác nhau” để chọn phương án tối để thi công 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Phạm Văn Hội, PTS Nguyễn Quang Viên, Th.S Phạm Văn Tư, KS Đoàn Ngọc Tranh, KS Hồng Văn Quang (1998), Kết cấu thép - cơng trình dân dụng cơng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] PGS.TS Phạm Văn Hội, PTS Nguyễn Quang Viên, Th.S Phạm Văn Tư, KS Lưu Văn Tường, Kết cấu thép – cấu kiện bản, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Tính tốn tải trọng tác động lên cơng trình theo TCVN 2737-1995 [4] Tính tốn thành phần động tải trọng gió theo TCVN 229-1999 [5] Tính tốn kết cấu thép theo TCXDVN 338-2005 [6] Tính tốn kết cấu bê tơng bê tông cốt thép theo TCXDVN 356-2005 Tiếng Anh Internet: Link tham khảo tài liệu nước http://inti.gob.ar/cirsoc/pdf/antenas/a08v29n2.pdf http://nptel.ac.in/courses/105106113/7_transmission_towers/4_tower_design.pdf https://web.mscsoftware.com/support/library/conf/wuc93/p03393.pdf Thiết kế kết cấu thép Eurocode : http://xaydung360.vn/thuvien/bs-en-1998-1-2004-eurocode-8-design-of-structuresfor-earthquake-resistance-p-2480-1-1.html ... ? ?Đánh giá ứng xử hiệu kinh tế tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác nhau? ?? đề tài tốt nghiệp Mục đích đề tài: Mục đích cơng trình tháp ăng ten có tiết diện khác nên tính tốn có tiết diện chịu... thiết kế tháp ăngten tài liệu chưa đưa giải pháp hiệu cho tiết diện phù hợp cho thiết kế ăngten hiệu kinh tế cho thi công tiết diện tháp ăngten Cơ sở thực tiễn: Mang lại nhiều hiệu kinh tế kỹ thuật... SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: Đánh giá ứng xử hiệu kinh tế tháp ăng ten có hình dáng tiết diện khác Học viên: Đặng Đức