- Hoàn thiện lý thuyết tớnh toỏn với sự giỳp đỡ của cụng nghệ tin học thụng qua phần mềm tớnh toỏn chuyờn ngành như: Midas Civil 2010; RM V8i 2008; Sap 2000 V15, ...
- Đẩy mạnh nghiờn cứu tớnh toỏn chớnh xỏc kết cấu cú xột đầy đủ cỏc yếu tố phi tuyến, khụng gian,…
- Nghiờn cứu cỏc tỏc động của mụi trường đến kết cấu cầu như: Nhiệt độ, giú, bóo,động đất,…
- Tiến hành thớ nghiệm trong phũng và thớ nghiệm ngoài hiện trường để so sỏnh và đỏnh giỏ sựhoàn chỉnh của lý thuyết.
CHƯƠNG 2:
CÁC CĂN CỨ CƠ BẢN VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ CẦU 2.1. CÁC GIAI ĐOẠN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ:
Tham khảo Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 10/02/2009 của Chớnh phủ.
2.1.1. Cỏc giai đoạn đầu tư xõy dựng:
Khỏi niệm dự ỏn đầu tư (DAĐT): Là mộttập hợp cỏc đề xuất về khả năng, tài chớnh, kinh tế và xó hội, làm sơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xõy dựng cụng trỡnh.
Ở nước ta, phõn loại theo quy mụ và tớnh chất thỡ DAĐT xõy dựng cụng trỡnhđược chia thành cỏc nhúm sau: Dự ỏn quan trọng quốc gia do Quốc hội xem xột quyết định về chủ trương đầu tư, cỏc dự ỏn cũn lại được chia thành 3 nhúm A, B, C ( Đối với cụng trỡnh xõy dựng cầu đường cú tổng mức đầu tư lớn hơn 1500 tỷ đồng thuộc nhúm A, từ 75 tỷ đồng đến 1500 tỷ đồng thuộc nhúm B, dưới 75 tỷ đồng thu ộc nhúm C).(điều 2)
Để cú một cụng trỡnh xõy dựng núi chung và cụng trỡnh cầu đường núi riờng cần trải qua 3 giai đoạn: Chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư và kết thỳc xõy dựng đưa cụng trỡnh vào khai thỏc sử dụng.
2.1.1.1. Chuẩn bị đầu tư:
Nội dung cụng tỏc chuẩn bị đầu tư gồm:
- Lập bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnhvà xin phộp đầu tư (chỉ ỏp dụng đối với cỏc dự ỏn quan trọng quốc gia do Quốc hội thụng qua chủ trương và cho phộp đầu tư).
- Lập dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh (đối với cụng trỡnh cú tổng m ức đầu tư xõy dựng dưới 15 tỷ đồng thỡ khụng cần qua bước lập dự ỏn đầu tư, chỉ cần lập bỏo cỏo kinh tế - kỹ thuật xõy dựng cụng trỡnhđể trỡnh người quyết định đầu tư phờ duyệt ).
- Thẩm định dự ỏn để quyết định đầu tư.
a. Nội dung của bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnh (bỏo cỏo nghiờn cứu tiền khả thi)
bao gồm: (điều 5)
- Sự cần thiết phải đầu tư xõy dựng cụng trỡnh, cỏc điều kiện thuận lợi và khú khăn; chế độ khai thỏc và sử dụng tài nguyờn quốc gia nếu cú.
- Dự kiến quy mụ đầu tư: Cụng suất, diện tớch xõy dựng; cỏc hạng mục cụng trỡnh thuộc dự ỏn; dự kiến về địa điểm xõy dựng cụng trỡnh và nhu cầu sử dụng đất.
- Phõn tớch, lựa chọn sơ bộ về cụng nghệ, thụng số kỹ thuật; cỏc điều kiện cung cấp vật tư thiết bị, nguyờn liệu, năng lượng, dịch vụ, hạ tầng kỹ thuật; phương ỏn giải phúng mặt bằng, tỏi định cư nếu cú; cỏc ảnh hưởng của dự ỏn đối với mụi trường sinh thỏi, phũng chống chỏy nổ, an ninh quốc phũng.
- Hỡnh thức đầu tư, xỏc định sơ bộ tổng mức đầu tư, thời hạn thực hiện dự ỏn, phương ỏn huy động vốn theo tiến độ và hiệu quả kinh tế - xó hội của dự ỏn và phõn kỳ đầu tư nếu cú.
b.Xin phộp đầu tư xõy dựng cụng trỡnh :
- Chủ đầu tư cú trỏch nhiệm gửi bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnh tới Bộ quản lý ngành. Bộ quản lý ngành là cơ quan đầu mối giỳp thủ tướng chớnh phủ lấy ý kiến của Bộ, ngành, địa phương liờn quan, tổng hợp và đề xuất ý kiến trỡnh thủ tướng chớnh phủ.
- Thời hạn lấy ý kiến được quy định như sau: Trong vũng 5 ngày làm việc kể từ ngày nhận được bỏo cỏo đầu tư xõy dựng cụng trỡnh, Bộ quản lý ngà nh phải gửi văn bản lấy ý kiến đến cỏc Bộ ngành, địa phương cú liờn quan. Trong vũng 30 ngày làm việc kể từ khi nhận được đề nghị, cỏc cơ quan được hỏi ý kiến phải cú văn bản trả lời về những nội dung thuộc phạm vi quản lý của mỡnh. Trong vũng 7 ngày sau k hi nhận được văn bản trả lời theo thời hạn trờn, Bộ quản lý ngành phải lập bỏo cỏo để trỡnh thủ tướng chớnh phủ.
c. Nội dung dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh (bỏo cỏo nghiờn cứu khả thi) bao gồm:
(điều6)
Dự ỏn đầu tư cần phải bao gồm 2 phần: Phần thuyết minh dự ỏn và phần thiết kế cơ sở. - Nội dung phần thuyết minh của dự ỏn: (điều 7)
+ Sự cần thiết và mục tiờu đầu tư; đỏnh giỏ nhu cầu thị trường, tiờu thụ sản phẩm đối với dự ỏn sản xuất, kinh doanh; tớnh cạnh tranh của sản phẩm; tỏc động xó hội đối với địa phương, khu vực (nếu cú); hỡnh thức đầu tư xõy dựng cụng trỡnh;địa điểm xõy dựng, nhu cầu sử dụng đất; điều kiện cung cấp nguyờn liệu, nhiờn liệu và cỏc yếu tố đầu vào khỏc.
+ Mụ tảvề quy mụ và diện tớch xõy dựng cụng trỡnh, cỏc hạng mục cụng trỡnh thuộc dự ỏn; phõn tớch lựa chọn phương ỏn kỹ thuật, cụng nghệ và cụng suất.
+ Cỏc giải phỏp thực hiện bao gồm:
Phương ỏn chung về giải phúng mặt bằng, tỏi định cư và phương ỏn hỗ trợ xõy dựng hạ tầng kỹ thuật nếu cú.
Cỏc phương ỏn thiết kế kiến trỳc đối với cụng trỡnh trongđụ thị và cụng trỡnh cú yờu cầu kiến trỳc.
Phương ỏn khaithỏc dự ỏn và sử dụng lao động.
Phõn đoạn thực hiện, tiến độ thực hiện và hỡnh thức quản lý dự ỏn.
+Đỏnh giỏ tỏc động mụi trường, cỏc giải phỏp phũng chỏy, chữa chỏy và cỏc yờu cầu về an ninh, quốc phũng.
+ Tổng mức đầu tư của dự ỏn; khả năng thu xếp vốn, nguồn vốn và khả năng cấp vốn theo tiến độ; phương ỏn hoàn trả vốn đối với dự ỏn cú yờu cầu thu hồi vốn và phõn tớch đỏnh giỏ hiệu quả kinh tế - tài chớnh, hiệu quả xó hội của dự ỏn.
- Nội dung phần thiết kế cơ sở: (điều 8)
+ Thiết kế cơ sở là thiết kế được thực hiện trong giai đoạn lập Dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh trờn cơ sở phương ỏn thiết kế được lựa chọn, bảo đảm thể hiện được cỏc thụng số
kỹ thuật chủ yếu phự hợp với cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn được ỏp dụng, là căn cứ để triển khai cỏc bước thiết kế tiếp theo.
Nội dung thiết kế cơ sở bao gồm phần thuyết minh và phần bản vẽ. + Phần thuyết minh thiết kế cơ sở bao gồm cỏc nội dung:
Giới thiệu túm tắt địa điểm xõy dựng, phương ỏn thiết kế; tổng mặt bằng cụng trỡnh, hoặc phương ỏn tuyến cụng trỡnhđối với cụng trỡnh xõy dựng theo tuyến; vị trớ, quy mụ xõy dựng cỏc hạng mục cụng trỡnh; việc kết nối giữa cỏc hạng mục cụng trỡnh thuộc dự ỏn và với hạ tầng kỹ thuật của khu vực.
Phương ỏn cụng nghệ, dõy chuyền cụng nghệ đối với cụng trỡnh cú yờu cầu cụng nghệ.
Phương ỏn kiến trỳc đối với cụng trỡnh cú yờu cầu kiến trỳc.
Phương ỏn kết cấu chớnh, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của cụng trỡnh.
Phương ỏn bảo vệ mụi trường, phũng chỏy, chữa chỏy theo quy định của phỏp luật.
Danh mục cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn chủ yếu được ỏp dụng. + Phần bản vẽ thiết kế cơ sở bao gồm:
Bản vẽ tổng mặt bằng cụng trỡnh hoặc bản vẽ bỡnh đồ phương ỏn tuyến cụng trỡnhđối với cụng trỡnh xõy dựng theo tuyến.
Sơ đồ cụng nghệ, bản vẽ dõy chuyền cụng nghệ đối với cụng trỡnh cú yờu cầu cụng nghệ.
Bản vẽ phương ỏn kiến trỳc đối với cụng trỡnh cú yờu cầu kiến trỳc.
Bản vẽ phương ỏn kết cấu chớnh, hệ thống kỹ thuật, hạ tầng kỹ thuật chủ yếu của cụng trỡnh, kết nối với hạ tầng kỹ thuật của khu vực.
d. Nội dung bỏo cỏo kinh tế - kỹ thuật xõy dựng cụng trỡnh bao gồm:
- Phần thuyết minh của bỏo cỏo: Tương tự như phần thuyết minh của lập dự ỏn đầu tư nhưng rừ ràng chi tiết hơn, đủ cơ sở để lập dự toỏn chi tiết cho cụng trỡnh.
- Phần thiết kế bản vẽ thi cụng: Bao gồm tất cả cỏc bản vẽ tổng thể và cấu tạo chi tiết của cụng trỡnh,đủ cơ sở để thống kờ khối lượng nhằm lặp dự toỏn chi tiết cho cụng trỡnh. Đồng thời phần thiết kế bản vẽ thi cụng phải rừ ràng để làm căn cứ cho việc thi cụng và hoàn chỉnh cụng trỡnh.
e. Thẩm định dự ỏn để quyết định đầu tư:
Cỏc bỏo cỏo trờn đều phải được thẩm định, sau đú sẽ được cấp cú thẩm quyền cấp quyết định và giấy phộp đầu tư.
2.1.1.2. Thực hiện đầu tư:
- Giao nhận đất, chuẩn bịmặt bằng xõy dựng.
- Tuyển chọn tư vấn xõy dựng để khảo sỏt, thiết kế, giỏm định khả năng và chất lượng cụng trỡnh.
- Thiết kếcụng trỡnh: thiết kếtheo mấy bước? - Thẩm định, duyệt thiết kế kỹ thuật và tổng dự toỏn. - Tổ chức đấu thầu về mua sắm thiết bị và thi cụng xõy lắp. - Xin giấy phộp xõy dựng.
- Ký kết hợp đồng với nhà thầu để thực hiện dự ỏn. - Thi cụng xõy lắp cụng trỡnh.
- Theo dừi kiểm tra việc thực hiện cỏc hợp đồng.
- Quyết toỏn vốn đầu tư xõy dựng sau khi hoàn thành xõy lắp đưa dự ỏn vào khai thỏc.
2.1.1.3. Kết thỳc xõy dựng đưa cụng trỡnh vào khai thỏc sử dụng:
Nội dung cụng việc bao gồm: - Kết thỳc xõy dựng. - Bàn giao cụng trỡnh. - Bảo hành cụng trỡnh. - Vận hành dựỏn.
2.1.2. Cỏc bước thiết kế:
- Thiết kế xõy dựng cụng trỡnh bao gồm cỏc bước: Thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật, thiết kế bản vẽ thi cụng và cỏc bước thiết kế khỏc theo thụng lệ quốc tế do người quyết định đầu tư quyết định khi phờ duyệt dự ỏn.
+ Thiết kế cơ sở là thiết kế được thực hiện trong giai đoạn lập d ự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh trờn cơ sở phương ỏn thiết kế được lựa chọn, bảo đảm thể hiện được cỏc thụng số kỹ thuật chủ yếu phự hợp với cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn được ỏp dụng, là căn cứ để triển khai cỏc bước thiết kế tiếp theo.
+ Thiết kế kỹ thuật là thiết kế được thực hiện trờn cơ sở thiết kế cơ sở trong dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnhđược phờ duyệt, bảo đảm thể hiện được đầy đủ cỏc thụng số kỹ thuật và vật liệu sử dụngphự hợp với cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn được ỏp dụng, là căn cứ để triển kha i bước thiết kế bản vẽ thi cụng.
+ Thiết kế bản vẽ thi cụng là thiết kế bảo đảm thể hiện được đầy đủ cỏc thụng số kỹ thuật, vật liệu sử dụng và chi tiết cấu tạo phự hợp với cỏc quy chuẩn, tiờu chuẩn được ỏp dụng, đảm bảo đủ điều kiện để triển khai thi cụng xõy dựng cụng trỡnh.
- Dự ỏn đầu tư xõy dựng cụng trỡnh cú thể gồm một hoặc nhiều loại cụng trỡnh với một hoặc nhiều cấp cụng trỡnh khỏc nhau. Tựy theo quy mụ, tớnh chất của cụng trỡnh cụ thể, việc thiết kế xõy dựng cụng trỡnhđược thực hiện một bước, hai bước hoặc ba bước như sau:
+ Thiết kế một bước là thiết kế bản vẽ thi cụng được ỏp dụng đối với cụng trỡnh chỉ lập Bỏo cỏo kinh tế - kỹ thuật xõy dựng cụng trỡnh. Trường hợp này, bước thiết kế cơ sở, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi cụng được gộp thành một bước và gọi là thiết kế bản vẽ thi cụng.
Đối với trường hợp thiết kế một bước, cú thể sử dụng thiết kế mẫu, thiết kế điển hỡnh do cơ quan nhà nước cú thẩm quyền ban hành để triển khai thiết kế bản vẽ thi cụng.
+ Thiết kế hai bước bao gồm bước thiết kế cơ sở và bước thiế t kế bản vẽ thi cụng được ỏp dụng đối với cụng trỡnh quyđịnh phải lập dự ỏn trừ cỏc cụng trỡnhđược quy đ ịnh thiết kế một bước, ba bước.Trường hợp này, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi cụng được gộp thành một bước và gọi l à bước thiết kế bản vẽ thi cụng.
+ Thiết kế ba bước bao gồm bước thiết kế cơ sở, bước thiết kế kỹ thuật và bước thiết kế bản vẽ thi cụng được ỏp dụng đối với cụng trỡnh quy định phải lập dự ỏn. Tựy theo mức độ phức tạp của cụng trỡnh, việc thực hiện thiết kế ba bước do người quyết định đầu tư quyết định.
Trường hợp thực hiện thiết kế hai bước hoặc ba bước thỡ thiết kế bước tiếp theo phải phự hợp với thiết kế bước trước đóđược phờ duyệt.
- Chủ đầu tư cú trỏch nhiệm tổ chức lập thiết kế xõy dựng cụng trỡnh, trường hợp c hủ đầu tư cú đủ năng lực thỡđược tự thiết kế, trường hợp chủ đầu tư khụng cú đủ năng lực thỡ thuờ tổ chức tư vấn thiết kế. Riờng đối với trường hợp thiết kế ba bước thỡ nhà thầu thi cụng cú thể được giao lập thiết kế bản vẽ thi cụng khi cú đủ điều kiện năng lực theo quy định.
2.2. TRIẾT Lí THIẾT KẾ:
- Trong thiết kế, cỏc kỹ sư phải kiểm tra độ an toàn vàổn định của phương ỏn đó được chọn. Cụng tỏc thiết kế bao gồm việc tớnh toỏn nhằm chứng minh mọi tiờu chuẩn tớnh toỏn và cấu tạo đều được thỏa món.
- Triết lý tớnh toỏn thiết kế là cỏc quan niệm về ứng x ử của kết cấu và sự làm việc an toàn của nú. Đồng thời xỏc lập điều kiện, phương thức để đảm bảo điều kiện an toàn cho kết cấu trong quỏ trỡnh xõy dựng và khai thỏc.
- Nguyờn tắc chung: Khi cú tải trọng tỏc động vào kết cấu, nú sẽ gõy ra một hiệu ứng trong kết cấu và hiệu ứng đú khụng được lớn hơn khả năng chịu lực của kết cấu.
TÁC ĐỘNG TRấN KẾT CẤU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU
DO TẢI TRỌNG GÂY RA DO BẢN THÂNVẬT LIỆU
VÀ CẤU TẠO CỦA KẾT CẤU
- Quan hệ của bất đẳng thức này phải được xột trờn mọi bộ phận và vật liệu của kết cấu.
2.2.1. Phương phỏp thiết kế theo ứng suất cho phộp: (ASD - Allowance stress design)
- Phương trỡnh cơ b ản: Trong phương phỏp này, người ta nhỡn nhận ứng xử của kết cấu thụng quaứng suất của một điểm đại diện:
max [ ] với
[ ] gh
k
Trong đú:
+max: Ứng suất tiờu chuẩn (khụng hệsố) lớn nhất trong bộ phận kết cấu do tải trọng gõy ra.
+ []:Ứng suất lớn nhất cho phộp xuất hiện trong bộphận kết cấu. +gh: Cường độcủa vật liệu.
+ k: Hệsốan toàn (k>1). -Đặc điểm của phương phỏp:
+ Ưu điểm:
Tớnh toỏn đơn giản, cho phộp tớnh toỏn nhanh chúng và tiện dụng.
Đảm bảo an toàn chịu lực cho cỏc bộphận kết cấu. + Nhược điểm:
Khụng ỏp dụng được cho vật liệu làm việc ngoài giới hạn đàn hồi, do đú khụng tận dụng được hết khả năng chịu lực của cỏc bộphận kết cấu và gõy lóng phớ vật liệu.
Khụng xột đến tớnh làm việc thực tếcủa kết cấu.
Việc xỏc định hệsốan toàn thiếu sựphõn tớch cụthể.
2.2.2. Phương phỏpthiết kế theo hệ số tải trọng: (LFD - Load factor design)
- Phương trỡnh cơ bản: Trong phương phỏp này, sự làm việc của kết cấu được đỏnh giỏ thụng qua một mặt cắt đại diện:
max [ ] S S với [ ] Sgh S k Trong đú:
+ Smax: Nội lực lớn nhất do tải trọng gõy ra tại mặt cắt bất lợi. + [S]: Khả năng chịu lực lớn nhất cho phộp của mặt cắt bất lợi. + Sgh: Khả năngchịu lực lớn nhất của mặt cắt.