Để vượt qua những hạn chế này, kỹ sư kết cấu Tamás Hornyák của Unique-Plan Kft., phối hợp cùng chuyên gia neo Hilti là Gábor Hanzel, đã phát triển một quy trình làm việc được kiểm chứng, kết hợp các công cụ thiết kế neo thông thường với phân tích bê tông phi tuyến để đưa ra các giải pháp khả thi và tuân thủ tiêu chuẩn trong điều kiện tải trọng cực lớn.
Giới thiệu về dự án
Trong khuôn khổ một dự án nâng cấp đường cao tốc lớn, các tường chắn tiếng ồn phải được lắp đặt trên đỉnh lan can cầu để giảm ô nhiễm tiếng ồn từ giao thông. Các tấm chắn cao và chịu tải trọng gió lớn được đặt trên các kết cấu bê tông có kích thước và cốt thép hạn chế. Văn phòng thiết kế chính của dự án, CÉH+, đã cung cấp bố cục cốt lõi, bao gồm chiều cao tấm chắn, khoảng cách cột (mỗi 2 mét) và các tổ hợp tải trọng liên quan.
Thách thức kỹ thuật
Khó khăn chính là kiểm tra neo cấy sau được đặt gần mép bê tông hiện hữu, dưới lực ngang lớn. Mặc dù lan can có cốt thép, Eurocode hạn chế cách tính toán cốt thép trong các thiết kế như vậy. Do đó, Hilti Profis Engineering thường trả về kết quả không đạt, ngay cả khi các kỹ sư tin rằng kết cấu thực tế có thể đáp ứng yêu cầu.
Các nỗ lực thiết kế dư bằng cách tăng kích thước bản hoặc số lượng neo cảm thấy quá mức và không thỏa đáng. Các phương án đổ tại chỗ dễ tính toán hơn nhưng khó thực hiện tại công trường. Nhu cầu rõ ràng là: một phương pháp đáng tin cậy để đưa cốt thép hiện hữu vào kiểm tra, mà không vi phạm tiêu chuẩn hoặc ảnh hưởng đến tính khả thi thi công.
Giải pháp và kết quả
Nhận thấy rằng thiết kế dư hoặc tăng kích thước không phải là giải pháp bền vững, Tamás Hornyák đã xây dựng một quy trình làm việc mới kết nối các khoảng cách giữa khả năng phần mềm và thực tế kỹ thuật. Quá trình bắt đầu với thiết kế neo sơ bộ trong Hilti Profis Engineering, phát hiện các điều kiện nguy hiểm gần mép bê tông. Từ đó, thiết kế được xuất sang IDEA StatiCa Connection, nơi thực hiện kiểm tra kết cấu đầy đủ bao gồm phân tích độ cứng của các cột thép và bản mã chân cột.
Khi neo cấy sau không đạt trong thiết lập này, Tamás chuyển thiết kế sang IDEA StatiCa Detail, cho phép mô hình hóa phần tử hữu hạn phi tuyến toàn bộ vùng neo. Tại đây, cốt thép bê tông hiện hữu từ lan can cầu được mô hình hóa chi tiết, phù hợp với bố trí cốt thép thực tế dựa trên các bản vẽ được cung cấp. Điều này cho phép nắm bắt cả phá hoại do kéo của bê tông và ứng xử neo của cốt thép.
Kết luận
Phân tích 3D phi tuyến, kết hợp ứng xử vật liệu thực tế, không có cường độ kéo trong bê tông và ma sát nội bằng không, đã cho phép hệ thống neo vượt qua tất cả các kiểm tra tiêu chuẩn liên quan. Giải pháp cũng đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn về tải trọng gió. Kết quả là một thiết kế neo chắc chắn, an toàn và thực tế, được văn phòng thiết kế chính CÉH+ xác nhận, sau đó đã áp dụng và ủng hộ phương pháp này.
Quy trình làm việc thực tiễn nhưng nghiêm ngặt này đã được Gábor Hanzel trình bày cho các kỹ sư khác đang đối mặt với những thách thức tương tự về neo cấy sau, đặc biệt trong các dự án hạ tầng ở Đông Âu. Thành công của nó nêu bật sức mạnh của các công cụ phân tích phi tuyến khi các phương pháp thông thường không phản ánh được điều kiện thực tế.
Giới thiệu về Unique-Plan Kft.
Unique-Plan Kft. được thành lập năm 2015 tại Budapest, trong khi một số thành viên của công ty đã làm việc cùng nhau từ năm 1993. Phạm vi hoạt động chính của công ty bao gồm: thiết kế kết cấu cầu, công trình công nghiệp và dân dụng, cả tính toán tĩnh học và động lực học nâng cao (động đất, động lực học người đi bộ và gió, phân tích dao động và mỏi).
Họ sử dụng nhiều phần mềm tính toán (ANSYS Discovery, AxisVM, ConSteel, IDEA StatiCa, Mathcad, SOFiSTiK) và phần mềm mô hình hóa và vẽ (ALLPLAN, ANSYS SpaceClaim, AutoCAD, Tekla Structures). Với đội ngũ kỹ sư được đào tạo và có kinh nghiệm, họ sẵn sàng thiết kế các công trình kỹ thuật một cách kinh tế và thẩm mỹ. Phương châm của công ty: Nơi ý tưởng trở thành kế hoạch!
