Công ty REIDsteel đến từ Anh đã sử dụng phần mềm IDEA StatiCa để phân tích chi tiết các mối nối khi thiết kế cảng du thuyền kết nối điện bờ đầu tiên của Vương quốc Anh. Khả năng tính toán tự động hàng trăm mối nối thép với thép và thép với gỗ glulam giúp REIDsteel nhanh chóng đánh giá độ cứng cũng như chi phí của từng loại nối, từ đó đề xuất các giải pháp thiết kế hiệu quả nhất, tiết kiệm thời gian và kinh phí cho chủ đầu tư.
Giới thiệu dự án cảng du thuyền Horizon
Cảng du thuyền mới nhất tại Southampton được đặt tên là Horizon và chính thức đưa vào hoạt động vào tháng 9 năm 2021. Đây là cảng thứ năm tại cảng Southampton nhưng đứng đầu về tiêu chí thân thiện với môi trường. Với hệ thống tấm năng lượng mặt trời lắp trên mái và cơ sở cung cấp điện bờ đầu tiên tại Vương quốc Anh, công trình được truyền thông đánh giá là cảng xanh nhất nước Anh. Các du thuyền neo đậu có thể tắt động cơ và sử dụng nguồn điện sạch từ bờ thay thế, góp phần giảm thiểu ô nhiễm một cách hiệu quả.
Ngoài hạ tầng xanh, dự án trị giá 55 triệu bảng Anh còn gây ấn tượng với khu vực lối vào bao gồm sáu giá đỡ thép hình chân vịt và mái che làm từ gỗ glulam, cùng với cầu nối không khí giúp hành khách đi thẳng lên tàu. Tổng diện tích sàn nội thất vượt 100.000 foot vuông, bao gồm tầng lửng diện tích 42.500 foot vuông đặt trên khu vực xử lý hành lý rộng 65.000 foot vuông. Công trình sử dụng khung kết cấu thép nặng 700 tấn đặt trên nền móng cọc, hỗ trợ hệ mái được tạo thành từ các dầm gỗ glulam cong sâu 1400 milimét đặt cách nhau 1500 milimét, đỡ tấm sàn gỗ.
Công trình do REIDsteel thực hiện phối hợp cùng Brymor Construction Ltd và HESS Timber. REIDsteel cung cấp toàn bộ bộ phận kết cấu thép sử dụng vật liệu từ nhà sản xuất British Steel.
Những thách thức kỹ thuật lớn
Tối ưu kết cấu từ giai đoạn đấu thầu
Trong giai đoạn đấu thầu, chủ đầu tư đã cung cấp cho REIDsteel bản phác thảo thiết kế kết cấu ban đầu. Phương án này có khối lượng kết cấu quá lớn, dẫn đến yêu cầu cao về khả năng chịu lực của móng công trình. Sử dụng IDEA StatiCa, các kỹ sư của REIDsteel đã tiến hành phân tích và tối ưu kết cấu toàn diện. Kết quả là họ đã giảm phản lực cực đại tại móng xuống còn một phần mười so với ban đầu. Điều này rõ ràng mang lại khoản tiết kiệm lớn cho chủ đầu tư và giúp REIDsteel giành được hợp đồng dự án.
“Tôi luôn quan tâm đến yếu tố kinh tế, vì vậy tôi thấy tính năng phân tích chi phí đặc biệt hữu ích. Trên thực tế, mọi tính năng làm nên sức mạnh của IDEA StatiCa từ thiết kế dầm đến phân tích chi phí đều thực sự hỗ trợ công việc rất tốt.”
Shannon Hall
Kỹ sư Kết cấu REIDsteel
Thiết kế mối nối giữa thép và gỗ glulam
Một phần việc then chốt của REIDsteel trong dự án là thiết kế các mối nối kết hợp giữa gỗ glulam và thép. Các mối nối này cần đảm bảo độ cứng đủ lớn để chịu được giai đoạn lắp dựng mà không bị xoay biến dạng, đồng thời phải có khả năng linh hoạt trong tương lai. Bởi gỗ glulam là vật liệu kỹ thuật có xu hướng biến dạng chậm theo thời gian và cần không gian cho sự dịch chuyển tự nhiên.
Yêu cầu về mối nối và thẩm mỹ
Một thách thức khác liên quan đến thiết kế mối nối ghép dầm. Các mối nối này phải tạo điểm đỡ vững chắc cho trọng lượng toàn bộ hệ mái bao gồm cả tải trọng tuyết tiềm năng. Đồng thời, các vị trí mối nối không thể che giấu bên trong cấu kiện gỗ phải đáp ứng tiêu chí thẩm mỹ do chủ đầu tư đặt ra.
Tương tự, các giá đỡ hình chân vịt tại lối vào công trình cũng có yêu cầu rất cụ thể cả về mặt hình thức lẫn chức năng. Tất cả những thách thức này đều phải được giải quyết đáp ứng tiêu chuẩn an toàn cao nhất mà không làm tăng chi phí dự án.
Giải pháp IDEA StatiCa mang lại hiệu quả vượt trội
Tính toán tự động hàng trăm mối nối
Tất cả những thách thức kể trên có thể giải quyết bằng phương pháp truyền thống và tính toán thủ công, nhưng đối với dự án quy mô như cảng du thuyền Southampton với hàng trăm mối nối khác nhau, cách làm này sẽ tốn thêm hàng tháng công việc. Ngược lại, IDEA StatiCa cung cấp cho đội ngũ kỹ sư kết cấu của REIDsteel khả năng tính toán tức thì độ võng mất ổn định do uốn cong tấm nối ghép và các mối nối quan trọng khác. Họ có thể đánh giá mọi thay đổi thiết kế theo yêu cầu của chủ đầu tư và lựa chọn giải pháp tối ưu trong thời gian rất ngắn.
“Thông thường nếu chủ đầu tư hỏi có thể khoét lỗ trên dầm của tôi không, đó là lúc tôi cảm thấy khá đau đầu. Tôi biết là làm được nhưng sẽ mất vài giờ để tính toán. Bây giờ tôi chỉ cần nhập thông tin mối nối và vị trí lỗ vào IDEA StatiCa để tính toán, và chỉ trong 20 phút là có câu trả lời. Điều đó thật tuyệt vời.”
Shannon Hall
Kỹ sư Kết cấu REIDsteel
Đánh giá độ cứng và tối ưu chi phí
Các kỹ sư của REIDsteel đặc biệt đánh giá cao khả năng của IDEA StatiCa trong việc kiểm tra độ cứng của mối nối. Loại tính toán này cực kỳ khó khăn và tốn thời gian nếu thực hiện thủ công, trong khi IDEA StatiCa có thể thực hiện tự động và tức thì. Đồng thời, tính năng phân tích chi phí giúp đội ngũ lựa chọn giải pháp vừa đảm bảo kỹ thuật vừa tối ưu kinh tế nhất cho từng vị trí mối nối.
Đáp ứng nhanh chóng mọi thay đổi thiết kế
Trong quá trình thực hiện, chủ đầu tư có nhiều yêu cầu điều chỉnh thiết kế. Với sự hỗ trợ của IDEA StatiCa, các kỹ sư không cần phải tính toán lại từ đầu mỗi khi có thay đổi. Họ chỉ cần cập nhật thông số và phần mềm sẽ đưa ra kết quả kiểm tra mới ngay lập tức. Điều này giúp duy trì tiến độ dự án mà không bị gián đoạn dù có nhiều điều chỉnh phát sinh.
Kết quả ấn tượng của dự án
Toàn bộ dự án từ giai đoạn thiết kế đến hoàn thành lắp dựng chỉ mất chưa đến bảy tháng. Các kỹ sư của REIDsteel khẳng định rằng nếu không có phần mềm IDEA StatiCa, thời gian thực hiện sẽ kéo dài gấp đôi. Họ cũng thừa nhận IDEA StatiCa đóng vai trò then chốt trong giai đoạn phân tích ban đầu cho chủ đầu tư, mang lại kết quả ấn tượng và giúp REIDsteel giành được hợp đồng. Nhìn chung, IDEA StatiCa đã giúp tiết kiệm đáng kể công sức thời gian và chi phí cho cả công ty lẫn chủ đầu tư.
“Tôi là người hâm mộ lớn của IDEA StatiCa và sử dụng phần mềm này hàng ngày. Đối với các dự án có độ phức tạp cao như cảng du thuyền Southampton, phần mềm có thể dễ dàng tiết kiệm hàng tháng công việc. Nó thực sự giúp công ty chúng tôi nhận được những dự án mà nếu không có IDEA StatiCa sẽ không thể thực hiện một cách hiệu quả.”
Shannon Hall
Kỹ sư Kết cấu REIDsteel
Về REIDsteel
REIDsteel hay còn gọi là John Reid and Sons Ltd là công ty chuyên về kết cấu thép có trụ sở tại Dorset, Anh. Thành lập từ năm 1919, REIDsteel đã trở thành chuyên gia trong lĩnh vực thiết kế chế tạo và lắp dựng các công trình công nghiệp lớn, bao gồm nhà chứa máy bay nhà kho và văn phòng khán đài sân vận động bãi đỗ xe và cầu thép. Công trình của công ty nổi tiếng toàn cầu về tiêu chuẩn an toàn xuất sắc và đã nhiều lần giành giải thưởng Queen’s Awards cho Doanh nghiệp trong hạng mục Thương mại Quốc tế.
Nguồn: https://www.ideastatica.com/support-center/case-studies/horizon-cruise-terminal
