Cây cầu đường sắt vòm bê tông cốt thép được thiết kế vượt qua hồ chứa nước Orlik trên sông Vltava. Dự án gần đây của công ty SUDOP PRAHA này nổi bật không chỉ bởi độ phức tạp thi công đặc trưng của loại cầu này, mà còn bởi nhịp vòm lên đến 156 mét, trở thành cây cầu cùng loại dài nhất Cộng hòa Séc. Cấu trúc thanh lịch này sẽ trở thành biểu tượng cho toàn bộ thung lũng. Việc thiết kế công trình quy mô lớn đi kèm nhiều thách thức đặc trưng, được giải quyết bằng nhiều công cụ khác nhau, trong đó IDEA StatiCa BIM và IDEA StatiCa RCS đóng vai trò quan trọng.
Giới thiệu dự án cầu đường sắt vòm Jetetice
Cây cầu mới thay thế cây cầu thép cũ đã không còn đáp ứng nhu cầu do quá trình hiện đại hóa đường sắt. Công trình nằm tại kilômét 41,791 tuyến đường sắt Tabor Pisek gần làng Jetetice, Cộng hòa Séc.
Cấu trúc thiết kế là cầu vòm bê tông kiểu cổ điển có sàn trên vòm, còn gọi là cầu vòm có cột nâng sàn. Tổng chiều dài cầu là 316,3 mét. Phần sàn bê tông gồm 12 nhịp được đỡ bởi vòm bê tông các cột trụ và hai đầu cầu. Nhịp vòm đạt 156 mét với độ cao vòm 34,7 mét. Tải trọng được truyền từ sàn cầu qua các cột nâng lên đỉnh vòm và dọc theo móng vòm xuống nền đất.
Kết cấu vòm là dạng kết cấu hiệu quả cao có khả năng chịu tải trọng lớn chủ yếu nhờ hình dạng kiến trúc. Đồng thời, giống như cây cầu đường sắt vòm Jetetice, đây là giải pháp phù hợp khi xét đến đặc điểm địa hình cần vượt qua thung lũng sâu và vật cản nước.
Phần vòm được thi công theo phương pháp nhấn cánh tự do treo sử dụng hệ dây căng tạm thời. Cây cầu cũ vẫn được bảo tồn tại chỗ. Việc giữ lại làm di tích hay phá dỡ vẫn đang chờ quyết định cuối cùng.
Những thách thức kỹ thuật lớn
Quá trình thi công phức tạp với 130 giai đoạn
Phương pháp thi công nhấn cánh tự do treo bằng dây căng tạm thời đòi hỏi số lượng lớn các giai đoạn tính toán, cụ thể dự án này có khoảng 130 giai đoạn. Điều này trực tiếp dẫn đến khối lượng dữ liệu khổng lồ và thời gian tính toán kéo dài. Đây là vấn đề điển hình đối với các dự án quy mô lớn tương tự.
Các bài toán tính toán phi tuyến phức tạp
Đội ngũ kỹ sư cũng phải giải quyết nhiều nhiệm vụ khó khăn khác, bao gồm kiểm tra hiệu quả của hệ dây căng thông qua tính toán phi tuyến hình học, phân tích ổn định bậc hai cho các cột trụ mảnh, và tính toán phi tuyến để đánh giá nội lực bổ sung trong quá trình thi công.
Vai trò của IDEA StatiCa trong quy trình thiết kế
Chúng tôi đã hỏi kỹ sư chịu trách nhiệm dự án chia sẻ về quy trình làm việc. Đội ngũ nhỏ bắt đầu bằng việc thiết kế hình dạng vòm để xác định kích thước chính của cầu. Đây là quá trình lặp đi lặp lại cho đến khi bản thiết kế sơ bộ được thông qua. Cầu đầu tiên được phân tích và kiểm tra toàn diện trong phần mềm phân tích phần tử hữu hạn MIDAS Civil, bao gồm tất cả các giai đoạn kết cấu. Sau đó, đội ngũ cần tập trung vào các cấu kiện then chốt, thiết kế cốt thép và kiểm tra tiêu chuẩn. Đó chính là lúc IDEA StatiCa phát huy vai trò.
Tại SUDOP PRAHA, đội ngũ đã sử dụng IDEA StatiCa hơn mười năm, mang lại kinh nghiệm chuyên sâu trong việc khai thác các ứng dụng. Vì vậy, đội ngũ dễ dàng tận dụng tối đa khả năng của phần mềm.
“Chúng tôi đã sử dụng IDEA StatiCa trong một thời gian rất dài, và chúng tôi hiểu rõ phần mềm có thể làm gì không thể làm gì cũng như cách làm việc hiệu quả với nó.”
Ing. Jakub Göringer, Ph.D.
Kỹ sư chịu trách nhiệm SUDOP PRAHA
Cộng hòa Séc
Kết nối BIM trực tiếp từ MIDAS Civil giảm thiểu dữ liệu
Sau khi phân tích tất cả các giai đoạn trong MIDAS Civil, đội ngũ đã chọn tổ hợp tải trọng giới hạn cực trị, tổ hợp sử dụng và tiết diện quan trọng nhất của vòm. Sử dụng kết nối BIM, họ đã nhập phần được chọn trực tiếp từ MIDAS vào IDEA StatiCa BIM. Nội lực không còn phải nhập thủ công, đồng thời chỉ cần sử dụng tiết diện quan trọng và giá trị nội lực cực trị để thiết kế cốt thép. Điều này giảm khối lượng dữ liệu và thời gian tính toán xuống mức tối thiểu.
“Thông thường, dự án quy mô như thế này thường gặp vấn đề về dữ liệu lớn và thời gian tính toán kéo dài. Với IDEA StatiCa, chúng tôi có thể kiểm tra tiêu chuẩn cho các tiết diện và thiết kế cốt thép trong thời gian rất ngắn.”
Ing. Jakub Göringer, Ph.D.
Kỹ sư chịu trách nhiệm SUDOP PRAHA
Cộng hòa Séc
Thiết kế tiết diện tổng quát và cốt thép hiệu quả
Một lợi thế lớn khác của IDEA StatiCa là khả năng tạo ra các tiết diện tổng quát mà nếu tính bằng tay sẽ rất khó khăn, đặc biệt là việc xác định các đặc trưng hình học tiết diện. Kết quả từ IDEA StatiCa RCS cho thấy tiết diện hộp của vòm và các cột trụ đều đã được kiểm tra đầy đủ theo tiêu chuẩn.
Kết quả trực quan đảm bảo an toàn thiết kế
Ngoài ra, kết quả từ phần mềm được hiển thị rõ ràng dưới dạng đồ họa, nhờ đó đội ngũ kiểm soát dự án tốt hơn, góp phần nâng cao độ an toàn của thiết kế. Mọi vị trí ứng suất lớn hay khu vực cần tăng cường cốt thép đều được thể hiện trực quan, giúp kỹ sư ra quyết định nhanh chóng và chính xác.
Kết quả và thành tựu của dự án
Nhờ sự phối hợp hiệu quả giữa MIDAS Civil và IDEA StatiCa, đội ngũ SUDOP PRAHA đã hoàn thành thiết kế cây cầu vòm dài nhất Cộng hòa Séc với độ chính xác cao trong thời gian hợp lý. Dự án đã giành giải thưởng hạng mục Dự án quy mô lớn: Kết cấu bê tông tại Giải thưởng Xuất sắc IDEA StatiCa năm 2023, khẳng định chất lượng thiết kế và vai trò của công cụ hỗ trợ kỹ thuật hiện đại.
Công trình khi hoàn thành không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của tuyến đường sắt hiện đại hóa, mà còn trở thành điểm nhấn kiến trúc cho toàn bộ thung lũng sông Vltava, hòa hợp hài hòa với cảnh quan tự nhiên xung quanh.
Về SUDOP PRAHA
SUDOP PRAHA a.s. là công ty tư vấn thiết kế và kỹ thuật chuyên về giải pháp toàn diện cho hạ tầng giao thông, đặc biệt là công trình đường sắt đường bộ đường cao tốc và hệ thống giao thông đô thị.
SUDOP PRAHA không chỉ thiết kế giải pháp kỹ thuật toàn diện cho các công trình bao gồm cầu hầm đường bộ và công trình kỹ thuật hệ thống truyền thông và an toàn điện khí hóa và cấp điện, mà còn giải quyết các vấn đề về quản lý và tổ chức giao thông công nghệ giao thông và phương tiện cơ sở sửa chữa hậu cần chính sách giá vé kinh tế vận tải và tài chính, cũng như tác động môi trường của công trình.
https://www.ideastatica.com/support-center/case-studies/the-arch-railway-bridge
