Cầu vượt MRT tại Singapore là công trình độc đáo tích hợp nhà ga tàu điện ngầm với bến xe buýt và các công trình thương mại liền kề như trung tâm mua sắm. Trong dự án này, cầu vượt MRT được tích hợp với kết cấu tòa nhà ở các tầng B2, B1 và L1, cùng với mái cảnh quan hòa hợp liền mạch với tổng thể cầu vượt.
Giới thiệu dự án cầu vượt MRT tích hợp đa năng
Thiết kế tuân thủ các tiêu chuẩn Eurocode mới nhất, kèm theo phụ lục quốc gia của Singapore và tham chiếu đến tiêu chuẩn PD6687-1 và PD6687-2. Sử dụng IDEA StatiCa, Ei Sheng Hong, Trưởng nhóm thiết kế cầu tại SMEC thuộc tập đoàn Surbana Jurong, cùng đội ngũ đã thiết kế phần kết cấu trên, vượt qua nhiều thách thức trong quá trình làm việc.
Cầu vượt này áp dụng công nghệ đường ray sàn nổi FST tiên tiến. Hệ thống bao gồm hai cột đôi với sự ngắt kết cấu hoàn toàn nhằm nâng cao khả năng kiểm soát tiếng ồn và rung động.
Phần kết cấu trên bao gồm hai loại dầm hộp bê tông ứng suất trước tiêu chuẩn của Cơ quan Giao thông Singapore LTA, được đỡ bởi các đầu cột chịu tải không đối xứng và không đều, được đúc liền khối với cầu vượt. Các lỗ mở kiểm tra được bố trí hợp lý trên các đầu cột này. Các cột mái được thiết kế chịu tải trọng tàu trật bánh, đáp ứng tiêu chuẩn UIC777-2R.
Đội ngũ đã tiến hành phân tích tương tác giữa đường ray và kết cấu quy mô lớn theo hướng dẫn UIC774-3R, có tính đến việc sử dụng công nghệ đường ray sàn nổi. Thiết kế cầu vượt gắn liền với trình tự thi công, kết cấu mái phía trên và kết cấu tòa nhà phía dưới. Phần hạ tầng của cầu vượt được kết nối liền mạch với kết cấu tòa nhà, trong đó mũ cột là một phần không thể tách rời của sàn tầng hầm B2 và vách ngăn của khu vực cánh Tây.
Những thách thức kỹ thuật lớn
Thiết kế đầu cột bê tông bất đối xứng có lỗ mở
Một thách thức của dự án là thiết kế các đầu cột bê tông, bao gồm đầu cột chung cho hai dầm hộp đơn mang đường ray của hai hướng khác nhau. Hai lỗ mở trên đầu cột đã làm thay đổi hành vi kết cấu thông thường, đòi hỏi thiết kế các kết cấu bất đối xứng mà nếu tính toán thủ công sẽ cực kỳ khó khăn.
Tải trọng không đối xứng và tích hợp đa tầng
Thiết kế cầu vượt bao gồm mái cảnh quan với các cột được đặt trên đầu cột cầu vượt, được đỡ ở giữa và ở hai bên. Ngoài ra, đầu cột chịu tải trọng không đều với trọng lượng lớn ở một phía và không có tải ở phía còn lại. Sự tích hợp giữa cầu vượt mái cảnh quan và tòa nhà nhiều tầng bên dưới càng làm tăng độ phức tạp của phân tích kết cấu.
Giải pháp IDEA StatiCa Detail mang lại hiệu quả vượt trội
Mô hình hóa cốt thép thực tế và tối ưu tự động
Đội ngũ của Ei Sheng Hong đã thành công khi đưa cốt thép thực tế vào IDEA StatiCa Detail ( một ứng dụng trong Bộ ứng dụng IDEA StatiCa Concrete), tạo ra các báo cáo giá trị về việc sử dụng vật liệu. Tính năng tối ưu hình học tự động của phần mềm đã tính toán đường truyền lực theo mô hình thanh giằng và chùm nén, loại bỏ nhu cầu thử sai tốn thời gian.
“Trước khi có IDEA StatiCa, đội ngũ phải đưa ra nhiều giả định và đơn giản hóa trong thiết kế để nắm bắt hành vi kết cấu. IDEA StatiCa Detail chính xác là phần mềm chúng tôi cần để vượt qua những giới hạn này.”
Rút ngắn thời gian tính toán từ tháng xuống còn một ngày
Quá trình tính toán bao gồm cả kiểm chứng chỉ mất một ngày, giảm đáng kể so với phương pháp thủ công có thể mất hàng tháng. Hiệu quả này đã thúc đẩy hoàn thành nhanh chóng thiết kế và sản xuất bản vẽ cốt thép.
Vì chỉ cần mô hình hóa một lần, đội ngũ tiết kiệm rất nhiều thời gian. Chỉ với một cú nhấp chuột, kết quả được hiển thị ngay lập tức. Các báo cáo kiểm tra thiết kế đầy đủ mà đội ngũ tạo ra đã loại bỏ nhu cầu hỏi đáp hay giải thích thêm với các bên liên quan.
Kết quả kiểm tra đầy đủ và báo cáo rõ ràng
Đội ngũ cũng ấn tượng với khả năng phân tích đơn giản của phần mềm, mang lại sự linh hoạt trong việc trích xuất kết quả cần thiết và trình bày dưới dạng bảng. Điều này bao gồm nhiều loại kiểm tra khác nhau như phân tích mỏi vật liệu. Mọi kết quả đều được thể hiện rõ ràng, giúp kỹ sư kiểm soát thiết kế và đảm bảo an toàn cho công trình.
Về SMEC
Hơn 70 năm qua, SMEC đã xây dựng danh tiếng là đối tác tin cậy trong các dự án hạ tầng giao thông và năng lượng lớn trên toàn thế giới. Các nhà lãnh đạo thiết kế và đội ngũ chuyên gia của SMEC vận dụng kinh nghiệm sâu rộng để thực hiện dự án ở nhiều môi trường đa dạng, từ những vùng xa xôi hẻo lánh nhất đến những khu đô thị đông đúc bậc nhất thế giới.
Nguồn: https://www.ideastatica.com/support-center/case-studies/designing-mrt-viaduct
