Tính toán thiết kế cột thép đơn thân dùng cho đường dây truyền tải điện

Thay vì phải mất gần 1 tháng thì giờ đây, người kỹ sư chỉ cần vài tiếng để tính toán thiết kế và cho ra ngay bản vẽ chế tạo cột thép đơn thân với đầy đủ cả bản in, bản vẽ trên máy tính lẫn bảng biểu cần thể hiện, để giải trình với bộ phận thẩm định và đấu thầu... Thành công này là kết quả của đề tài "Mô hình hoá lập trình tính toán thiết kế cột thép đơn thân dùng cho đường dây truyền tải điện trên không với cấp điện áp từ 6-220 kV" do kỹ sư Lỗ Bá Thọ - chuyên viên Ban Kỹ thuật Lưới điện EVN làm chủ nhiệm.
    

Việc xây dựng và cải tạo lưới điện truyền tải ngày một tốt hơn, có đủ khả năng truyền tải với công suất lớn (đặc biệt với những đường dây tải điện đi trong thành phố, các khu vực đông dân cư đông đúc) là yêu cầu rất cấp thiết trong bối cảnh hiện nay. Trong điều kiện vốn đầu tư hạn hẹp thì việc thiết kế cột thép đơn thân, đi nhiều mạch với nhiều cấp điện áp khác nhau và thiết kế nền móng bằng móng sâu (móng giếng đường kính 1,1m - 1,2m kết hợp với cọc mini...) kết hợp với xà composit là  giải pháp được xem là hữu hiệu. Cột thép đơn thân vừa đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật, lại rất kinh tế, có thể tiết kiệm được hành lang và đất đền bù nền móng vĩnh viễn, giảm được cường độ điện trường tối đa mà vẫn thoả mãn đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật điện cũng như các quy định về đường dây điện đi trong thành phố và qua khu đông dân cư của Chính phủ. 

Nhằm tạo thuận lợi tối đa cho việc triển khai sử dụng cột thép đơn thân trong truyền tải điện, đề tài "Mô hình hoá lập trình tính toán thiết kế cột thép đơn thân dùng cho đường dây truyền tải điện trên không với cấp điện áp từ 6-220 kV (phần mềm TSP 1.5) " đã được kỹ sư Lỗ Bá Thọ và các công sự dày công nghiên cứu trong nhiều năm, mới đây đã chính thức được công bố và đang được xúc tiến triển khai rộng rãi vào thực tiễn. 

Theo kỹ sư Lỗ Bá Thọ - Chủ nhiệm đề tài thì phần mềm TSP 1.5 là phần mềm dành riêng cho lập trình tính toán thiết kế cột thép đơn thân dùng cho đường dây truyền tải điện trên không với cấp điện áp từ 6 - 220 kV. Các ứng dụng của TSP 1.5 là lập thuật toán giải quyết các bài toán tính toán thiết kế đẩy ra bản vẽ chế tạo cột dùng cho đường dây tải điện trên không với cấp điện áp từ 6 - 220 kV phù hợp với TCVN mới nhất dùng cho chuyên ngành Điện. Đồng thời, có thể tính toán chế tạo cột thép đơn thân và tính toán kiểm tra thiết kế cột thép đơn thân. Các phần mềm này đều được viết bằng ngôn ngữ Visual Basic chạy trong môi trường Window, giao diện giữa người với máy tính ứng dụng bằng ngôn ngữ tiếng Việt nên rất thân thiện.

Với tính ứng dụng cao, thiết thực và cụ thể, người thiết kế sử dụng TSP 1.5 không phải tính toán một phần nhỏ nào bằng tay, kể cả bản vẽ chế tạo cột mà sử dụng hoàn toàn trên máy vi tính, tăng tốc độ chính xác và tin cậy cao trong bản thiết kế và mở được trên màn hình máy tính tách thành 02 phần mềm tính toán chế tạo cột và phần mềm tính toán kiểm tra thiết kế cột chạy song song (mở 02 cửa sổ cùng một lúc trên 01 máy tính).

Phần mềm tính toán chế tạo cột tự động tính toán khả năng chịu uốn của cột, chịu xoắn, giới hạn và chuyển vị tại đầu cột, sau đó quy ra lực lớn nhất tác dụng lên đầu cột, tính chuyển vị đầu cột khi có tải trọng gây ra thường xuyên. Kết quả của phần tính toán này là hình vẽ, kích thước sơ đồ cột, biểu đồ khả năng chịu uốn, chịu xoắn, giới hạn chuyển vị max tại đầu cột kể cả quy ra lực lớn nhất tác dụng lên đầu cột và tính được khối lượng thép tổng cộng tương ứng, ứng với từng loại kết cấu cột. 

Phần mềm tính toán kiểm tra thiết kế cột tự động tính toán khả năng chịu uốn của cột, chịu xoắn, bu lông liên kết cột với móng dưới tác dụng của ngoại lực tác dụng lên cột và chuyển vị đầu cột cho phép theo TCVN. Kết quả là cho ra hình vẽ kích thước cột, lực ngang và moment tác dụng lên cột ứng với tổ hợp ngoại lực lớn nhất tác dụng lên cột và được quy ra lực lớn nhất tác dụng lên đầu cột, số lượng bu lông, đường kính bu lông neo móng và chiều dày bản mã liên kết cột với móng. Sau khi thoả mãn các điều kiện: Khả năng chịu lực của cột, chuyển vị đầu cột theo TCVN, phần mềm sẽ tự động hoá chọn phương án tối ưu và đẩy ra bản vẽ chế tạo cột. 

TSP 1.5 cũng hứa hẹn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, xã hội trong quá trình ứng dụng. Xét về góc độ kinh tế: Khi chưa có chương trình tính toán thiết kế chế tạo cột thép đơn thân, bình thường một kỹ sư bậc 5/8 nếu tính toán thiết kế đầy đủ và tuần tự các bước với các phương án cột khác nhau cho một công trình (kể cả vẽ chế tạo cột) thì ít nhất phải mất gần 1 tháng, nhưng chưa chắc đã chọn được một giải pháp tối ưu. Với TSP 1.5, người kỹ sư chỉ cần tính toán thiết kế và đẩy ra bản vẽ chế tạo cột thép đơn thân trong vài tiếng là có đầy đủ cả bản in, bản vẽ trên máy tính lẫn bảng biểu cần thể hiện giải trình cho thẩm định và đấu thầu. Toàn bộ giao diện và số liệu cũng như tính toán được in ra bằng tiếng Việt dưới dạng file TEXT và EXCEL, vừa lo gíc, vừa khoa học, lại dễ thuyết phục. 

Dưới góc độ kỹ thuật: Người sử dụng TSP1.5 có thể tính toán với nhiều giả thuyết sơ bộ chọn kích thước, hình dáng, tiết diện cột khác nhau và chọn được các phương án, thiết kế tối ưu chỉ trong vòng vài giây. Mặt khác, có thể sử dụng chương trình để kiểm tra lại các cột thép đơn thân đã thiết kế và các cột thép đơn thân theo thiết kế mẫu, qua đó đánh giá mức độ an toàn và so sánh đối chiếu với TCVN hiện hành. 

Dưới góc độ xã hội: Đảm bảo giảm được cường độ lao động cho người thiết kế, góp phần đẩy mạnh công tác tự động hoá cho ngành Điện, góp phần thương mại hoá phần mềm do Việt Nam lập trình.  

Với những tính năng và hiệu quả vượt trội, đề tài "Mô hình hoá lập trình tính toán thiết kế cột thép đơn thân dùng cho đường dây truyền tải điện trên không với cấp điện áp từ 6-220 kV" đã được Hội đồng khoa học công nghệ Bộ Công Thương đánh giá là đề tài xuất sắc. 

Theo: TCĐL số 4/2008