1. Các tiêu chuẩn áp dụng
-
Quốc tế:
-
IEC 61215 (Tải trọng cơ học tấm pin)
-
ASCE 7-22 (Tải trọng gió/tuyết)
-
Eurocode 3 (Kết cấu thép)
-
-
Việt Nam:
-
TCVN 5575:2012 (Kết cấu thép)
-
TCVN 2737:1995 (Tải trọng và tác động)
-
2. Tải trọng cần tính toán
| Loại tải trọng | Công thức tính | Ví dụ giá trị |
|---|---|---|
| Tĩnh tải (DL) | Trọng lượng tấm pin + khung | 0.15 kN/m² |
| Hoạt tải (LL) | Tải trọng thi công/bảo trì | 0.25 kN/m² |
| Tải gió (WL) | qz=0.613×Kz×Kzt×Kd×V2×Iqz=0.613×Kz×Kzt×Kd×V2×I | 1.2 kN/m² (vùng IIB) |
| Tải tuyết (SL) | S=μ×Ce×Ct×SgS=μ×Ce×Ct×Sg | 0.7 kN/m² (vùng núi) |
3. Phương pháp tính toán chính
a. Phân tích tĩnh học
-
Kiểm tra độ võng:
δmax≤L200(L:nhịp khung)δmax≤200L(L:nhịp khung) -
Kiểm tra ứng suất:
σ=MS≤Fy(Fy:giới hạn chảy vật liệu)σ=SM≤Fy(Fy:giới hạn chảy vật liệu)
b. Phân tích động lực học
-
Tần số riêng khung đỡ:
fn>1.2×fgust(traˊnh cộng hưởng gioˊ)fn>1.2×fgust(traˊnh cộng hưởng gioˊ) -
Phân tích FEM bằng phần mềm:
-
ANSYS
-
SAP2000
-
Robot Structural Analysis
-
4. Tính toán chi tiết các thành phần
a. Thanh đỡ chính
-
Mô-men uốn:
M=w×L28(w:tải phaˆn boˆˊ)M=8w×L2(w:tải phaˆn boˆˊ) -
Mô đun chống uốn yêu cầu:
Sreq=M0.6×FySreq=0.6×FyM
b. Liên kết bulông
-
Lực cắt bulông:
V=Fwind×Atribn(n:soˆˊ buloˆng)V=nFwind×Atrib(n:soˆˊ buloˆng) -
Khả năng chịu lực:
ϕRn≥V(ϕ=0.75 với buloˆng A325)ϕRn≥V(ϕ=0.75 với buloˆng A325)
c. Móng neo
-
Lực bật gốc:
T=Md−0.9DL(d:caˊnh tay đoˋn)T=dM−0.9DL(d:caˊnh tay đoˋn) -
Số lượng neo tối thiểu:
N=TϕTn(Tn:sức khaˊng keˊo neo)N=ϕTnT(Tn:sức khaˊng keˊo neo)
5. Kiểm tra ổn định
a. Ổn định tổng thể
-
Chỉ số mảnh:
λ=KLr≤200λ=rKL≤200 -
Tải trọng tới hạn:
Pcr=π2EI(KL)2Pcr=(KL)2π2EI
b. Ổn định cục bộ
-
Tỷ số bề rộng/dày:
bt≤0.56EFytb≤0.56FyE
6. Phần mềm hỗ trợ
| Phần mềm | Chức năng chính | Độ chính xác |
|---|---|---|
| PVsyst | Tính toán tải trọng gió | ±5% |
| SAP2000 | Phân tích FEM | ±2% |
| SolidWorks Simulation | Mô phỏng ứng suất | ±3% |
| STAAD.Pro | Kiểm tra ổn định | ±4% |
7. Báo cáo kết quả mẫu
| Thông số | Giá trị | Yêu cầu | Đạt/Không đạt |
|---|---|---|---|
| Ứng suất max | 145 MPa | ≤250 MPa | ✅ Đạt |
| Độ võng max | L/300 | ≤L/200 | ✅ Đạt |
| Lực bật gốc | 8.5 kN | ≤12 kN | ✅ Đạt |
| Tần số riêng | 2.1 Hz | >1.5 Hz | ✅ Đạt |
8. Các lỗi thường gặp
-
Quá tải gió: Thiếu hệ số khí động học KzKz
-
Sai mô-men bulông: Không tính lực xoắn khi siết
-
Bỏ qua hiệu ứng P-Delta: Với khung cao >3m
9. Khuyến nghị thiết kế
-
Vật liệu: Thép mạ kẽm nhúng nóng (G550)
-
Nhịp tối ưu: 2-3m giữa các cột đỡ
-
Góc nghiêng: 10-15° (tối ưu chịu tải gió)
Lưu ý: Cần kiểm tra hiệu ứng nhiệt độ (ΔT=80°CΔT=80°C) gây giãn nở khung
10. Case study thực tế
Dự án 20MW Đồng Nai:
-
Bài toán: Gió giật 150 km/h
-
Giải pháp:
-
Tăng tiết diện thanh đỡ từ 60x60x3mm lên 80x80x4mm
-
Bố trí thêm giằng chéo 45°
-
-
Kết quả: Độ võng giảm từ L/150 xuống L/250
