Nghiên cứu lựa chọn hình thức kết cấu và kích thước hợp lý cho cửa van đẩy ngang nhịp lớn trong âu tàu

Hiện nay, giải pháp công trình nhằm tạo kết nối tuyến vận tải ven biển với các cảng đường thủy trên sông giúp rút ngắn thời gian hành trình của tàu và tiết kiệm chi phí đang được quan tâm đầu tư nghiên cứu tại Việt Nam. Từ yêu cầu xây dựng các tuyến kênh dài, với chiều rộng thông thủy đảm bảo cho tàu lớn qua lại kéo theo việc tìm ra hình thức kết cấu cửa van vận hành an toàn, phù hợp với cảnh quan. Hình thức cửa van đóng mở âu tầu ở nước ta chủ yếu là cửa van chữ nhất hoặc chữ nhân. Một dạng kết cấu cửa van đơn giản, đảm bảo an toàn ổn định khi vận hành đã được sử dụng nhiều trên thế giới phải kể đến là cửa van đẩy ngang. Các vấn đề về thiết kế kết cấu hình học hợp lý, tối ưu về khối lượng cho hình thức cửa van này sẽ trình bày trong bài báo này để làm cơ sở ban hành các tiêu chuẩn thiết kế loại hình cửa van này tại Việt Nam.

Bài báo này hướng đến các kỹ sư thủy lợi, kỹ sư xây dựng, các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực công trình thủy, và các đơn vị thiết kế, thi công công trình thủy lợi tại Việt Nam quan tâm đến giải pháp tối ưu hóa thiết kế cửa van cho âu tàu và kênh dẫn.

Nghiên cứu này tập trung vào việc lựa chọn hình thức kết cấu và kích thước tối ưu cho cửa van đẩy ngang (sliding gate) nhịp lớn trong âu tàu, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển giao thông thủy ở Việt Nam. Vấn đề này trở nên cấp thiết khi các giải pháp kết nối vận tải ven biển với cảng sông đang được đẩy mạnh để rút ngắn thời gian hành trình và tiết kiệm chi phí. Các tuyến kênh dẫn dài với chiều rộng thông thủy lớn, phục vụ tàu trọng tải lớn, đòi hỏi các loại cửa van an toàn và phù hợp cảnh quan. Trong khi các loại cửa van phổ biến ở Việt Nam là cửa van chữ nhất hoặc chữ nhân, cửa van đẩy ngang lại là một dạng kết cấu đơn giản, đảm bảo an toàn và ổn định, được áp dụng rộng rãi trên thế giới. Bài báo phân tích sâu về tính toán, thiết kế kết cấu hình học hợp lý và tối ưu về khối lượng cho loại cửa van này, đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam, nơi việc áp dụng cửa van đẩy ngang còn phụ thuộc vào tiêu chuẩn nước ngoài. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để đánh giá biến dạng và chuyển vị của cửa van dưới các điều kiện vận hành khác nhau, từ đó đề xuất mối quan hệ hình học hợp lý giữa chiều rộng và chiều dày của cửa van. Đặc biệt, nghiên cứu đã đưa ra giải pháp giảm trọng lượng và tiết kiệm vật liệu bằng cách tối ưu hóa hình dạng mặt cắt ngang cửa van từ dạng chữ nhật sang dạng ống khói. Kết quả của nghiên cứu sẽ làm cơ sở cho việc ban hành các tiêu chuẩn thiết kế loại hình cửa van đẩy ngang tại Việt Nam, góp phần thúc đẩy vận tải đa phương thức và tối ưu hóa sử dụng tài nguyên.