bài tập ứng dụng SAP - Hướng dẫn tính toán móng băng pptx

BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 4 Khởi chạy chương trình Sap2000: Giao diện chương trình: Nền chương trình có màu đen, để giảm hao mực trong in ấn nên trong hì

Trang 1

BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 1

MỘT VÍ DỤ SỬ DỤNG SAP2000 TÍNH MÓNG BĂNG TRÊN NỀN

WINKLER

Giai đoạn 1: Chuẩn bị dữ liệu:

Móng băng của một chung cư 4 tầng hành lang giữa có chiều dài L= 19,6m, còn tiết diện, kích thước móng băng và tải trọng cụ thể như hình sau

Móng băng này được tính toán với quan niệm dầm trên nền đàn hồi Winkler và giả sử có trước hệ số nền K = 540 T/m3

13 Tm

5 Tm

9 Tm

7200

7200 2600

3

2

1 4 5 6 7 8 9 10 111213141516 17181920212223242526272829 30 31 32 33

0.325

0.325 0.3 Mỗi đoạn 0.3 từ nút số 5 tới nút số 29 0.3 0.325 0.325

7200

9800

TIẾT DIỆN MÓNG BĂNG KHUNG 4 TẦNG

300

1500

Trang 2

Bước 1: Chọn số lượng lò xo, và tính độ cứng của các lò xo:

Bài toán mô phỏng nền đàn hồi với 65 lò xo và móng được chia thành 64 phần tử (đoạn) như hình vẽ trên: (Hình vẽ chỉ vẽ một nửa móng, vì đây là móng đối xứng)

Để quy đổi hệ số nền K0 = 540 T/m3 về độ cứng của các lò xo ta tính toán như sau:

Hình vẽ dưới đây thể hiện mặt đất tại bề mặt đáy của móng băng :

Từ đó ta quan niệm rằng:

+ Lò xo số 1 đại diện cho vùng đất có diện tích A1 = 1.5 x 0.1625

+ Lò xo số 2 đại diện cho vùng đất A2 = 1.5 x 0.325

+ Tương tự cho các lò xo số 3 và số 4 …v v…

Như vậy độ cứng của các lò xo sẽ là:

K1= K65 = K0 x A1= 540 x (1.5 x 0.1625) ≅ 132 T/m

K2 = K3 = K4 = K30 = K31 = K32 = K33 = 540 x(1.5 x 0.325) ≅ 264 T/m

K 5 = K 29 = K 0 x A 5 = 540 x[1.5 x (0.325/2+0.3/2)] ≅ 253 T/m

K6 = K7 = K8=…=K28= 540 x (1.5 x 0.3) = 243 T/m

Do tính đối xứng nên độ cứng các lò xo của một nửa móng băng còn lại tính tương tự

Bước 2: Quy đổi moment quán tính tiết diện móng băng về tiết diện chữ nhật:

Đầu tiên tìm trọng tâm theo nguyên tắc cân bằng moment tĩnh:

1.5

0.1625

1 2

3

300

1500

Trang 3

Moment tĩnh của các tiết diện nhỏ lấy đối với trục nằm ở đáy móng băng :

S1= 300 x 700 x 700/2 = 735x105 mm3

S2 = [(600 x 300)/2]x (200 + 300/3) = 270x105 mm3

S3 = 600 x 200 x 200/2 = 120x105 mm3

Như vậy moment tĩnh của tiết diện móng băng này là:

S = S1 + 2S2 + 2S3 = 1515x105 mm3

Diện tích của tiết diện móng băng:

A= 300x700 + 2x600x200 + 2x(600x300/2) = 6.3x105 mm2

Vậy chiều cao trọng tâm tính từ đáy của móng băng là:

y = S/A = 1545/6.3 ≅ 240.5 mm ≅ 24 cm

Từ đây moment quán tính của tiết diện móng băng sẽ là:

Moment quán tính của tiết diện số 1 đối với trục đi qua trọng tâm móng:

J1 = J01 + (yc1)2 F1 = 30x 703/12 + (70/2 - 24.5)2x30x70 = 1089025 cm4

Tương tự:

J2 = J02 + (yc2)2 F2 = 60x303/36 + (30 - 24.5)2x60x30/2 = 72225 cm4

J3 = J03 + (yc3)2 F3 = 60x203/12 + (10 - 24.5)2x60x20 = 292300 cm4

⇒ J = J1 +2J2 + 2.J3 =1089025 + 2x72225 + 2x292300 = 1818075 cm4

Quy đổi về tiết diện hình chữ nhật có cùng moment quán tính:

Hình chữ nhật lấy chiều cao H = 0.7 m (cùng chiều cao móng)

⇒ b = 12x1818075/(70)3 =63.6 cm ≅ 64 cm

Giai đoạn hai: Nhập dữ liệu vào Sap2000:

Trang 4

Khởi chạy chương trình Sap2000:

Giao diện chương trình: (Nền chương trình có màu đen, để giảm hao mực

trong in ấn nên trong hình dưới, nền chương trình đã được chuyển qua màu trắng, khi thực hành sinh viên vẫn giữ nguyên giao diện đen bình thường)

B1: Chọn hệ thống đơn vị:

Chọn Ton-m

B2: Lên: File>New Model from Template

Sau đó sẽ xuất hiện bảng:

Number of Spans (Số lượng nhịp): 5 Span Length: nhập vào 2.6

Kích chuột vào biểu tượng này xuất hiện bảng dưới đây

Kích chuột vào đây để bỏ dấu

check này Tức là ta không gán

điều kiện biên tại các nút

Trang 5

Xuất hiện:

Sau đó:

B3: Tiến hành lưu file:

B4: Hiệu chỉnh lại đường lưới: Lên Draw>Edit Grid

Kích vào Edit Grid sẽ xuất hiện:

Sửa trong ô X Location:

-6.5 thành -9.8 rồi kích Move Grid Line

6.5 -> 9.8 rồi kích Move Grid Line

Kích vào biểu tượng Maximize Để phóng to màn hình bên phải

Để thấy rõ toàn bộ hệ dầm, kích vào phím này

Kích vào Xuất hiện hình bên phải

Chọn thư mục phía trên : Save in,

rồi đặt tên file Sau đó kích vào

phím Save

Trang 6

tương tự cho các giá trị sau đây:-3.9 -> -8.5 ; 3.9 -> 8.5 Sau đó check vào

Glue Joints to Grid Lines rồi nhấn phím OK

Xuất hiện:

Ta thấy hệ nút và phần tử đã giống như kích thước của móng băng ban đầu

Bước 5: Chia nhỏ các phần tử frame

Đầu tiên ta chọn hai phần tử ở hai biên theo kiểu chọn cửa sổ Window giống như trong Window Explorer vẫn thường làm Sau khi các phần tử này được chọn, chúng chuyển sang dạng nét đứt như hình sau:

Sau đó chúng ta lên Edit>Divide Frames xuất hiện bảng:

Trở lại màn hình trước đó, chúng ta tiến hành

chọn hai phần tử lớn nhất đối xứng, rồi vào lại Edit>Divide Frames chia

thành 24 phần tử đều nhau Tương tự cho phần tử ở giữa chia thành 8 phần tử nhỏ Cuối cùng ta có như hình sau:

Tiến hành đánh lại số thứ tự nút và phần tử:

Ta chọn toàn bộ các phần tử theo kiểu Window, sau đó lên:

Edit>Change Labels xuất hiện:

Nhập vào 4, tức là chúng ta sẽ

chia mỗi phần tử vừa chọn

thành 4 phần đều nhau

Sau đó nhấn OK

Xoá 66 thay bằng 1 Xoá 70 ở dưới thay bằng 1

Sau đó nhấn OK

Trang 7

Cuối cùng số thứ tự phần tử và nút sẽ hiển thị đúng thứ tự từ nhỏ đến lớn theo chiều từ trái sang phải

Bước 6: Khai báo đặc tính vật liệu và tiết diện:

Lên Define>Materials xuất hiện bảng dưới: Kích vào Add new Material sẽ

xuất hiện hình bên phải:

Trong ô Material Name gõ: BETONG

Trong khung Analysis Property Data: Xoá hết các ô và gõ lại 0 Riêng hai ô: Modulus of Elasticity ta nhập: 2900000

Poisson's ratio: 0.2

(Ở đây chúng ta dùng BT mác 300)

Sau đó nhấn OK, thoát ra bảng Define Materials nhấn OK lần nữa

Khai báo tiết diện: Lên Define>Frame Sections xuất hiện bảng dưới

Kích vào Modify/Show Section, xuất hiện bảng bên phải

Trong khung Section Name gõ: 70x64

Trong ô Material kích vào phím tam giác kéo xuống chọn BETONG

Trong khung Dimensions: Depth gõ 0.7 ; Width gõ 0.636

Rồi nhấn OK, ra bảng Define Frame Sections nhấn OK lần nữa

Bước 7: Khai báo tải trọng: Define>Static Load Case

Xuất hiện bảng (trang bên)

Trang 8

Trong ô Load gõ: TTTT (Tải trọng tính toán) Xong ấn Change Load Rồi ấn

OK

Giả sử ta chọn độ sâu chôn móng là 1.5m Chọn γtb =2.2 T/m3

Như vậy áp lực phân bố do trọng lượng bản thân móng và lớp đất nằm trên móng là:

p = 2.2 x 1.5 = 3.3 T/m2

Nhân cho bề rộng móng ta có tải phân bố trên một đơn vi chiều dài: q = 3.3 x 1.5 = 4.95 T/m

Gán tải trọng phân bố:

Đầu tiên ấn phím all

để chọn tất cả các phần tử

Sau đó lên Assign>Frame Static Load >Point and Uniforms xuất hiện

bảng sau:

Trong ô Uniform Load nhập:

- 4.95

Quay trở lại màn hình ta sẽ thấy,

tải phân bố dọc theo thân móng

Nhập tải trọng tập trung tại

Nhập tải tập trung tại các nút dưới chân cột:

Đầu tiên ta chọn nút số 5 bằng cách dùng chuột kích thẳng vào nút đó , khi nút được chọn ta sẽ thấy xuất hiện hai gạch chéo tại nút đó

Sau đó lên: Assign>Joint Static Loads>Forces xuất hiện:

Nhập trong các ô:

Force Global Z: -140

(Dấu trừ là do ngược chiều trục Z)

Moment Global YY: 9

(Nếu moment của đồ án các bạn

ngược lại so với chiều của ví dụ

này thì ta nhập -9)

Sau đó ta nhấn OK

Sau khi thoát ra, nếu lỡ nhập

nhầm, ta lập lại từng bước trên,

phím all

Để tắt chế độ hiển thị tải

phân bố này (chúng che

khuất số thứ tự nút) Ta kích

vào nút tròn

Trang 9

nhưng sau khi nhập xong nhớ kích vào chế độ Replace existing loads tại khung Options rồi nhấn phím OK

Ta tiến hành nhập tải trọng tại nút lần lượt cho các nút 29, 37, 61

Ghi chú là ta có thể thay thế bước Assign>Joint Static Loads>Forces bằng

một cách đơn giản hơn là sau khi chọn nút xong ta:

Bước 8: Gán lò xo cho các nút

Chọn nút 1, 65 sau đó lên:

Assign>Joint>Springs xuất hiện bảng dưới:

Nhập trong ô Translation 3: 132

Sau đó nhấn OK Tương tự cho các nút còn lại:

Những nút có cùng độ cứng lò xo ta có thể chọn theo kiểu Window cho nhanh

K2 = K3 = K4 = K30 = K31 = K32 = K33 = K34 =

K35 = K36 = K62 = K63 = K64 ≅ 264

K 5 = K 29 = K 37 = K 61 ≅ 253

K6 = K7 = K8=…=K28 = K38 = K39=…=K60 = 243

Bước 9: Ràng buộc các điều kiện về bậc tự do

Lên Analyze>Set Option xuất hiện bảng sau:

Sau đó nhấn phím OK

kích vào phím nhập tải trọng nút

Kích vào đây, ta chọn

bài toán khung phẳng

Trang 10

Bước 10: Ràng buộc điều kiện biên (chuyển vị)

Đầu tiên ấn phím all

để chọn tất cả các phần tử

Xuất hiện: Ta chọn dấu check giống bảng dưới Điều này có nghĩa là:

Không cho dịch chuyển theo phương Ox, Oy Không cho xoắn quanh trục Ox

Không cho dầm quay quanh trục Oz (Quay ngoài mặt phẳng)

Bước 11: Chọn số mặt cắt xuất kết quả

nội lực

Chọn tất cả các phần tử bằng phím All sau

đó lên:

Assign>Frame>Output segments xuất

hiện bảng bên phải:

Ta chọn Number of Segment bằng 1

Bước 12: Cho máy chạy bài toán

Bước 13: Xem biểu đồ nội lực

Kích vào phím F ta có bảng bên phải:

Ta chọn các giá trị giống bảng bên

Moment 3-3 chính là giá trị moment uốn trong

mặt phẳng dầm (Oxz) Xong kích OK Ra

ngoài ta sẽ xem được biểu đồ moment trong

móng băng

Lại nhấn phím F quay trở lại ta chọn:

Shear 2-2

phím all

Sau đó ấn

phím

Ấn phím này để chạy

Trang 11

rồi nhấn OK ta sẽ xem được biểu đồ lực cắt

Bước 14: Xuất kết quả ra dưới dạng file.txt

Để không hiển thị các biểu đồ nội lực nữa, ta ấn phím tròn Sau đó ấn phím

ALL để chọn tất cả các phần tử

Tiếp đó lên File>Print Output Table xuất hiện bảng bên:

Chọn Print to File,

Spreadsheet Format để

kết quả xuất ra tiện cho Excel xử lý

Nhớ chọn Frame Forces

Bước 15: Dùng Excel bật kết quả file.txt

Khi bật nhớ chọn đuôi file là txt như hình dưới

Sau đó xuất hiện, bảng dưới, kích Finish thì Excel bật bảng kết quả bình thường

Sau đó ta có kết quả như trang sau:

Trang 12

Trong cột M3 ta chú ý, đơn vị của moment là T.m, nhìn sang cột FRAME ta thấy, phần tử 1 xuất nội lực tại hai mặt cắt ở đầu và cuối phần tử

Cột LOC viết tắt của chữ Location (vị trí)

Cột V2 chính là giá trị lực cắt theo trục toạ độ địa phương thứ 2 (đvị Ton) hay giá trị lực cắt theo trục Oz

Từ đây ta có kết quả nội lực để tính thép cho móng băng

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	291,85 KB