Tài liệu Kết cấu công trình thủy lợi (Tập 1) phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Giới thiệu khái quát phần mềm ANSYS; Kết cấu giàn; Kết cấu dầm và khung; Phần tử dầm; Phân tích kết cấu dầm và khung;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
TS VŨ HOÀNG HƯNG PGS.TS NGUYỀN QUANG HÙNG ANSYS PHÂN TÍCH KẾT CÂU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN TẬP I - CÁ c BÀ I TOÁ N Cơ BẢ N NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG IS VŨ HOÀNG HƯNG PGS.TS NGUYỀN QUANG HÙNG ANSYS PHÂN TÍCH KÍT CÂU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN TẬP - CÁC BÀI TOÁN NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI-2011 BẢN LỜI NÓI ĐẦU Gem 40 năm trở lại đây, mảy tính phát triển nhanh chỏng ứng dụng rộng rãi, với phương pháp phần tử hữu hạn ngày hoàn thiện đà xuất nhiều phần mềm tỉnh toán kết cấu chuyên ngành ứng dụng nhiều lĩnh vực Trên giới phần mềm ANSYS trở thành phần mềm chủ yêu ứng dụng rộng rãi phân tích mơ Ngành Xây dựng như: kết cấu thép, kết câu tông cot thép nhà cao tầng, nhà thi đấu thê dục thồ thao, cầu dầm, đập ỉởn, đường hầm công trĩnh ngầm, thơng qua phân tích toàn diện khả chịu lực, biển dạng, tỉnh ồn định, tác động tải trọng tĩnh động với điều kiện biên phức tạp phương diện tính tốn học đề xuất phương án giải quyêt toàn diện, cung cấp cho kỹ sư xây dựng cơng cụ mạnh, mà thủ tục phân tích lại dễ dàng, thuận tiện Phần mềm ANSYS phố biến Việt Nam khoảng 10 năm trở lại chủ yểu lĩnh vực khỉ chế tạo máy, phân tích tinh tốn cơng trình xây dựng chưa sử dụng nhiều Hiện thị trường vả trân Internet có nhiều tài liệu huớng dẫn sử dụng phần mềm ANSYS, bản, chi tiết dễ học, tài liệu người bạn thiêu người hắt đầu tiếp cạn phần mềm Song sâu ứng dụng phần mềm vào chun ngành xây dựng cơng trình thủy lợi thúy điện thuờng gặp khơng khó khân bỡ ngỡ, chưa có nhiều tài liệu tham kháo, tự tìm tịi học hoi nên nhiều thời gian công sức Vỉ vạy tác giả mong muốn cỏ tài liệu hướng dẫn tính tốn cho người bắt đầu tiếp cận phần mềm lĩnh vực phân tích kêt cấu cơng trình thủy lợi Nội dung chủ yêu tài liệu "Phân tích kết cẩu cơng trình thủy ỉợi thủy điện phần mềm ANSYS ” bao gồm hai phần: Phần ĩ - Các tốn bản: Phân tích kết cẩu giàn, dầm khung, toán phang, hài toán vỏ, két cấu hỗn hợp Phần - Các toán cao: Phân tích đập tơng trọng lực đập vịm, phân tích đập chịu tác động động đãt, phân tích ứng suất nhiệt đập tơng, phân tỉ ch kểỉ cấu đường hầm cổng ngầm, phân tích ổn định mái dốc, phản tích thẩm ổn định đập đất, phãn tích ứng suất biển dạng cửa van cung, vân đề bê tông cot thép Trong trình biên soạn sách này, tác giả nhận nhiêu động viên giúp đờ bạn đồng nghiệp Việt Nam nước Đặc biệt xin chán thành cám ơn PGS TS Vũ Thành Hải, GS TS Nguyễn Văn Mạo cỏ nhiều đỏng góp nội đung hĩnh thức đê sách sớm mãt bạn đọc Lần đầu xuất khơng tránh khỏi sai xót, cảc tác giả mong nhận đỏng góp ỷ kiên bạn đọc để nội dung cuồn sách hoàn thiện tần xuất sau Những vẩn để cần trao đổi xin gửi vé: Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng - Đại học Thủy lợi, ỉ 75 Tây Sơn - Hà Nội Email: hung.kcct@wru.edu.vn: hungwuhan@wru.edu.vn tác giả tài liệu có liên quan cỏ thể xem địa chỉ: WWW hungkcct wordpress, com Các tác giả Chương MỎ ĐÀU 1.1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT PHÀN MỀM ANSYS Phần mềm ANSYS phần mềm đa dùng đế giải tốn nhiều lĩnh vực khác kết cấu, thủy lực, nhiệt, điện, điện tủ', đặc biệt toán tưong tác môi trường khác nhau, tuông tác hệ vật lý, Từ đời năm 1970, phần mềm ANSYS không ngừng cải tiến nâng cao, công ngày lớn mạnh, dã phát triển đến phiên 13.0 Trong sách tập trung khai thác phần mềm ANSYS 11.0 lĩnh vực xây dựng cơng trình thủy lợi thủy điện Một vài ứng dụng phần mềm ANSYS phân tích kết cấu cơng trình thúy lợi thủy điện giới thiệu sách A- Phần 1: Các toán CO’ (ỉ) Kêt cấu giàn ANSYS LINE STRESS STEĨ' = SUB =1 ĨIHE=1 NÀXL NAXL HIN =“44.803 ELEH=Ỡ HAX =18.574 ELE1I-Z6 -44.303 -30.719 -37.761 -2.552 -16.635 -23.677 Hình ỉ ĩ Phân tích -9.593 11.532 4.49 18.574 nội lire giàn không gian r * ' (2) Kêt câu dâm khung ANSYS LINE 3T&.ISS STEP"! SUB =1 TIHI=1 QI 00 HIN =-156.169 ILEH=ZO ttAX =300 1LEH=1 249.09Z 300 199.195 96,369 -5.446 -107.261 147.277 45.462 -56,354 ‘158.169 Hình L2> Phân tích nội ỉực dâm nên đàn « ANSYS LINE STRESS 3TIP-1 SUB -1 TĨKI»1 m KJ HIN *-7Ô.053 ILIK-S1 HàX -78.053 ILỈỈĨ-1 -78,853 Hĩnh 43.807 8.761 -26.284 61.33 26.284 -8.761 -43.807 -61.33 78.Ô53 L3 Phân tích nội lực cống ngầm theo tốn hệ (3) Bài toán phăng AN SYS NODÀL SOLUTION SĨIP-l SUB "1 ĨIỈĨI-1 5Y ÍAVO R3T3-O PKX -.2991-03 SHN 1529 SHX -514.941 /fố75 -1529 -1302 Hình -166.315 -620.486 -047.571 r r -393.401 f 287 655 60.77 ' 514-941 ■* Ĩ.4 Phân tích ứngsuât biên dạng cơng ngâm theo tốn phàng ANSYSr NÙDÀ.L scLUTlox 3TIP«1 >1 SUB ^,., p^.pA A,w«*| í í I -2076 '>' • Zr -J 739 -?9ũe - 124?" tl *cr’ự -2493 _ f p Hình ĩ Phân tích ứng siỉđt hiên dạng dập bê lâng trọng lực ANSYS' JJCIAL SOLỤTIOU 5TỈP*1 , ãV6 ’1 Tim-1 51 (AVC> 0D9S92 PKX - sraJ 726 $€2 SKX «760.642 I I C ỉ -7;3 St2 -«ố.«s ■ 357 $34 •£6S 073 -232 r Hỉnh 1.6 Phản tích 264.373 98 884 05$ f ímgsuât biên dạng đập tràn tự ANSYS SOLUTION NOt-AL 3T ÍI'< SUB »2 TIH1-L Ị ;aVH: 3Y J ? LJt‘< STOÍ ’ 46C1-Ũ4 2?S 16 5MX ’119 *24 ) -187.434 -99 703 299 -143.5€9 -ss.833 -Z75.165 -231 ) -11.973 31.693 _ r ' Hình ĩ Phân tích ứng suát biền dạng 119.624 đập tràn có cừa van B- Phần 2: Các tốn nâng cao (ỉ) Phún tích đập bé tơng trọng ỉực theo mơ hình khơng gian ANSYS am-Lĩ Hình 1.8 Xây dựng mỏ hỉnh đập tỏng trọng lực theo sơ khơng gian (2) Phân tích đập vịm theo mơ hình khơng gian Hỉnh 1.9 Xây dựng mơ hình ba chiểu đập vịm (3) Phán tích đập chịu tác động động đất ANSYS Hĩnh 1.10 Phô chuyên I vị tông dạng dao dộng (4) Phản tích trình đào đường hãm Hình 1.11 Biểu đồ mơmen vị hầm < (5) Phản tỉch ơn định mải dơc ANSYS Hình ĩ 12 Phố biến dạng tính dẻo trạng thải mẩt ổn định (6) Phân tích thẩm ơn định đập đất ANSYS Sơurrrúk STEP"1 5lt =1 TỈKE-1 TLHP ÍAVGk 3KK SKX =B KN ũ 13 THAM C'S) Í*IMK PAP DAT - Cù TH1ET 81 TKỒAT MUOC Hình 1.13 Phơ cột nước áp lực thân đập đát (7) Phân tích tốn bê tơng cốt thép ANSYS ELEMENTS Hình L14 Phân tích nội lực dâm bê tơng cót thép ANSYS MŨU, soLtrmw S1ĨP-1 SUB ’6 TIME’S 32 RSYS’O ÍAVG) tMX Save > Lưu tên file tên C:\Phantichkhung\ KHUNGlTlN.txt có nội dung đày: fcX* six six sL* sL* six fcJL* six i®bL* sL* *Jx s^ sL" hL* *r* —T** ^7^ ^7^ sL* ^7^ *7* "11.^ ^7^ 11 Tao file Khung ModeLmac * c RE ATE,Khung_Model,mac /P MAC RO t ••“'W r**^ I •■'''w- r*^-f V ÍBuoc 1: Tao moi truong lam viec FINISH /CLEAR /FILNAME,KHƯNG1T1N /VIEW,1„-1 /ANG,l,30,YS,l /ANG,l,30,XS,l ■ IBuoc 2: Dinh nghia chieu cao va be rong cua khung MULTIPRO/START^ *CSET, 1,3,HEIGHT,'HEIGHT OF FRAME:',10 *CSET,4,6,WIDTH,'WIDTH OF FRAME:’,8 MULTIPRO/END’ *IF,-BUTTON,EQ, ,THEN /EOF *ENDIF 204 *itr* ^7^ *7*® *T* ^7^ ^7^ ^7^ *7^® si* *11-" ^lx ®T® ^7^ 7** taly si* ^B® Xb^ ®b^ ^7m ^7^ ’Buoc 3: Lua chon vat lieu cua khung 1(1: Vat lieu 1; 2: Vat lieu 2) *ASK,N_MAT,THE MATERIAL TYPE OF FRAME(1/2),1 *IF,N_MAT,NE, 1, AND,N_M AT,NE, 2,THEN /EOF *ENDIF * !Buoc 4: Lua chon hinh thuc mat cat cua khung !(1: mat cat I; 2: mat cat C) *ASK,N_S ECTION, THE SECTION TYPE OF FRAME(1/2),1 *IF,NJ8ECTION,NE,1,AND,N_SECTION,NE,2,THEN /EOF *END1F I •■“'■■■ ***^ •~*~"L_J~."*~L_|‘|" M RR ^1Rw J***^^^+**^ !Buoc 5: Can cu vao cac tham so xay dung mo hĩnh PTHH *DIM,LXYZ„3,3 *IF,N_SECTION,EQ,1,THEN LXYZ(l,l)=l,0,-l LXYZ(l,2)=0,0,0 LXYZ(l,3)=0,l,0 *ELSE LXYZ(l,l)=0,0,0 LXYZ(1,2)=1,1,-1 LXYZ(l,3)=0,0,0 *ENDIF /PREP7 ET,1,BEAM189 SECTYPE, ,BEAM,I,H-SECT, SECOFFSET,CENT SECDATA, 1,1,1,0.1,0.1,0.1,0,0,0,0 SECTYPE,2,BEAM,CHAN,U-SECT,1 SECOFFSET,CENT SECDATA, 1,1,1,0.1,0.1,0.1,0,0,0,0 MP,EX,1,1.96E8 MP,NUXY, 1,0.32 MP,DENS, 1,7.645 ’(75/9.81) MP,EX,2,2.1E8 MP,NUXY,2,0.29 MP,DENS,2,7.951 ’(78/9.81) K,l,-WIDTH/2,0,0 K,2,-WIDTH/2,0,HEIGHT K,3,WIDTH/2,0,HEIGHT 205 K,4,WIDTH/2,0,0 LSTR,1,2 LSTR,2,3 LSTR,4,3 /PNƯM,KP,1 /PNUM,LINE,1 /NUMBER,0 GPLOT K,11,KX(1)+LXYZ(1,1),KY(1)+LXYZ(1,2),KZ(1)+LXYZ(1,3) K,12,KX(2)+LXYZ(2,1),KY(2)+LXYZ(2,2),KZ(2)+LXYZ(2,3) K,13,KX(4)+LXYZ(3,1),KY(4)+LXYZ(3,2),KZ(4)+LXYZ(3,3) LSEL,S„,1 LATT,N_M AT,, „ 11 „N_SECTION LSEL,S,„2 LATT,N_MAT„ „ 12„N_SECTION LSEL,S,„3 LATT,N_MAT„1 „13„N_SECTION LSEL,ALL ♦IF, WIDTH, GT, HEIGHT, THEN LESIZE, ALL,HEIGHT/10,„„„ ♦ELSE LESIZE,ALL, WIDTH/10„,„„ ♦ENDIF /ESHAPE,1 LMESH,ALL !Buoc 6: Luu mo hinh KHUNGITIN-Model.db SAVE, KHUNGlTlN_Model,db FINISH ♦END [4cMt*^****$************^4'*******&)k**$*#*3k3tc4t3|t3lt3|t3|‘^>k>|c4c>|C3fc************’|C*** !2 Tạo file Khung_Pres.mac *CREATE,Khung_Pres,mac !Buoc 1: Doc file KHUNGITIN-Model.db FINISH /CLEAR /FILNAME,Khung_Pres RESUME, KHUNGlTlN_Model,db EPLOT !Buoc 2: Khoi dong phan tich tinh 206 FINISH /SOLU DK,1„„O,ALL dk,4,,„0,all * !Buoc 3: Dinh nghia lon tai ap luc MULTIPRO,'START;i *CSET,1,3,PRES-TOP,'THE PRESSURE ON TOP BEAM:',0.1 MULTIPRO/END' * IF,-BUTTON,EQ, 1,THEN /EOF *ENDIF LSEL,S,LOC,Z,HEIGHT ALLS EL, BELOW, LINE *IF,N_SECTION,EQ,1,THEN SFBEAM,ALL, 1,PRES,PRES-TOP,PRES-TOP ♦ELSE SFBEAM,ALL,2,PRES,-PRES-TOP,-PRES-TOP * END IF ALLSEL,ALL SOLVE FINISH ♦END J 1**^ 1**^ |RR^I 1"^/ I^v1 *“^1 •’"^ rSfhiRtfcirtw^^r^u I * ** * * * He******** * Me ** * * * ** * * * ****** * * ***** ** * *** * ******** * * * * 3k *** * ** * !3 Tạo file Khung-Plot-USUM.mac * CREATE, Khung-Plot-USUM,mac /VIEW,1„-1 /ANG,1 /POST1 SETLAST PLNSOL,U,SUM,0,1 FINISH *END [******************************************************************* ■ !4 Tạo file Khung-Plot-SEQV.mac ♦CREATE,Khung-Plot-SEQV,mac /VIEW,1„-1 /ANG,1 /POST1 SET,LAST PLNSOL,S,EQV,0,1 FINISH 207 *END !5 Tạo file Khung_Axis_Force.mac *CREATE,Khung_Axis_Force,mac /VIEW,1„-1 /ANG,1 /POST! SET,LAST ETABLE, FX-I,SMISC,1 ETABLE,FX-J,SMISC,14 PLLS,FX-I,FX-J,l,0 FINISH *END *T* -«4r -ôx* *x* T* *p *1* ã*T* *T" ^p ôx? ôk «Xr *T* *p ■-7* t X? *p *1* vk 7k «k *k -vAr ^k *k *k ^k «k ■*■* ^p *p *p ■'P *!■■ *p *p *p *p 'k *k ^k *k 'k ^k ^* «k *k k *k hk *x* 'X' hk 'k J# •hk hk ■k ■hk ■Xb k* ■•X1 ■Xb ■'P *p n* *p *p ■p *p *p *p ■p ■■p *p *p *p T* ’T’ *p *p *p *T* T* *r *F "^P ?x* *4* ?x* 'X^ ^x* *x^ *1* sk *k hk •J/1 k1 ■X b **1* *k ằk ^k 'ãk ô1# *k *k ôk *1* *1* *p *p ^p ^p ^p ^p *1“ *■* *1* !6 Tạo file Khung-Mx.mac *CREATE,Khung_Mx,mac /VIEW,1„-1 /ANG,1 /POST1 SET,LAST ETABLE,MX-LSMISC,4 ETABLE,MX-J,SMISC, 17 PLLS,MX-I,MX-J,l,0 FINISH *END iX* *x* 'll* aI* *X* *X* *x* *x* *x* *x* 'i* '^P ^p ^P 'T1 ^p "^P *x* 'll* *'X ?x? *1* 1X* ?x* *1* **p ^p p ^P ^p ^p /p !7 Tạo file Khung-My.mac *CREATE,Khung_My,mac /VIEW,1„-1 /ANG,1 /POST1 SET,LAST ETABLE,MY-LSMISC,2 ETABLE,M Y-J,SMISC, 15 PLLS,MY-I,MY-J,l,0 FINISH *END !8 Tạo file Khung Mz.mac *CREATE,Khung_Mz,mac /VIEW,1„-1 /ANG, 208 ^p ^p **p ^p "^P1 ^p ■'X* ?x^ ■’■X? 'X* *4* ^1X? 'X* ^p ^p ^p ^p ^p ^p ^p ^p ^p 'X p ^p 'X* ^p ^p ,'4*b *4* ^p ^p ^p ^p ■'4f "^x^ *14* "^1* ^p ^p ^p "^T* ^P ^k ^x*! ^k ^k "?x^ ^x*^ ^p ^P ^P ^P ^P ^P ^X è ^P *?x^ ^Xp 4L ^k è ^P ^P ^P ^P ^P ^k ^P /POST1 SET,LAST ETABLE,MZ-LSMISC,3 ETABLE, MZ-J,SMISC, 16 PLLS,MZ-I,MZ-J,l,0 FINISH *END Ị******************************************************************* !9 Tạo file Khung_Avi_SEQV.mac * CREATE,Khung_Avi SEQV.mac /VIEW,1„-1 /ANG,1 /POST1 SETLAST PLNSOL,S,EQV ANCNTR, 10,0.1 FINISH *END * Sau tạo file KHUNGlTlN.txt với nội dung trên, khởi động phần mềm ANSYS, tiếp đến nhấn File > Read Input from > Xuất bảng Read File > Nhấn chuột vào C:\ Chọn thư mục Phan tich khung cửa so phải > Chọn file KHUNGlTlN.txt cửa sổ trái > Nhấn OK > File liệu đưa vào phần mềm ANSYS Kiềm tra thư mục C:\Phan tichkhung thấy xuất file có mở rộng *.mac Từ đọc file đế hồn thành cơng việc phân tích khung Đe cơng việc phân tích khung thuận tiện nhanh chóng, có the thêm nút công cụ đế thực file macro Chỉnh sửa file hệ thống ANSYS từ đường dẫn C:\Program Files > ANSYS Inc > vl 10 > ANSYS > APDL > startlio.ans (tức file khởi động đường dẫn cài đặt ANSYS), mở file start 110.ans bàng phần mềm WordPad, phía cuối file thêm sổ dịng lệnh, sử dụng mệnh lệnh /PSEARCH để định đường dẫn đến file macro phân tích khung, ngồi sử dụng mệnh lệnh *ABBR đe tạo nút liên kết với file macro Cuối lưu đè lên file startl o.ans có sẵn /PSEARCH,C:\Phantichkhung *ABBR,KHUNG_MODEL,Khung_Model *ABBR,KHUNG_PRES, Khung Pres *ABBR,KHUNG_USUM,Khung_Plot_USUM *ABBR,KHƯNG_SEQV,Khung_Plot_SEQV * AB B R,KHU NG_N, Khu ng_Ax i s_Forc e *ABBR,KHƯNGMX,KhungMx 209 *ABBR,KHUNG_MY,Khung_My *ABBR,KHƯNG_MZ,Khung_Mz *ABBR,KHƯNG_AVI_SEQV,Khung-AVI-SEQV Sau khởi động ANSYS11.0, cơng cụ hình đồ họa xuất thêm nút hình 3.171 ANSYS Toolbar ■‘■d h ' T^^^b^ $AVE_QbỊ RESUM.DB^ Quid lVdiVi ■Mh* * TWWWIMÉỬA iVii-rti-rti-1.1-1! fH I PQWRGRPhI KHUNG “III *11*1* |> , I