Bài giảng Phân tích kết cấu trên máy tính

Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH Tổng quan phân tích, tính tốn kết cấu Phân tích, tính tốn kết cấu cơng việc q trình thiết kế Trong trình này, ứng xử phận cơng trình tác dụng loại tải trọng xác định Các kết của phân tích - tính tốn kết cấu sở cho định phương án thiết kế: chấp nhận, hủy bỏ phương án hay chỉnh sửa lại thiết kế Bắt đầu Xác định kích thước, bố trí cấu tạo phận cơng trình Phân tích, tính tốn kết cấu tác dụng tải trọng Kiểm toán kết cấu Thiết kế lại chỉnh sửa Không đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Kết thúc Hình II-1: Vị trí phân tích kết cấu q trình thiết kế Rõ ràng rằng, việc phân tích tính tốn kết cấu thực không gian thực (với cơng trình thực điều kiện thực) với lý sau: Trong q trình thiết kế, cơng trình thực chưa thể hình thành Bản thiết kế thể dự định áp dụng cho cơng trình tương lai thay đổi sau q trình phân tích kiểm tốn kết cấu Nếu cơng trình thực tồn việc phân tích, tính tốn chi tiết gặp nhiều khó khăn tốn Do vậy, trình thường thực dựa mơ hình mơ cơng trình thực Mơ hình phải thỏa mãn việc mơ tả đối tượng thực với độ xác yêu cầu theo khía cạnh xem xét (ở góc độ học) Q trình tạo mơ hình tính tốn tương đương với cơng trình thực gọi q trình mơ hình hóa kết cấu Có loại mơ hình sử dụng: Mơ hình thực nghiệm: mơ hình thu nhỏ chế tạo nhằm mơ cơng trình thực Việc chế tạo mơ hình thực nghiệm tiến hành thí nghiệm thường nhiều thời gian tốn Hơn nữa, mơ hình thực nghiệm chế tạo xong việc chỉnh sửa mơ hình cho phù hợp với thực tế gặp nhiều khó khăn Vì loại mơ hình thường áp dụng phân tích đặc biệt mà mơ hình lý thuyết gặp khó khăn cần kiểm nghiệm thêm Ví dụ: để phân tích ứng xử cầu treo nhịp lớn tác dụng tải trọng gió động, mơ hình thu nhỏ cầu thường chế tạo đưa vào hầm gió để thí nghiệm Các kết mơ hình thực nghiệm phải hiệu chỉnh áp dụng cho cơng trình thực tế Hình II-2: Mơ hình thực nghiệm hầm gió cầu Tacoma (Nhật Bản) Mơ hình lý thuyết: mơ hình tính tốn tạo dựa giả thuyết lý thuyết học, đối tượng thực đơn giản hóa thành sơ đồ tính Q trình tính tốn, phân tích thực sơ đồ theo phương pháp học kết cấu sức bền vật liệu Với kết cấu phức tạp, sơ đồ tính thường tạo dựa chương trình máy tính gọi mơ hình số kết cấu Việc tính tốn mơ hình số thực phần mềm Tất nhiên, phù hợp kết tính tốn phụ thuộc vào đắn mơ hình số Ứng với cơng trình thực, kỹ sư đưa mơ hình số khác Tuy vậy, mơ hình ln phải tn theo yêu cầu bản: mô tả ứng xử cơng trình với độ xác phù hợp Do đó, sau mơ hình số tạo mơ hình chỉnh sửa nhiều lần với mục tiêu mô tả kết cấu thực tốt Chỉnh sửa Mơ hình tính ban đầu Khơng thỏa mãn Kiểm tra tính đắn mơ hình Thỏa mãn Chọn mơ hình cuối để thực phân tích, tính tốn Hình II-3: Mơ hình hóa kết cấu q trình lặp Như vậy, nói mơ hình lý thuyết có tính khả thi linh động so với mơ hình thực nghiệm Việc sử dụng mơ hình loại cho phép thực nhiều phương án thiết kế khác cho phận cơng trình Hiện nay, tiến nghiên cứu phương pháp tính kết hợp với q trình phát triển vũ bão cơng nghệ thơng tin khiến cho việc Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ tạo dựng mơ hình mơ lý thuyết trở nên ngày dễ dàng nhanh chóng Điều giải thích sơ đồ tính lý thuyết dùng phổ biến phân tích kết cấu Hình II-4: Mơ hình số cầu Sungsan Grand II (Seoul, Hàn Quốc) MIDAS/Civil Khi sử dụng mơ hình tính lý thuyết, q trình phân tích kết cấu thực theo trình tự sau: Thu thập số liệu thiết kế Mơ hình hóa kết cấu Tính tốn kết cấu dựa mơ hình tính đề Phân tích đánh giá kết Xuất kết Trình tự biểu diễn thành sơ đồ sau: Bắt đầu – thu thập số liệu thiết kế • Q trình mơ hình hóa cịn có • Mơ hình hóa kết cấu Phân tích kết cấu với mơ hình đề • thể gọi trình tiền xử lý (Preprocessor) Quá trình phân tích, tính tốn cịn gọi q trình xử lý (Solve) Các thao tác với kết cịn gọi q trình hậu xử lý (Postprocessor) Phân tích ngun nhân Khơng phù hợp Hiển thị kết Đánh giá kết Kết thúc - xuất kết Phù hợp Hình II-5: Các bước q trình mơ hình hóa phân tích kết cấu Hiện nay, có nhiều phần mềm hỗ trợ người dùng việc mơ hình hóa phân tích kết cấu như: SAP2000, MIDAS/Civil, RM2004, ANSYS, LUSAS, Abaqus,…Mỗi phần mềm có ưu điểm nhược điểm riêng Việc lựa chọn phần mềm để sử dụng phù hợp phải dựa phân tích u cầu cơng việc, khả phần mềm, lực nhân tài đơn vị sử dụng Q trình mơ hình hóa kết cấu Như trình bày trên, q trình mơ hình hóa kết cấu thực chất việc đưa không gian thực (với cơng trình thực thời điểm tương lai) mơ hình học tương đương Q trình cần dựa giả thiết ngun lý học Mơ hình tính tạo phải phản ánh kết cấu thực khía cạnh sau: Hình học: thể vị trí kích thước phận cơng trình thực Vật liệu: đặc tính học loại vật liệu mơ hình phải tương ứng đặc điểm học loại vật liệu sử dụng cơng trình thực Liên kết: thành phần mơ hình tính phải phản ánh ràng buộc lẫn phận kết cấu kết cấu với môi trường không gian thực Tải trọng: tải trọng mơ tả mơ hình tính phải tương ứng với tác động lên cơng trình thực (theo thiết kế đề ra) CHÚ Ý Ngồi ra, cơng trình làm việc theo nhiều giai đoạn khác thi cơng phân đoạn mơ hình tính phải phản ánh điều (nghĩa là: mơ hình tính phải gồm nhiều mơ hình ứng với giai đoạn làm việc khác kết cấu) 2.1 Mơ hình hóa hình học - phương pháp phần tử hữu hạn 2.1.1 Phương pháp mơ hình hố Phương pháp phổ biến để mơ hình hố hình học kết cấu phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Trong phương pháp này, toàn kết cấu rời rạc hóa mặt vật lý thành số hữu hạn thành phần nhỏ thành phần mơ hình hóa thành mơ hình tính nhỏ gọi phần tử Biên hình học phần tử xác định từ nút Sự kết nối thành phần cơng trình thực thể qua nút chung phần tử Mơ hình số cơng trình thực hệ thống phần tử liên kết với thơng qua nút (hệ thống cịn gọi lưới phần tử hữu hạn - FEM Mesh) Với đặc điểm trên, phương pháp PTHH cho phép mơ hình hố cấu kiện cơng trình từ đơn giản đến phức tạp Hình II-6: Lưới phần tử hữu hạn để mơ tả cơng trình hầm Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-7: Lưới phần tử hữu hạn (phải) để mô tả tổ hợp nhà cao tầng Galleria (Seoul, Hàn Quốc) 2.1.2 Một số mơ hình phần tử sử dụng phổ biến mơ hình hố kết cấu Tuỳ theo đặc điểm hình học làm việc, phân loại phần tử sau: Phần tử dạng (1 chiều): phần tử dạng mơ tả đối tượng có kích thước chiều lớn nhiều lần so với hai kích thước cịn lại Các phần tử tuyến tính gồm hai nút Các phần tử bậc cao có nút trung gian Theo làm việc chia phần tử loại sau: ƒ Thanh dàn: gồm hai nút chịu lực dọc làm việc ƒ Thanh dầm: gồm hai nút mặt cắt ngang có tất thành phần nội lực làm việc ƒ Các phần tử đặc biệt: phần tử làm việc chiều (chỉ chịu kéo chịu nén), phần tử bậc cao (có nút trung gian hai nút), phần tử làm việc phi tuyến hình học,… Hình II-8: Phần tử mô tả dầm mặt cắt chữ T CHÚ Ý Trong phần tử dạng thanh, trục làm việc trục qua nút Ngồi ra, phải định nghĩa mặt cắt cho để mơ tả kích thước hình học đối tượng thực theo phương vng góc với trục Mặt cắt phản ánh độ cứng mặt hình học Phần tử dạng mặt (2 chiều): phần tử dạng mặt mô tả đối tượng có kích thước chiều nhỏ nhiều lần so với hai kích thước cịn lại Theo dạng hình học, có hai loại phần tử phổ biến phần tử dạng tam giác phần tử dạng tứ giác Các phần tử tam giác bậc cao tứ giác bậc cao có nút trung gian nút Theo làm việc phân phần tử dạng mặt thành: ƒ Phần tử ứng suất phẳng: làm việc, có ứng suất mặt phẳng Phần tử thường dùng để mơ tả cấu kiện dạng mặt có hai phía mặt tự chịu tải trọng nằm mặt phẳng Ví dụ: kết cấu tường nhà mô tả phần tử ứng suất phẳng ƒ Phần tử biến dạng phẳng: làm việc, biến dạng mặt phẳng Phần tử kiểu thường dùng để mô tả cấu kiện dạng mặt có hai phía mặt bị kiềm chế (do khơng thể biến dạng theo phương vng góc với mặt) ƒ Phần tử tấm: làm việc, chịu lực theo phương vng góc với mặt phẳng Ví dụ: kết cấu cầu bản, sàn nhà mơ tả phần tử CHÚ Ý Trong phần tử dạng mặt, mặt làm việc mặt qua nút Ngồi ra, phải định nghĩa chiều dày cho phần tử để mơ tả kích thước hình học đối tượng thực theo phương vng góc với mặt làm việc Chiều dày phản ánh độ cứng mặt hình học Phần tử dạng khối (3 chiều): phần tử dạng khối mơ tả đối tượng có kích thước chiều tương đương Nếu phân loại theo dạng hình học có ba loại phần tử phổ biến phần tử khối tứ diện (bốn mặt), phần tử khối lục diện (sáu mặt) phần tử hình nêm (năm mặt) Các phần tử bậc cao có nút trung gian cạnh mặt khối (a) (b) (c) Hình II-9: Các khối tứ diện (a), lục diện (b), hình nêm (c) 2.2 Mơ hình hóa vật liệu Một loại vật liệu thực tế có nhiều thuộc tính khác nhau: độ cứng, kích thước hạt, trọng lượng riêng, màu sắc, cấu tạo hóa học,…Rõ ràng khó để mơ tả tất đặc điểm Đồng thời, mặt học có số thuộc tính liên quan đến ứng xử kết cấu chịu tải Vì q trình mơ hình hóa vật liệu (cho tốn phân tích kết cấu) thực chất xác định thuộc tính học vật liệu hay trả lời hai câu hỏi: Vật liệu mơ hình cần thuộc tính để phản ánh ứng xử kết cấu thực chịu tải? Giá trị thuộc tính vật liệu mơ hình phải nào? 2.2.1 Các thuộc tính vật liệu Mô-đun đàn hồi: phản ánh quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu chịu tải Với vật liệu làm việc đàn hồi tuyến tính, giá trị mơ-đun đàn hồi khơng đổi (quan hệ ứng suất biến dạng đường thẳng) Với vật liệu làm việc phi tuyến, giá trị mô- Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ môn TĐHTKCĐ đun đàn hồi thay đổi theo ứng suất vật liệu (quan hệ ứng suất - biến dạng đường cong) Hệ số nở ngang (Poisson): phản ánh ảnh hưởng lẫn ứng suất, biến dạng phương khác Ví dụ: mẫu bê tơng bị biến dạng ngang chịu nén theo phương thẳng đứng Hệ số dãn nở nhiệt: phản ánh ứng xử kết cấu nhiệt độ thay đổi Ví dụ: dầm thép bị dãn nở tăng nhiệt độ bị nắng chiếu Trọng lượng riêng: phản ánh trọng lực kết cấu đơn vị thể tích Trọng lượng riêng cho phép xác định tải trọng thân kết cấu Cần ý rằng: trọng lượng riêng không phụ thuộc vào thân vật liệu mà phụ thuộc vào gia tốc trọng trường nơi cơng trình xây dựng Khối lượng riêng: khối lượng riêng phản ánh mật độ vật chất kết cấu đơn vị thể tích Khối lượng riêng cho phép xác định khối lượng kết cấu từ xác định qn tính phận cơng trình Các thơng số cần thiết xem xét ứng xử cơng trình tác dụng tải trọng động (phân tích động đất, dao động,…) Cường độ: phản ánh giới hạn chịu lực vật liệu 2.2.2 Sự biến đổi thuộc tính vật liệu Trong thực tế, khơng phải lúc giá trị thuộc tính vật liệu ổn định Các thuộc tính ổn định điều kiện thời điểm định Có nhiều thuộc tính thay đổi theo thời gian đặc điểm chịu lực Ví dụ: giá trị mô-đun đàn hồi cường độ bê tông phụ thuộc vào tuổi tải trọng Vì vậy, xác định thông số vật liệu cần ý: giá trị phù hợp với tốn phân tích (phân tích tĩnh, tuyến tính hay phân tích phi tuyến vật liệu,…) thời điểm 2.3 Mơ hình liên kết 2.3.1 Khái niệm phân loại Liên kết phản ánh ràng buộc phận kết cấu với với môi trường mà kết cấu tựa lên Sự ràng buộc thể hai dạng: chuyển vị lực Với liên kết (tức liên kết phận cơng trình với mơi trường): chuyển vị nút theo phương liên kết bị khống chế theo chuyển vị môi trường Tại nút có tương tác kết cấu với môi trường xuất phản lực liên kết tác dụng lên cơng trình Chuyển vị đứng Chuyển vị đứng Phản lực Phản lực Hình II-10: Liên kết gối dầm giản đơn mơ tả mơ hình Với liên kết (tức liên kết phận kết cấu với nhau): chuyển vị nút tham gia liên kết bị ràng buộc với Xét mặt lực, nội lực ứng với phương liên kết truyền qua liên kết; ngược lại, nội lực ứng với phương không tham gia liên kết khơng truyền qua liên kết Vì ứng với vị trí lân cận liên kết phận, xảy triệt tiêu nội lực hay bước nhảy chuyển vị Hình II-11: Liên kết dầm-trụ mơ tả mơ hình PTHH 2.3.2 Các yếu tố cần mô tả liên kết Các phận tham gia liên kết (các nút, phần tử tham gia liên kết) Các thành phần liên kết (các chuyển vị ràng buộc hay khống chế, thành phần nội lực bị triệt tiêu,…) Các thành phần liên kết cần mô tả với đặc trưng sau: ƒ Hệ tọa độ liên kết: cho biết thành phần liên kết xác định theo trục chuẩn ƒ Độ cứng thành phần liên kết: độ cứng lấy tuyệt đối (trong trường hợp lý tưởng hóa liên kết) độ cứng hữu hạn Việc lựa chọn độ cứng cho liên kết tùy thuộc vào trường hợp cụ thể độ xác yêu cầu Trong trường hợp độ cứng thực liên kết nhận định lớn nhiều lần độ cứng thân kết cấu coi liên kết có độ cứng vơ Việc lý tưởng hóa giúp mơ hình tính trở nên đơn giản Trong trường hợp ngược lại, phải mơ tả liên kết với độ cứng hữu hạn xác định rõ ràng từ đối tượng thực Tất nhiên, trình thời gian (vì khơng phải lúc xác định độ cứng liên kết); đồng thời, mơ hình tính tốn phức tạp Gối cứng Dầm bê tông Dầm bê tông Nền đá cứng Nền đất mềm Gối đàn hồi Hình II-12: Độ cứng liên kết coi vô hạn hay hữu hạn tùy vào đất mà kết cấu tựa lên 2.4 Mơ hình hóa tải trọng Các tải trọng mơ hình tính biểu diễn tác động lên kết cấu trình làm việc Việc phân loại tải trọng trình mơ hình hóa dựa yếu tố sau: Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ môn TĐHTKCĐ Nguyên nhân gây tác động (do trọng lực, đất đắp, động đất, xe cộ, ) Dạng tác động (tác động lực, nhiệt độ, chuyển vị cưỡng bức,…) Thời gian tác dụng tải trọng (thời điểm bắt đầu tác dụng, tính chất ngắn hạn hay dài hạn) 2.4.1 Một số dạng tác động phổ biến Tác động lực: tác dụng dạng xác định với đặc trưng bao gồm vị trí hay không gian chịu tác động, cường độ tác động phương-chiều tác động ƒ Theo đặc điểm phân bố tác dụng, tác động lực thường chia thành: Tải trọng tập trung: tải trọng đặt điểm, có độ lớn, phương chiều xác định Tải trọng phân bố: tải trọng tác dụng đoạn, miền hay thể tích định ƒ Theo đặc điểm thay đổi vị trí tác dụng, tải trọng lực chia thành: Tải trọng cố định: tải trọng mà vị trí đặt lực khơng thay đổi theo thời gian Tải trọng di động: tải trọng mà vị trí đặt lực biến đổi theo thời gian ƒ Theo đặc điểm động lực chia tác động dạng lực thành: Tải trọng tĩnh: tải trọng tác dụng có tính chất tĩnh, khơng gây lực quán tính hay gia tốc phận kết cấu Tải trọng động: tải trọng tác dụng có tính động, gây lực qn tính gia tốc phận kết cấu Tác động nhiệt độ thay đổi: thay đổi nhiệt độ kết cấu dẫn đến biến dạng toàn kết cấu biến dạng không thành phần kết cấu, từ phát sinh nội lực ứng suất kết cấu Tải trọng nhiệt độ thay đổi chia thành loại sau: ƒ Nhiệt độ thay đổi toàn kết cấu ƒ Nhiệt độ thay đổi khác phận kết cấu ƒ Nhiệt độ phần, phía phận thay đổi khác Tác động chuyển vị cưỡng bức: tác động chuyển vị tương đối phận kết cấu kết cấu với móng 2.4.2 Các trường hợp tải (các loại hay nhóm tải trọng) Tùy theo nguyên nhân tác động, đặc điểm tác động mà tải trọng tổ chức thành nhóm khác để xem xét gọi trường hợp tải Các tải trọng đưa vào trường hợp tải xem xét với quan điểm hệ số đánh giá tương tự (ví dụ: theo qui trình thiết kế cầu 22TCN 272-05, tải trọng thân dầm dọc dầm ngang lấy hệ số giống tổ hợp tải trọng chúng thuộc nhóm tải trọng thân DC) Một số trường hợp tải theo qui trình cầu 22TCN 272-05: Tải trọng thường xuyên: ƒ DD: tải trọng kéo xuống (xét tượng ma sát âm) ƒ DC: tải trọng thân phận kết cấu thiết bị phụ phi kết cấu ƒ DW: tải trọng thân lớp phủ mặt tiện ích cơng cộng ƒ EH: tải trọng áp lực đất nằm ngang ƒ EL: hiệu ứng bị hãm tích luỹ phương pháp thi cơng ƒ ES: tải trọng đất chất thêm ƒ EV: áp lực thẳng đứng tự trọng đất đắp Tải trọng thời: ƒ BR: lực hãm xe ƒ CE: lực ly tâm ƒ CR: từ biến ƒ CT: lực va xe ƒ CV: lực va tầu ƒ EQ: động đất ƒ FR: ma sát ƒ IM: lực xung kích (lực động ) xe ƒ LL: hoạt tải xe ƒ LS: hoạt tải chất thêm ƒ PL: tải trọng người ƒ SE: lún ƒ SH: co ngót ƒ TG: gradien nhiệt ƒ TU: nhiệt độ ƒ WA: tải trọng nước áp lực dịng chảy ƒ WL: gió hoạt tải ƒ WS: tải trọng gió kết cấu 2.4.3 Các tổ hợp tải trọng Tổ hợp tải trọng bao gồm tập hợp trường hợp tải xem xét tác động lên kết cấu trạng thái định Việc tạo tổ hợp tải trọng nhằm tạo trạng thái bất lợi tải trọng cho kết cấu (tất nhiên tổ hợp tạo phải mang tính thực tế) Các yếu tố cần xem xét tổ hợp tải trọng là: Những tải trọng tham gia tổ hợp Các hệ số trường hợp tải tổ hợp Kết tính tốn với tổ hợp tải trọng xem xét theo kiểu nào? (cộng tác dụng trường hợp tải hay xét đường bao kết trường hợp tải, …) Các tổ hợp tải trọng theo qui trình thiết kế cầu 22TCN 272-05 xác định theo bảng 3.4.1-1 quy trình: Liên kết trong: ví dụ liên kết cứng dầm giả biên bên dàn để mô tả làm việc chúng Để mơ hình hóa liên kết MIDAS ta sử dụng loại liên kết đàn hồi Elastic Link Trình tự thực sau: ƒ Chọn menu Model Ö Boundaries Ö Elastic Link xuất hộp thoại bên Mục Option chọn Add Mục Link Type chọn Rigid Type Mục Copy Elastic Link chọn Distance: • Axis: x • Distances: 16@5 Kích chuột vào Nodes chọn hai nút đầu dầm giả nút đầu dàn bên kết cấu Nhấn nút Apply để xác nhận Hình II-230: Hộp thoại giải phóng liên kết đầu phần tử ƒ Kết sau: Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-231: Kết khai báo liên kết kết cấu 7.3.3.5 Khai báo tải trọng tĩnh 7.3.3.5.1 Khai báo trường hợp tải trọng tĩnh Việc khai báo trường hợp tải thực theo trình tự sau: Chọn menu Load Ư Static Load Case xuất hộp thoại Static Load Cases Tiến hành thêm trường hợp tải vào chương trình (DC, USER) sau Tên trường hợp Kiểu (Type) Mô tả tải trọng (Name) (Description) DC Dead Load of Component and Attachments(DC) Tai ban than USER User Defined Load (USER) Tai tap trung Hình II-232: Khai báo trường hợp tải trọng tĩnh 7.3.3.5.2 Khao báo tải trọng thân (DC) Việc khai báo tải trọng thân thực sau: Chọn menu Load Ö Self Weight… xuất hộp thoại hình bên Trong mục Load Cases Name chọn DC Trong mục Self Weight Factor phần Z nhập vào giá trị -1 Nhấn nút Add để xác nhận Kết thu hình Hình II-233: Khai báo tải trọng thân kết cấu 7.3.3.5.3 Khai báo tải trọng tập trung (USER) Trong tốn có lực tập nút dàn Trình tự khai báo lực tập trung tác dụng lên nút phía đỉnh dàn: Dùng nút Select Window chọn nút phía đỉnh dàn có lực tác dụng Gọi menu Load Ö Nodal Loads… nhập liệu vào trang Load: ƒ Load Case Name: USER ƒ Options: Add ƒ Trong mục Nodal Loads phần FZ nhập vào giá trị -160 Sau kích bấm nút Apply để xác nhận Việc khai báo lực tập trung đặt nút dàn biên tương tự như Hình II-234: Khai báo tải trọng tập trung Kết thu hình Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-235: Kết khai báo tải trọng tập trung 7.3.3.6 Khai báo tải trọng di động 7.3.3.6.1 Lựa chọn tiêu chuẩn áp dụng cho việc phân tích tải trọng di động Tiêu chuẩn tải trọng di động lựa chọn từ menu Load Ö Moving Load Code… từ menu Tree Structure Analysis Ö Moving Load Analysis Ö Moving Load Code xuất hộp thoại Select Moving Load Code Trong hộp thoại lựa chọn tiêu chuẩn AASHTO LRFD Nhấn OK để xác nhận Hình II-236: Lựa chọn tiêu chuẩn áp dụng cho phân tích tải trọng di động 7.3.3.6.2 Định nghĩa xe Việc định nghĩa xe chạy thực theo trình tự sau: Chọn menu Load Ư Moving Load Analysis Data Ö Traffic Line Lanes… xuất hộp thoại: Hình II-237: Hộp thoại thêm xe vào mơ hình Nhấn nút Add xuất hộp thoại hình bên để nhập các thơng số xe: ƒ Lane Name: Lanxe ƒ Eccentricity: ƒ Vehiecular Load Distribution: Lane Element ƒ Moving Direction: Both ƒ Selection by: Points ƒ Chọn điểm nút đầu cuối dầm giả cần định nghĩa xe ƒ Nhấn OK để xác nhận ình II-238: Hộp thoại định nghĩa thông số xe H Kết việc khai báo xe sau: Hình II-239: Kết việc khai báo xe 7.3.3.6.3 Định nghĩa tải trọng xe Việc định nghĩa tải trọng xe thực theo trình tự sau: Chọn menu Load Ư Moving Load Analysis Data Ö Vehicles… xuất hộp thoại hình Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-240: Hộp thoại dùng để thêm tải trọng xe tác dụng kết cấu Nhấn vào nút Add Standard để thêm tải trọng xe tiêu chuẩn: (a) Xe tải trục (b) Xe tải trục Hình II-241: Hộp thoại dùng để định tải trọng xe tiêu chuẩn Kết khai báo tải trọng xe tiêu chuẩn: Hình II-242: Kết khai báo tải trọng xe tiêu chuẩn 7.3.3.6.4 Định nghĩa nhóm xe Việc định nghĩa nhóm xe thực theo trình tự sau: Chọn menu Load Ư Moving Load Analysis Data Ư Vehicle Classes… để nhóm hai tải trọng xe tiêu chuẩn vừa định nghĩa thành lớp xe có tên Xetai Hộp thoại Vehicle Class Data hình xuất sau chọn menu trên: Hình II-243: Hộp thoại trước sau lựa chọn tải trọng xe Nhập vào ô Vehicle Class Name: Xetai Lựa chọn toàn tải trọng xe phần Vehicle Load sau bấm vào nút chuyển tồn tải trọng xe sang phần Selected Load để Nhấn OK để xác nhận Kết khai báo lớp xe hình sau: Hình II-244: Kết việc khai báo lớp xe 7.3.3.6.5 Định nghĩa trường hợp tải trọng di động Sau định nghĩa xe lớp xe, trường hợp tải trọng di động định nghĩa để xác định trường hợp tải trọng di động tác dụng lên kết cấu Trong ví dụ ta định nghĩa trường hợp tải trọng xe tải tác dụng lên kết cấu Trình tự định nghĩa sau” Chọn menu Load Ö Moving Load Analysis Data Ö Moving Load Cases… xuất hộp thoại Moving Load Cases Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-245: Hộp thoại định nghĩa trường hợp tải Nhấn vào nút Add để thêm trường hợp tải xuất hộp thoại Define Moving Load Case Nhập thơng số hình dưới: ƒ Load Case Name: MV ƒ Description: Hoat tai ƒ Mục Sub-Load Cases phần Loading Effect chọn phần Independent ƒ Nhấn nút Add để thêm trường hợp tải trọng di động tác dụng lên kết cấu Xuất hộp thoại sau: Hình II-247: Định nghĩa trường hợp tải di động Hình II-246: Định nghĩa trường hợp tải di động ƒ Nhấn OK để xác nhận kết hình sau: Hình II-248: Kết khai báo trường hợp tải trọng di động 7.3.3.7 Tổ hợp tải trọng(CB) Việc khai báo tổ hợp tải trọng thực theo trình tự sau: Chọn menu Results Ư Combinations… nhấn tổ hợp phím Ctrl + F9 xuất hộp thoại Load Combinations Sau thực thêm tổ hợp trọng với tải trọng khai báo phần vào phần Load Combinations List với hệ số tương ứng trường hợp tải trọng vào phần Load Cases and Factors hình dưới: Hình II-249: Khai báo tổ hợp tải trọng Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ 7.3.4 Chạy chương trình Sau tiến hành mơ hình hóa kết cấu, ta chọn menu Analysis Ư Perform Analysis nhấn nút F5 để chạy chương trình Nếu q trình mơ hình hóa khơng có lỗi có thơng báo thực thành cơng cửa sổ Analysis Message hình: Hình II-250: Thơng báo sau chạy chương trình 7.3.5 Các kết 7.3.5.1 Phản lực Để xem giá trị phản lực, chọn menu Results Ö Reactions Ö Reaction Forces/Moments… xuất hộp thoại hiển thị kết Lựa chọn trường hợp tải trọng, loại phản lực cần hiển thị hộp thoại vừa xuất Hình minh họa việc chọn trường hợp tải trọng thân (DC) phản lực FXYZ: Hình II-251: Giá trị phản lực FXYZ gối 7.3.5.2 Biểu đồ nội lực, bảng nội lực Để xem biểu đồ nội lực, chọn menu Results Ö Forces Ö Beam Diagram… xuất hộp thoại hiển thị kết Lựa chọn trường hợp tải trọng, loại biểu đồ nội lực (mô-men lực cắt) cần hiển thị hộp thoại vừa xuất Hình minh họa việc chọn trường hợp tải trọng thân (DC) biểu đồ mô-men My: Hình II-252: Biểu đồ lực dọc dàn Để xem bảng nội lực, chọn menu Results Ö Result Tables Ö Truss Ö Force… xuất hộp thoại: Hình II-253: Hộp thoại xuất bảng nội lực dàn Trong hộp thoại này, lựa chọn trường hợp tải trọng tổ hợp tải trọng, nút cần xem sau ấn nút OK để xác nhận Kết thu sau: Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-254: Kết bảng giá trị nội lực 7.3.5.3 Biểu đồ chuyển vị, bảng chuyển vị Để xem giá trị chuyển vị, chọn menu Results Ö Deformations Ö Deformed Shape xuất hộp thoại hiển thị kết Lựa chọn trường hợp tải trọng, loại phản lực cần hiển thị hộp thoại vừa xuất Hình minh họa cho lựa chọn trường hợp tải trọng thân (DC) chuyển vị theo phương x, y, z : Hình II-255: Biểu đồ chuyển vị Để xem bảng chuyển vị, chọn menu Results Ö Result Tables Ö Displacements… xuất hộp thoại: Hình II-256: Hộp thoại xuất bảng chuyển vị Trong hộp thoại này, lựa chọn trường hợp tải trọng tổ hợp tải trọng, nút cần xem sau ấn nút OK để xác nhận Kết thu sau: Hình II-257: Kết bảng giá trị chuyển vị 7.3.5.4 Đường ảnh hưởng tải trọng cho mô-men Để xem đường ảnh hưởng tải trọng cho nội lực dàn mặt cắt nhịp 2, chọn menu Results Ö Influence Line Ö Truss Forces… xuất hộp thoại hiển thị kết Trong hộp thoại vừa xuất nhập vào ô Key Element số thứ tự phần tử dầm nằm nhịp lựa chọn phần tử nằm nhịp Kết sau: Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ Hình II-258: Kết đường ảnh hưởng tải trọng cho mô-men mặt cắt nhịp 7.3.5.5 Vị trí bất lợi tải trọng cho mơ-men Để xem vị trí bất lợi tải trọng cho mô-men mặt cắt nhịp 3, chọn menu Results Ö Moving Load Tracer Ö Truss Forces… xuất hộp thoại hiển thị kết Trong hộp thoại vừa xuất nhập vào ô Key Element số thứ tự phần tử nằm nhịp lựa chọn phần tử nằm nhịp Hình minh họa cho trường hợp vị trí bất lợi tải trọng cho mơ-men tải trọng lớn gây ra: Hình II-259: Kết vị trí bất lợi tải trọng cho nội lực dàn mặt cắt nhịp GIÁO TRÌNH TỰ ĐỘNG HỐ THIẾT KẾ CẦU ĐƯỜNG PHẦN II: TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] John Walkenbach – Excel 2002 Power Programming with VBA – M&T Books – 2001 [2] Steve Saunders, Jeff Webb – Programming Excel with VBA and.NET – O'Reilly – 2006 [3] Richard Shepherd – Excel VBA Macro Programming – McGraw-Hill – 2004 [4] Autodesk® (Người dịch:Lê Quỳnh Mai, Trương Thanh Hoàng, Hoàng Thuỳ Linh) – Phát triển AutoCAD ActiveX & VBA – 2006 [5] Joe Sutphin – AutoCAD 2006 VBA: A Programmer’s Reference – Apress® – 2005 [6] Ngô Đăng Quang, Trần Ngọc Linh, Bùi Công Độ, Nguyễn Trọng Nghĩa, Nguyễn Việt Anh – Mô hình hóa phân tích kết cấu cầu với MIDAS/Civil (Tập 1, 2) – NXB Xây dựng – 2006, 2007 [7] Lê Đắc Hiền – Tài liệu hướng dẫn sử dụng MIDAS/Civil – BM Tự động hóa Thiết kế cầu đường, ĐH Giao thông vận tải – 2008 [8] MIDAS/Civil Help Online – MIDAS Inc [9] Tài liệu từ website www.midasuser.com [10] Hướng dẫn sử dụng Nova-TDN, Công ty TNHH Hài Hòa [11] Các tài liệu khác: sách hướng dẫn sử dụng Visual Basic phần mềm ứng dụng ... mô hình tính lý thuyết, q trình phân tích kết cấu thực theo trình tự sau: Thu thập số liệu thiết kế Mơ hình hóa kết cấu Tính tốn kết cấu dựa mơ hình tính đề Phân tích đánh giá kết Xuất kết Trình... việc Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ mơn TĐHTKCĐ tạo dựng mơ hình mơ lý thuyết trở nên ngày dễ dàng nhanh chóng Điều giải thích sơ đồ tính lý thuyết dùng phổ biến phân tích kết cấu. .. đồ tính Q trình tính tốn, phân tích thực sơ đồ theo phương pháp học kết cấu sức bền vật liệu Với kết cấu phức tạp, sơ đồ tính thường tạo dựa chương trình máy tính gọi mơ hình số kết cấu Việc tính