Nghiên cứu phương pháp tính toán phân phối lại mô men,đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………….……………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………….………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên LỜI NĨI ĐẦU Các phương pháp tính tốn phân tích kết cấu ngày phát triển Đặc biệt với hỗ trợ công cụ phần mềm tính tốn Phương pháp phân tích đàn hồi thơng thường tỏ không hợp lý, tốn vật liệu Tiếp thu phương pháp phân tích kết cấu tiêu chuẩn tiên tiến giới Phương pháp tính tốn phương pháp phân phối lại mơ men tỏ có nhiều ưu việt Nó cho phép tăng cường khả chịu lực kết cấu tiết kiệm vật liệu Trong phạm vi đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên, đề tài cung cấp nhìn tổng quan phương pháp tính tính tốn cho vài kết cấu cụ thể theo tiêu chuẩn tiên tiến giới như: Euro code – 2, ACI tiêu chuẩn Việt Nam 22TCN 272 – 05 Đề tài gồm chương: Chương I: Tổng quan phương pháp phân phối lại mô men Chương II: Tính tốn phân phối lại mơ men Chương III: Dùng phần mềm midas tính tốn phân phối lại mơ men Đề tài chắn khơng tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp độc giả Chúng tơi xin trân thành cảm ơn ! Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Moment – Mơ men uốn mặt cắt TTGH – Trạng thái giớ hạn TTGHCĐ – Trạng thái giới hạn cường độ My – Mô men chảy mặt cắt ngang Mp – Mô men dẻo mặt cắt ngang Wdc – Tĩnh tải phần I trọng lượng thân kết cấu Wdw - Tĩnh tải phần II trọng lượng lớp phủ tiện ích cơng cộng LL – Hoạt tải thiết kế D – Đường kính cốt thép sử dụng As – Diện tích cốt thép chịu kéo A’s – Diện tích cốt thép chịu nén f’c – Cường độ chịu nén bê tông tuổi 28 ngày f'y - Cường độ chảy cốt thép chịu kéo DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 – Biểu đồ mô men dầm chịu uốn 15  Hình 1.2 – Quan hệ đường cong – mô men 20  Hình 1.3 – Phân tích đàn hồi 21  Hình 1.4 - Sự phân bố mơmen dầm hẫng có gối (mơ men lúc gãy học) 22  Hình 2.1 – Hoạt tải hai nhịp (sơ đồ 1) 30  Hình 2.2 – Hoạt tải nhịp (Sơ đồ 2) 30  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 2.3 – Phân phối mơ men theo tiêu chuẩn ACI 318- 02 32  Hình 2.4 – Sơ đồ ứng suất 34  Hình 2.5 – Phân phối mơ men âm theo tiêu chuẩn 45  Hình 2.6 – Phân phối mơ men dương theo tiêu chuẩn 46  Hình 2.7 Diện tích cốt thép phân phối mơ men 47  Hình 2.8 - Biểu đồ mô men thi công nhiều giai đoạn 48  Hình 2.9 - Biến dạng cánh hẫng trước sau nối hợp long 50  Hình 2.10 – Quan hệ ứng suất biến dạng mặt cắt thẳng góc chịu uốn 52  Hình 2.11 - Ứng xử mơmen độ cong lý tưởng hoá 53  Hình 2.12 – Mặt cắt ngang 54  Hình 2.13 – Sơ đồ tải trọng tính toán 55  Hình 2.14 – Biểu đồ mơ men 56  Hình 3.1 – Sơ đồ dầm thép nhịp liên tục theo phân tích đàn hồi 58  Hình 3.2 – Sơ đồ dầm thép nhịp liên tục theo phân tích dẻo 58  Hình 3.3 – Cấu tạo mặt cắt ngang dầm thép 59  Hình 3.4 – Mơ hình hóa dầm thép midas 59  Hình 3.5- Biểu đồ mơ men theo phân tích đàn hồi 59  Hình 3.6 - Biểu đồ mơ men theo phân tích dẻo 59  Hình 3.7 – Sơ đồ nhịp 60  Hình 3.8 – Mặt cắt ngang đỉnh trụ 61  Hình 3.9 – Mặt cắt ngang nhịp 61  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 4.10 – Mơ hình hóa cầu đúc hẫng 61  Hình 4.11- Biểu đồ mơ men trước hợp long 61  Hình 4.12 - Biểu đồ mơ men sau thi công xong 62  Hình 4.12 - Biểu đồ mơ men sau 30 năm xét ảnh hưởng từ biến 62  DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.  Bảng 2.1 – Hệ số phân bố lại 25  Bảng 2.2 – Tổ hợp tải trọng 31  Bảng 2.3 – Tính tốn diện tích cốt thép cần thiết 32  Bảng 2.4 – Diện tích cốt thép sau điều chỉnh mô men 33  Bảng 2.5 – Điều chỉnh mô men có xét đến cốt thép chịu nén 35  Bảng 2.6 – Diện tính cốt thép sau điều chỉnh mô men 35  Bảng 2.7 – Tổ hợp nội lực 36  Bảng 2.8 – Phân phối lại mô men theo tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 37  Bảng 2.9 – Phân phối lại mô men 37  Bảng 2.10 – Diện tích cốt thép cần thiết sau điều chỉnh 37  Bảng 2.11 – Phân phối lại mô men 38  Bảng 2.12 – Diện tích cốt thép sau điều chỉnh 39  Bảng 2.13 – Bảng tổng hợp nội lực 40  Bảng 2.14 – Diện tích cốt thép cần thiết 40  Bảng 2.15 – Phân phối lại mô men 41  Bảng 2.16 – Diện tích cốt thép cần thiết sau điều chỉnh mô men 42  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên MỤC LỤC II MỤC ĐÍCH III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI IV Ý NGHĨA CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÊ PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN 10 I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 10 I.2 MỘT SỐ QUAN ĐIỂM KHI TÍNH TỐN PHÂN PHỐI MƠ MEN 10 I.3 KHÁI NIỆM KHỚP DẺO, SỰ HÌNH THÀNH KHỚP DẺO 11 I.3.1 Khái niệm 11 I.3.2 Sự hình thành khớp dẻo 11 I.3.3 Sự làm việc dẻo 12 I.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DẺO 14 I.5 VAI TRỊ CỦA PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN 15 I.6 ỨNG DỤNG PHÂN PHỐI MÔ MEN VÀO BÀI TỐN PHÂN TÍCH KẾT CẤU 17 I.7 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ CỨNG CHỐNG UỐN ĐẾN SỰ PHÂN PHỐI MÔ MEN 18 I.8 ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH DẺO TỚI SỰ PHÂN PHỐI MƠ MEN 19 I.9 VÍ DỤ VỀ SỰ PHÂN PHỐI MÔ MEN 21 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN PHÂN PHỐI LẠI MOMEN 24 II.1 TÍNH TỐN PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN THEO CÁC TIÊU CHUẨN TIÊN TIẾN HIỆN HÀNH 24 II.1.1 Tính tốn phân phối lại momen theo tiêu chuẩn EC2( Euro code – 2) 24 II.1.2 Tính tốn phân phối lại momen theo tiêu chuẩn ACI 318-02 26 Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên II.1.3 Tính tốn phân phối lại momen theo tiêu chuẩn 22 TCN 272- 05 27 II.1.4 Các ví dụ cho tiêu chuẩn 29 II.2 TÍNH TỐN PHÂN PHỐI LẠI MƠ MEN CẦU DẦM LIÊN TỤC BẰNG BTCT DỰ ỨNG LỰC THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA TỪ BIẾN 48 II.2.1 Đăt vấn đề 48 II.2.2 Cơ chế phân bố lại mô men 48 II.2.3 Xác định Mcr theo Viện BT DƯL (Prestressed concrete Institute) Viện DƯL hậu áp (Post-tensioning Institute) 49 II.2.4 Nhận xét 50 II.3 TÍNH TỐN PHÂN PHỐI MƠ MEN CHO KẾT CẤU THÉP 51 II.3.1 Ứng xử uốn – biến dạng 51 II.3.2 Mômen chảy mômen dẻo 53 II.3.3 Tính tốn phân phối mô men dầm thép 55 CHƯƠNG III: SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIDAS TÍNH TOÁN PHÂN PHỐI LẠI MOMEN 58 III.1 TÍNH TỐN DẦM THÉP LIÊN TỤC BA NHỊP 58 III.1.1 Số liệu đầu vào 58 III.1.2 Mơ hình hóa phần mềm midas 59 III.1.3 Kết tính 59 III.1.4 Nhận xét 60 III.2 TÍNH TỐN PHÂN PHỐI MƠ MEN DẦM BTC DỰ ỨNG LỰC DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TỪ BIẾN 60 III.2.1 Các số liệu đầu vào 60 III.2.2 Mơ hình hóa midas 61 III.2.3 Kết tính tốn 61 Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên III.2.4 Nhận xét kết 62 III.3 KẾT LUẬN 62 III.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 Bộ giao thông vận tải (2005), “ Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05”, NXB GTVT, Hà Nội 64 Bộ môn kết cấu – Trường đai học giao thông vận tải (2004), “ Bài giảng kết cấu thép” 64 Bộ môn sức bền vật liệu – Trường đại học giao thông vận tải (2010), “ Bài giảng học vật rắn biến dạng” 64 Lê Đình Tâm (2004), “ Cầu thép đường ô tô”, NXB xây dựng, Hà Nội 64 Nguyễn Viết Trung (2001), “ Cầu bê tông cốt thép”, NXB GTVT, Hà Nội 64 Three – Span Continous Straight Composite I Girder by Michael A Grubb, P.E and Robert E Schmidt, E.I.T 64 Structural Analysis III Moment Distribution by Dr Colin Capari 64 Moment Distribution – The Real Explanation, And why It Works by Professor Louie L.Yaw 64 Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên MỞ ĐẦU I SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện tính tốn kết cấu có nhiều quan điểm khác Theo phương pháp phân tích đàn hồi mặt cắt không làm việc điểm mặt cắt đạt giới hạn chảy Do vật liệu sử dụng tốn Phương pháp phân phối lại mơ men đưa vào tính tốn tiêu chuẩn tính tốn tiên tiến hành Nội dung phương pháp phân phối lại mô men điểm mặt cắt đạt giới hạn mặt cắt khả chịu lực Cho đến toàn điểm mặt cắt đạt giới hạn chảy – khớp dẻo hình thành Do có phân phối lại mơ men vùng có mơ men âm mơ men dương Làm tăng khả chịu lực mặt cắt Việc đưa phương pháp phân phối lại mô men vào tính tốn thiết kế cần thiết Nó cho phép ta tiết kiệm vật liệu từ giảm chi phí xây dựng cơng trình Với mong muốn tìm hiểu rõ phương pháp này, quy định cụ thể tiêu chuẩn Đề tài nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men cung cấp nhìn tổng qt phương pháp, tính tốn theo tiêu chuẩn tiên tiến so sánh với phương pháp phân tích đàn hồi thơng thường II MỤC ĐÍCH So sánh tính tốn phân phối mơ men theo tiêu chuẩn tiên tiến hành So sánh phương pháp phân tích đàn hồi với phương pháp phân phối mơ men Tính tốn phân phối mơ men cho vài kết cấu Sử dùng phần mềm midas tính tốn phân phối mô men cho dầm liên tục III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI Đề tài tập trung tính tốn kết cấu cầu thép bê tông cốt thép IV Ý NGHĨA Giải toán thiết kế kết cấu Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÊ PHƯƠNG PHÁP PHÂN PHỐI LẠI MƠ MEN I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Khi tính tốn kết cấu cơng trình nói chung kết cấu cầu nói riêng chúng ln ln quan tâm đến vấn đề khả làm việc kết cấu Theo phương pháp phân tích truyền thống mặt cắt khơng đủ khả làm việc điểm mặt cắt ngang đạt đến giới hạn Điều làm tốn mặt vật liệu Trên thực tế người ta thấy điều kiện cụ thể tất điểm mặt cắt đạt đến giới hạn hình thành khớp dẻo Nếu kết cấu có tính dư (kết cấu siêu tĩnh ) khả làm việc Kết cấu phá hoại cấu hình thành (hệ biến hình) Khi khớp dẻo hình thành có thay đổi mặt độ lớn mô men âm lớn mô men dương lớn theo hai thời điểm Thời điểm thứ thớ đạt đến giới hạn thời điểm thứ hai cấu hình thành Do cho phép tăng khả chịu lực (tải trọng tác dụng thêm từ lúc thớ đạt giới hạn lúc cấu hình thành) tiết kiếm vật liệu Trong khn khổ đề tài tìm hiểu phương pháp tính tốn phân phối mơ men kết cấu thép kết cấu bê tông cốt thép Đặc biệt tham khảo quy trình tính tốn tiên tiến hành I.2 MỘT SỐ QUAN ĐIỂM KHI TÍNH TỐN PHÂN PHỐI MƠ MEN Có hai phương pháp phân tích kết cấu là: Phân tích đàn dẻo: Cách phân tích rõ, mặt cắt đạt tới trạng thái giới hạn chịu lực khơng bị phá hủy Nếu kết cấu có tính dư vật liệu có tính dẻo mặt cắt hình thành khớp dẻo, tức khơng chịu thêm tải trọng Khi tiếp tục tăng tải trọng tải trọng khớp dẻo truyền sang cho mặt cắt dự trữ cường độ Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 10 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 2.9 ‐ Biến dạng của cánh hẫng trước và sau khi nối hợp long.  Việc cân nhắc lý thuyết ảnh hưởng từ biến phân bố lại mômen mô tả phần áp dụng với ví dụ cầu thực tế cho điều kiện chất tải khác Các ảnh hưởng tĩnh tải, dự ứng lực cánh hẫng tải trọng khác mà gây phân phối lại mô men xử lý cách độc lập Các bước tiến hành chung sau: Bước 1: Mô men uốn xác định giai đoạn xây dựng Bước 2: Mô men uốn xác định điều kiện liên tục hố (xác định phân bố mơ men uốn đàn hồi kết cấu xây dựng giai đoạn) Bước 3: Xác định khác biểu đồ mô men uốn bước bước Sự khác luôn biểu đồ mơ men thẳng kết từ việc thay đổi điều kiện gơí (các điều kiện biên) Bước 4: Xác định biểu đồ mô men từ biến cách nhân biểu đồ có từ bước với hệ số (1 - e -Ф) Bước 5: Cộng biểu đồ mô men bước bước để tìm phân phối mơ men cuối II.2.4 Nhận xét Từ việc phân tích kết tính tốn cho thấy kết cấu cầu liên tục thi công theo phương pháp đúc hẫng, quan hệ phi tuyến ứng suất - biến dạng tác động nhiều đến làm việc dầm theo thời gian Một yếu tố tác động tượng từ biến bê tông việc xác định mức độ ảnh hưởng tượng cần thiết Thông thường mô men dự ứng lực chọn lớn mô men tĩnh tải (nhằm cân có hoạt tải), trường hợp này, mơ men tượng từ biến gây có xu hướng kéo thớ tiết diện gối, kéo thớ tiết diện nhịp biên nhịp Một cách dễ hình dung, xem ảnh hưởng Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 50 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên tượng từ biến đồng dạng với ảnh hưởng tĩnh tải.Như trình tính tốn thiết kế, người kỹ sư cần lưu ý đến chế phân bố lại nội lực dầm để cơng trình đáp ứng khả chịu lực II.3 TÍNH TỐN PHÂN PHỐI MƠ MEN CHO KẾT CẤU THÉP II.3.1 Ứng xử uốn – biến dạng Xét mặt cắt I đối xứng hai trục hình 2.10, chịu uốn tuý vùng nhịp hai lực tập trung Giả thiết ổn định đảm bảo đường cong ứng suất-biến dạng thép đàn hồi - dẻo lý tưởng Khi tải trọng tăng lên, mặt cắt ngang phẳng trước biến dạng phẳng sau biến dạng (giả thuyết Béc nu li) biến dạng tăng thớ mặt cắt đạt Mơ men uốn mà thớ bị chảy định nghĩa mô men chảy My Sự tăng tải trọng tiếp tục làm cho biến dạng quay tăng lên, đồng thời, ngày có nhiều thớ mặt cắt ngang bị chảy Tình giới hạn biến dạng tải trọng gây lớn đến mức toàn mặt cắt ngang coi đạt ứng suất chảy Fy Lúc này, mặt cắt dẻo hoàn toàn mô men uốn tương ứng định nghĩa mô men dẻo Mp Bất kỳ gia tăng tải trọng dẫn đến tăng biến dạng mà không làm tăng sức kháng uốn Giới hạn mô men thấy biểu đồ mơ men-độ cong lý tưởng hình 2.10 Độ cong xác định mức độ thay đổi biến dạng hay đơn giản độ nghiêng biểu đồ biến dạng Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 51 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 2.10 – Quan hệ ứng suất biến dạng trên mặt cắt thẳng góc chịu uốn.  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 52 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 2.11 ‐ Ứng xử mơmen độ cong được lý tưởng hố.  II.3.2 Mơmen chảy mơmen dẻo II.3.2.1 Khái niện mômen chảy My Khái niệm: Mômen chảy My mômen gây chảy biên mặt cắt dầm thép Vì mặt cắt ngang ứng xử đàn hồi có chảy đầy tiên nên cộng tác dụng mơ men có giá trị Do đó, My tổng mômen tác dụng riêng biệt mặt cắt thép , mặt cắt liên hợp ngắn hạn mặt cắt liên hợp dài hạn Cách xác định: Ba trạng thái tải trọng mặt cắt liên hợp biểu diễn cho vùng chịu mơmen dương hình Mơmen tải trọng thường xun có hệ số mặt cắt thép trước bê tông đạt 75% cuờng độ chịu nén 28 ngày 28 ngày MD1 chịu mơ đun mặt cắt (của mặt cắt) không liên hợp SNC Mô men tải trọng thường xuyên có hệ số khác (lớp phủ bề mặt, bê tông lan can) MD2 chịu mô đun mặt cắt liên hợp dài hạn SLT Mô men bổ sung cần thiết để gây chảy biên thép MAD Mơ men hoạt tải có hệ số chịu mô đun mặt cắt liên hợp ngắn hạn SLT mơ men MAD suy từ công thức: FY = MD1/SNC + MD2/SLT + MAD/SST Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 53 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Và mơmen chảy tính bằng: My = MD1 + MD2 + MAD II.3.2.2 Khái niệm mômen dẻo Mô men dẻo MP tổng mô men lực dẻo trục trung hoà dẻo Việc xác định Mp làm rõ tốt qua ví dụ Các tính tốn giả thiết rằng, ổn định tổng thể cục không xảy để phát triển lực dẻo Cách xác định mô men dẻo Việc xác định MP thực thơng qua tốn nhỏ sau: Cho mặt cắt chữ I với kích thước hình vẽ, Fy = 345Mpa Hình 2.12 – Mặt cắt ngang.  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 54 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Mô men dẻo tính: Khoảng cách từ trục dẻo đến biên dưới: = 6215702160 Nmm II.3.3 Tính tốn phân phối mơ men dầm thép Giả sử xét toán dầm thép liên tục chịu tác dụng tải trọng phân bố đều.ta so sánh hai trường hợp tải trọng tác dụng lên dầm thép theo hai trường hợp phân tích đàn hồi phân tích dẻo để kết luận trường hợp dầm thép chịu tải trọng lớn Hình 2.13 – Sơ đồ tải trọng tính tốn.  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 55 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Ta có biểu đồ mơmen trường hợp phân tích đàn hồi thơng thường Hình 2.14 – Biểu đồ mơ men.  Ta có Trường hợp 1: Theo phương pháp phân tích đàn hồi Ta có Trong : y  1532.5(15 x300)  775(10 x1500)  12.5(25 x 400)  632.076mm   15 x300  10 x1500  25 x 400 Mơ men qn tính trục trung hịa: 1 300*153  400*153  10*15003  300*15*(1532.5  632.076)  12 12 12 10*1500*(775  632.076)  25* 400*(12.5  632.076)  1.067 *1010 mm I Tải trọng lớn theo phân tích đàn hồi tính gây chảy dẻo mặt cắt có mơ men lớn 345  8q 632.076  q  723, 6897 *106 N / mm 1.067 *1010 Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 56 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Trường hợp 2: Theo phương pháp phân phối mơ men Theo phân tích đàn dẻo khớp dẻo hình thành Khi vị trí có khớp dẻo có mơ men tập trung mô men dẻo Mp mặt cắt, nên ta có: M p  M max  8q  6215702160  8q  q  776.963 N / mm →Vậy theo phương pháp đàn dẻo chịu tải trọng lớn so với phương pháp đàn hồi Nhận xét: Qua phân tích ta thấy sử dụng phương pháp đàn dẻo để phân tích cho kết cấu dầm thép liên tục sức kháng tải trọng lớn so với phân tích phương pháp đàn hồi kết cấu Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 57 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên CHƯƠNG III: SỬ DỤNG PHẦN MỀM MIDAS TÍNH TỐN PHÂN PHỐI LẠI MOMEN III.1 TÍNH TỐN DẦM THÉP LIÊN TỤC BA NHỊP III.1.1 Số liệu đầu vào + Sơ đồ nhịp: Tổng chiều dài cầu 80m chia thành nhịp: 25+ 30 + 25 Hình 3.1 – Sơ đồ dầm thép 3 nhịp liên tục theo phân tích đàn hồi.  Hình 3.2 – Sơ đồ dầm thép 3 nhịp liên tục theo phân tích dẻo.  + Cấu tạo mặt cắt ngang Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 58 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 3.3 – Cấu tạo mặt cắt ngang dầm thép.  + Vật liệu: Thép dung vật liêu ASTM 250 có cường độ chịu kéo Fy = 250 Mpa III.1.2 Mơ hình hóa phần mềm midas Sử dụng phần mềm midas 7.0.1 mơ hình hóa phần tử chiều bậc cao ta có kết sau: Hình 3.4 – Mơ hình hóa dầm thép trong midas.  III.1.3 Kết tính Hình 3.5‐ Biểu đồ mơ men theo phân tích đàn hồi.  Hình 3.6 ‐ Biểu đồ mơ men theo phân tích dẻo.  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 59 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên III.1.4 Nhận xét - Qua tính tốn ta thấy theo phân tích đàn hồi mơ men âm mơ men dương mà mặt cắt đạt ( thớ đạt giới hạn chảy) nhỏ xét đến phân phối mô men - Tải trọng mà kết cấu chịu thêm lớn khoảng 25% so với phân tích đàn hồi, vật liệu dùng - Trong tốn chưa xét đến tượng ổn định cục tổng thể mà xét đơn mặt cắt chữ I thép III.2 TÍNH TỐN PHÂN PHỐI MƠ MEN DẦM BTC DỰ ỨNG LỰC DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TỪ BIẾN III.2.1 Các số liệu đầu vào + Sơ đồ nhịp: Xét dầm BTCT dự ứng lực nhịp: 60 + 90 + 60 thi công theo phương pháp đúc hẫng Hình 3.7 – Sơ đồ nhịp.  + Vật liệu: Bê tơng sử dụng có cường độ chịu nén f’c = 40 Mpa Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 60 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 3.8 – Mặt cắt ngang tại đỉnh trụ.  Hình 3.9 – Mặt cắt ngang tại giữa nhịp.  III.2.2 Mơ hình hóa midas Hình 4.10 – Mơ hình hóa cầu đúc hẫng.  III.2.3 Kết tính tốn Hình 4.11‐ Biểu đồ mơ men trước hợp long.  Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 61 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Hình 4.12 ‐ Biểu đồ mơ men sau thi cơng xong.  Hình 4.12 ‐ Biểu đồ mơ men sau 30 năm xét ảnh hưởng từ biến.  III.2.4 Nhận xét kết - Xét đến ảnh hưởng tứ biến làm cho mô men âm mô men dương giảm so với giai đoạn vừa thi công xong - Ngồi ảnh hưởng theo hướng có lợi giảm nội lực mặt cắt không nhiều Nhưng ngược lại làm tăng biến dạng cho kết cấu III.3 KẾT LUẬN Sự phân phối lại mô men âm mô men dương xảy kết cấu siêu tĩnh không xảy đối kết cấu tĩnh định Vì kết cấu tĩnh định khớp dẻo hình thành hệ trở thành hệ biến hình khơng khả làm việc Mức độ phân phối mơ men phụ thuộc vào việc khớp dẻo có hình thành hay khơng Theo tiêu chuẩn tiên tiến hành mức độ phân phối mô men không vượt 20% xem xét với hàm lượng cốt thép chịu nén Kết cấu thép hình thành khớp dẻo rõ ràng kết cấu bê tơng Vì vật liệu có miền đàn hồi rõ ràng Khi tính tốn ln giả sử vật liệu đàn dẻo lý tưởng Đối cầu BTCT dự ứng lực thi công phân đoạn, phân phối mô men từ biến làm giảm mô men lại tăng biến dạng cho kết cấu Theo phương pháp phân phối lại mô men tiếc kiệm vật liệu tăng cường khả chịu lực lớn so phân tích đàn hồi Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 62 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên III.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Mở rộng loại kết cấu khung, vòm … sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích Nghiên cứu loại vật liệu khác Xem xét tính tốn kết cấu thép liên hợp xem xét tượng ổn định Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mô men Trang - 63 Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ giao thông vận tải (2005), “ Tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05”, NXB GTVT, Hà Nội Bộ môn kết cấu – Trường đai học giao thông vận tải (2004), “ Bài giảng kết cấu thép” Bộ môn sức bền vật liệu – Trường đại học giao thông vận tải (2010), “ Bài giảng học vật rắn biến dạng” Lê Đình Tâm (2004), “ Cầu thép đường ô tô”, NXB xây dựng, Hà Nội Nguyễn Viết Trung (2001), “ Cầu bê tông cốt thép”, NXB GTVT, Hà Nội Three – Span Continous Straight Composite I Girder by Michael A Grubb, P.E and Robert E Schmidt, E.I.T Structural Analysis III Moment Distribution by Dr Colin Capari Moment Distribution – The Real Explanation, And why It Works by Professor Louie L.Yaw Nghiên cứu phương pháp tính tốn phân phối lại mơ men Trang - 64