Hướng dẫn sử dụng KCW2005-chuơng 2 docx

6 Chơng II : Các quy ớc cơ bản Hệ Toạ Độ Hệ toạ độ sử dụng là hệ toạ độ Đề các X-Y-Z. Đây là hệ toạ độ vuông góc theo quy tắc bàn tay phải. Hệ toạ độ tổng thể đợc sử dụng để xác định toạ độ của các nút và bậc tự do của nút. Hệ toạ độ địa phơng đợc gắn vào mỗi phần tử, đợc dùng để xác định hớng của phần tử trong không gian. Hệ Toạ Độ Tổng Thể Và Bậc Tự Do Hệ toạ độ địa phơng phần tử thanh Thanh Có Trục x Địa Phơng Không Song Song Với Trục Y Tổng Thể 7 Thanh Có Trục x Địa Phơng Song Song Với Trục Y Tổng Thể Hệ toạ độ địa phơng phần tử tấm Hệ Toạ Độ Địa Phơng Của Phần Tử Tấm Tam Giác Và Phần Tử Tấm Tứ Giác Nút Kết cấu đợc mô hình hoá bởi các phần tử hữu hạn và các phần tử hữu hạn này liên kết với nhau bởi các điểm nút. Mỗi nút đợc đánh số thứ tự bất kỳ và giá trị nhỏ nhất là 1. Vị trí của nút trong không gian là ba toạ độ x, y, z đợc gắn vào hệ toạ độ tổng thể. Mỗi nút có 6 bậc tự do bao gồm 3 thành phần chyển vị thẳng UX, UY, UZ và 3 thành phần chuyển vị xoay RX, RY, RZ. Đối với mỗi dạng kết cấu khác nhau thì số bậc tự do của mỗi nút có thể nhỏ hơn 6. 8 Dữ liệu nút Gối tựa cứng và gối tựa đàn hồi. Khối lợng tập trung. Hệ số tải trọng tập trung. Cản nhớt tại nút Tải trọng nút Tải trọng tập trung. Chuyển vị cỡng bức gối tựa. Tải trọng áp lực Kết quả tính toán Chuyển vị nút Phản lực gối tựa Gối tựa cứng : Các nút đợc liên kết cứng với biên là các nút có một số thành phần chuyển vị nào đó bằng không đợc biết trớc (hay còn gọi là bị khoá). Với các thành phần bị khoá khác nhau, có các liên kết cứng khác nhau nh ngàm, khớp cố định, khớp di động v.v Gối tựa đàn hồi : Gối tựa đàn hồi là gối tựa mà trong đó các nút liên kết đàn hồi với biên theo các thành phần chuyển vị tơng ứng. Nếu theo một thành phần chuyển vị nào đó mà một nút có cả liên kết cứng và liên kết đàn hồi thì liên kết đàn hồi bị bỏ qua. Gối tựa đàn hồi có thể là tuyến tính, phi tuyến hình học (có khoảng hở) và phi tuyến vật liệu (đàn hồi dẻo lý tởng). f d f max f min k 1 k g h k Gối tựa đàn hồi phi tuyến Các đặc trng của gối đàn hồi : k : độ cứng fmax : cờng độ chịu kéo fmin : cờng độ chịu nén (lấy dấu âm) h : khoảng hở nén g : khoảng hở kéo 9 Khối lợng tập trung Đợc sử dụng trong bài toán phân tích dao động riêng và dao động cỡng bức gồm 6 thành phần (MFX, MFY,MFZ, MMX, MMY, MMZ). Hệ số tải trọng tập trung tại nút Đợc sử dụng trong bài toán phân tích ổn định. Các tải trọng đợc đặt tại nút dới dạng hệ số gồm có 6 thành phần (PFX, PFY, PFZ, PMX, PMY, PMZ). Ví dụ nh hình vẽ nếu tải trọng tới hạn chung cho cả hệ là P th thì tải trọng tới hạn tại nút là P th và P th . , là giá trị của một trong 6 thành phần trên. Cản nhớt tại nút Đợc sử dụng trong bài toán phân tích dao động cỡng bức gồm 6 thành phần (CFX, CFY, CFZ, CMX, CMY, CMZ). Cản nhớt tập trung tại nút 1 c f v c Tải trọng tập trung Hớng của tải trọng tập trung 10 Chuyển vị cỡng bức gối tựa Chỉ áp dụng cho những nút có điều kiện biên là gối tựa cứng hoặc gối tựa đàn hồi. Chuyển vị cỡng bức của một nút là chuyển vị biết trớc gồm có 6 thành phần (UX, UY, UZ, RX, RY, RZ). Góc xoay có đơn vị là radian. Tải trọng áp lực Tải trọng áp lực tại nút là tải trọng đợc lấy theo áp lực nút (xem phần hàm số áp lực) theo công thức sau : F=n.a.p Trong đó : n : hệ số; a : diện nhận tải của nút; p : áp lực tại nút Hớng của áp lực nút phụ thuộc vào dấu của n và p. Trong đó p đợc tính từ hàm số áp lực có thể nhận dấu + hoặc Giá trị n.a đợc nhập vào cũng có thể nhận dấu dơng và âm. F có dấu dơng nếu hớng cùng chiều với trục tổng thể và ngợc lại. Có 3 thành phần tải trọng áp lực tại nút (FX, FY, FZ). Kết quả chuyển vị nút Gồm có 6 thành phần chuyển vị UX, UY, UZ, RX, RY, RZ có dấu + nếu cùng chiều với trục tổng thể và ngợc lại. Kết quả phản lực gối tựa Gồm có 6 thành phần phản lực FX, FY, FZ, MX, MY, MZ có dấu + nếu cùng chiều với trục tổng thể và ngợc lại. Phần Tử Thanh Phần tử thanh đợc dùng để mô hình hoá kết cấu khung, dàn hai chiều hoặc ba chiều. Phần tử thanh đợc xác định bởi nút ở hai đầu thanh, có tiết diện không thay đổi từ đầu thanh đến cuối thanh. Đặc trng hình học và vật liệu Tiết diện Vật liệu Hệ Toạ Độ Địa Phơng Phần tử thanh đặc biệt Thanh giải phóng liên kết Thanh lệch tâm Thanh trên nền đàn hồi Tải trọng Tải trọng phân bố tập trung Tải trọng bản thân Tải trọng nhiệt Tải trọng áp lực 11 Kết quả tính toán Nội lực Chuyển vị Vật Liệu Vật liệu phần tử thanh hoặc phần tử tấm có những đặc trng sau : E : Mô đun đàn hồi. P : Hệ số Poission. W : Trọng lợng riêng. M : Khối lợng riêng. T : Hệ số giãn nở nhiệt. Mô đun đàn hồi và hệ số Poission luôn khác không. Giá trị hệ số Poission trong khoảng từ 0.2 đến 0.5. Trọng lợng riêng vật liệu dùng để tính tải trọng bản thân. Khối lợng riêng đợc dùng để tính toán ma trận khối lợng trong phân tích dao động riêng. Hệ số giãn nở nhiệt đợc sử dụng để tính toán tải trọng nhiệt. Tiết Diện Phần Tử Thanh Phần tử thanh có các loại tiết diện sau: REC TEE I Z YY Z Y Z BOX Z Y Y ZZ Y ZDZD Y D ZD Y D ZB YB ZD Y D ZB YB YD ZD Y D YB ITEE PIPE ZB YB ZD Y Z CIR USER YB OD ID D ZB Y D ZB ZD Y D Z Y YB YB C Y D ZD YB 2C ZB Z Y YB ZD ZB D Y D YB ZDZDZD YB L 2L ZB Z Y Y D YB ZBZB D Y Z YB Y D ZD YB Z ZB Z Y YB ZB 12 Ngoài ra chơng trình còn cho phép lấy các loại tiết diện có sẵn trong th viện. Tiết diện chia làm hai loại: -Loại thứ nhất là tiết diện định hình mà các đặc trng hình học giống nh tiết diện loại USER bao gồm : Diện tích mặt cắt ngang AX Mômen quán tính xoắn IX Mômen quán tính uốn IY, IZ Diện tích cắt AY, AZ Mô men kháng uốn WY và WZ -Loại thứ hai là tiết diện dạng: REC, TEE, I, BOX, ITEE, PIPE, CIR, C, 2C, L, 2L, Z. Hệ Toạ Độ Địa Phơng Phần Tử Thanh Hệ toạ độ địa phơng là một đặc trng quan trọng của phần tử thanh không gian. Hệ toạ độ địa phơng của phần tử thanh đợc xác định thông qua tham số góc Bê Ta. Đơn vị tính của tham số góc Bê Ta là độ. KCW quy định hệ toạ độ địa phơng nh sau Trục x địa phơng luôn hớng từ nút đầu đến nút cuối của phần tử thanh. Trục y và trục z địa phơng đợc xác định theo hai trờng hợp Trờng hợp 1 : Trục x địa phơng không song song với trục Y tổng thể, góc Bê Ta là góc hợp bởi đờng thẳng song song với mặt phẳng ZX và mặt phẳng zx. Góc Bê Ta dơng khi đờng thẳng song song với mặt phẳng ZX quay ngợc chiều kim đồng hồ tới mặt phẳng zx khi nhìn từ phía chiều dơng trục x. Trục x đợc coi là song song với trục Y khi cosin góc hợp bởi trục x và trục Y <=0.000001. Trờng hợp 2 : Trục x địa phơng không song song với trục Y tổng thể, góc Bê Ta là góc hợp bởi trục Z tổng thể và trục z địa phơng. Góc Bê Ta có giá trị dơng khi nhìn từ chiều dơng trục x, trục Z quay ngợc chiều kim đồng hồ đến trùng với trục z Thanh Có Trục x Địa Phơng Không Song Song Với Trục Y Tổng Thể 13 Thanh Có Trục x Địa Phơng Song Song Với Trục Y Tổng Thể Thanh Giải Phóng Liên Kết Phần tử thanh giải phóng liên kết đợc sử dụng để mô hình hoá kết cấu dạng thanh có liên kết khớp hoặc có liên kết mềm tuyến tính. Kết cấu dàn là một dạng kết cấu thanh có giải phóng liên kết. Phần tử thanh có thể giải phóng liên kết bất kỳ ở hai đầu bao gồm: FXI, FYI, FZI, MXI, MYI, MZI, MXI, FXJ, FYJ, FZJ, MXJ, MYJ, MZJ. Khi sử dụng phần tử thanh giải phóng liên kết có thể xảy ra trờng hợp thanh biến hình ở các dạng sau đây: Các Dạng Giải Phóng Liên Kết Biến Hình (Không sử dụng) Liên kết mềm tuyến tính cũng là một dạng giải phóng liên kết, liên kết khớp lý tởng đợc thay thê bằng liên kết đàn hồi có độ cứng khác 0. Các liên kết mềm không có kích thớc, trọng lợng, khối lợng. Các liên kết mềm đợc mô tả bởi các lò xo bao gồm các thành phần 14 Các Thành Phần Liên Kết Mềm Đơn vị độ cứng của các liên kết mềm là (Lực / Chuyển vị) nh (T/m) hoặc (T/Rad) .v.v Thanh Lệch Tâm KCW sử dụng phần tử thanh lệch tâm để mô hình hoá kết cấu gồm dầm và cột có trục trọng tâm lệch nhau và các vùng cứng tại vị trí liên kết giữa dầm và cột. Đoạn lệch tâm có độ cứng bằng và đợc xác định bởi 6 toạ độ (xem hình vẽ). Mô Hình Tính Tổng Quát 15 Chuyển Từ Sơ Đồ Thực Tế Về Mô Hình Tính Giá trị độ lệch tâm theo phơng Y và Z lấy theo hệ toạ độ lệch XYZ. Giá trị độ lệch tâm theo phơng X lấy bằng hiệu toạ độ theo trục X của nút trọng tâm và nút lệch tâm. Thanh Trên Nền Đàn Hồi Mô hình nền đợc sử dụng là mô hình nền cục bộ Winkle. Các liên kết đàn hồi bao gồm liên kết dọc trục, liên kết xoắn và uốn. Dữ liệu về thanh trên nền đàn hồi bao gồm 4 thành độ cứng của nền KFX, KMX, KFY, KFZ và 4 thành phần chiều rộng tiếp xúc của thanh và nền WFX, WMX,WFY, WFZ. [...]... do ngời sử dụng chỉ ra Trong trờng hợp tại vị trí mặt cắt xuất nội lực có lực hoặc mô men tập trung thì mặt cắt đó nằm ở bên phải vị trí của lực hoặc mô men tập trung Quy ớc dấu của nội lực phần tử thanh Chuyển vị Chuyển vị phần tử thanh lấy theo hệ toạ độ địa phơng với trục x là trục trọng tâm Mặt cắt xuất kết quả chuyển vị trên thanh có thể tại hai đầu thanh hoặc tại vị trí bất kỳ do ngời sử dụng chỉ... biến Tấm uốn chứa các thành phần độ cứng xoay trong mặt phẳng tấm và thành phần độ cứng theo phơng pháp tuyến với mặt phẳng tấm Phần tử tấm uốn sử dụng mô hình tấm không tơng thích không kể đến ảnh hởng của biến dạng trợt Phần tử tấm tứ giác suy biến không sử dụng đợc có dạng nh sau : Đặc trng hình học và vật liệu Vật liệu Chiều dày Hệ toạ độ địa phơng Tải trọng Tải trọng phân bố đều Tải trọng bản thân... tự tính toán Khi nhập giá trị tải trọng áp lực cho nút, phần tử thanh và phần tử tấm, cần đa vào hệ số n hệ số khí động c 21 Hàm thời gian Hàm thời gian đợc sử dụng để phân tích dao động cỡng bức Hàm thời gian có thể là hàm lực hoặc hàm gia tốc Tải trọng theo hàm thời gian tác dụng vào nút đợc tính toán dựa trên hàm thời gian Nếu hàm thời gian là hàm lực : giá trị tải trọng theo hàm thời gian là :... số áp lực là hàm số đợc sử dụng để tính toán giá trị áp lực tại nút Có hai dạng hàm số áp lực là hàm số áp lực thông thờng và hàm số áp lực gió Hàm số áp lực thông thờng : Giá trị áp lực tại một nút là : V=A.X+B.Y+C.Z+D Trong đó A, B, C, D xác định theo điều kiện biên X, Y, Z là toạ độ của các nút Hàm số áp lực gió : Giá trị áp lực gió tại một nút lấy theo công thức của TCVN2737-1995 : V=k.W0 Trong... Phụ thuộc : Chỉ áp dụng cho tải trọng là Hoạt tải và Hoạt tải xung khắc Tải trọng phụ thuộc có thể phụ thuộc vào sự có mặt trong tổ hợp của một hoặc nhiều trờng hợp tải trọng độc lập Nội lực đợc tổ hợp theo tiêu chuẩn Việt Nam bao gồm tổ hợp tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản 1 là tổ hợp của các trờng hợp tĩnh tải với một trờng hợp hoạt tải nguy hiểm nhất Tổ hợp cơ bản 2 là tổ hợp của các... trọng bản thân Tải trọng nhiệt Tải trọng áp lực Chiều Dày Phần Tử Tấm Phần tử tấm có chiều dày không thay đổi Chiều dày của tấm căng phẳng và chiều dày của tấm uốn là nh nhau Chiều dày phần tử tấm đợc sử dụng để xác định ma trận độ cứng, ma trận khối lợng và tải trọng bản thân Hệ Toạ Độ Địa Phơng Phần Tử Tấm Phần tử tấm có hai hệ toạ độ địa phơng Hệ toạ độ địa phơng thứ nhất xyz đợc dùng để thiết lập... và các thành phần nội lực tơng ứng Fzmin và các thành phần nội lực tơng ứng Mxmin và các thành phần nội lực tơng ứng Mymin và các thành phần nội lực tơng ứng Mzmin và các thành phần nội lực tơng ứng 22 Thiết Kế Cấu Kiện B.T.C.T Cấu kiện bê tông cốt thép dầm, cột đợc tính toán theo T.C.V.N 5574-91 Diện tích cốt thép dọc và cốt thép đai đợc tính toán cho tất cả các kiểu tổ hợp Cốt thép dọc và cốt thép... sau Khi thay đổi hớng trục z và trục x Xác định trục x theo tham số góc Bê Ta hoặc véc tơ Vn và trục z ban đầu Đổi hớng trục z Đổi hớng trục x Tính véc tơ Vy=Vz.Vx Tải trọng phân bố đều Tải trọng tác dụng lên phần tử tấm là lực phân bố đều có hớng lấy theo hệ toạ độ địa phơng hoặc hệ toạ độ tổng thể Tải trọng bản thân Tải trọng bản thân đợc quy về tải trọng phân bố đều trên toàn phần tử Tải trọng bản... tĩnh tải với một trờng hợp hoạt tải nguy hiểm nhất Tổ hợp cơ bản 2 là tổ hợp của các trờng hợp tĩnh tải với các trờng hợp hoạt tải nguy hiểm nhất và một trờng hợp tải xung khắc Mỗi kiểu tổ hợp gồm có 12 thành phần nội lực tổ hợp : Fxmax và các thành phần nội lực tơng ứng Fymax và các thành phần nội lực tơng ứng Fzmax và các thành phần nội lực tơng ứng Mxmax và các thành phần nội lực tơng ứng Mymax và... tổng thể và có giá trị W=n.th.w Trong đó W : Giá trị tải trọng bản thân n : Hệ số tải trọng bản thân theo mỗi phơng của hệ toạ độ tổng thể th : Chiều dày phần tử tấm w : Trọng lợng riêng của vật liệu 20 Tải trọng nhiệt phần tử tấm Tải trọng nhiệt phần tử tấm có hai giá trị : Giá trị thứ nhất là độ tăng nhiệt độ tại mặt phẳng trung hoà của tấm, giá trị thứ hai là biến thiên nhiệt độ theo trục địa phơng . quy ớc cơ bản Hệ Toạ Độ Hệ toạ độ sử dụng là hệ toạ độ Đề các X-Y-Z. Đây là hệ toạ độ vuông góc theo quy tắc bàn tay phải. Hệ toạ độ tổng thể đợc sử dụng để xác định toạ độ của các nút và. tập trung Đợc sử dụng trong bài toán phân tích dao động riêng và dao động cỡng bức gồm 6 thành phần (MFX, MFY,MFZ, MMX, MMY, MMZ). Hệ số tải trọng tập trung tại nút Đợc sử dụng trong bài. MZJ. Khi sử dụng phần tử thanh giải phóng liên kết có thể xảy ra trờng hợp thanh biến hình ở các dạng sau đây: Các Dạng Giải Phóng Liên Kết Biến Hình (Không sử dụng)