Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu part 3 pdf

Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 23 • Với các kết cấu không có trong kết cấu mẫu của SAP2000 thì phải khai báo các bậc tự do có thể của toàn kết cấu trong các tham số của Degree of Freedom. Một số loại kết cấu có sẵn: o Dàn phẳng: chỉ chuyển vị theo Ux và Uz o Tấm phẳng: Uz, Rx, Ry o Phẩn tử Asolid: Ux và Uz; Solid: Ux, Uy và Uz. 3.2.2. Thực hiện tính toán: Analyse → Set Analysis Case to Run Để thực hiện tính toán, vào Analyse → Set Analysis Case to Run để lựa chọn các trường hợp cần tính có khai báo và hiện trong Action (Run) sau đó nhấn Run Now. Các loại phân tích: • Phân tích tĩnh: chỉ chịu tải trọng tĩnh • Tính dao động riêng: khai báo Mode Shape • Phân tích P- Delta: bài toán ổn định (chọn P - Delta) • Phân tích dao động: o Tải trọng điều hoà (Harmonic steady - state) o Phân tích phổ phản ứng (Response Spectrum) tải trọng có gia tốc nề n o Phân tích theo hàm thời gian ( Time History) : tuyến tính, phi tuyến • Phân tích với tải trọng di động: bài toán cầu (Moving Load) • Các kiểu phân tích được thực hiện một lần có thể in riêng hoặc tổ hợp với nhau. * Bài toán dao động riêng (Dynamic Analysis) T: chu kỳ dao động, f: tần số ; T = 1/f. Phân tích Eigenvector Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 24 • Gán khối lượng tập trung (xem lại đơn vị khi tính theo phương pháp Eiggen thì khối lượng m = P/g) • Khối lượng của các phần tử không phải tính, SAP2000 tự quy đổi • Khối lượng còn lại tính quy đổi về nút (thường tính khối lượng của cả tầng rồi chia cho số nút chính tại vị trí có cột, lõi). • Chỉ tính khối lượng của tĩnh tải và hoạt tải dài hạn. • Ch ỉ nhập khối lượng gây lực quán tính → Menu Assign → Masses → Direction 1, 2 (bỏ phương 3 và không nhập mô men quán tính). • Để tìm các dạng dao động theo Eigenvector, cần xác định các thông số sau: o Số dao động cần tính (Number of Mode): n (→= 10) o Shift: (Center) = 0 o Cut: giá trị tần số giới hạn (Radius) bằng 0 hoặc bằng fL khi tính gió động o Tol: giá trị hội tụ (Tolerance) Số dạng dao động giới hạn bởi đồng thời 3 đi ều kiện: n, shift, cut; ⏐f- shift⏐<= cut 3.2.2. Xem kết quả Kết quả của SAP2000 có thể xem bằng đồ hoạ (các biểu đồ, hình vẽ) hoặc qua các bảng chứa dữ liệu theo dạng text hoặc cấu trúc dựa trên các cơ sở dữ liệu của Excel, Ascess. Để xem kết quả thường thao tác một trong số phần sau: • Chọn 1- 4 cửa sổ hiện: Option Window • Chọn các đối tượ ng muốn xem kết quả (thông thường là cả kết cấu). • Chọn thành phần dữ liệu vào (các khai báo mô hình) hoặc kết quả đã tính (chuyển vị, nội lực…) muốn hiện • Các loại tệp tin: dữ liệu đầu vào: *.sdb, *.$2k kết quả: *.out, *.text, *.xls, *. Mdb 3.2.3. Đồ hoạ (Display) 3.2.3.1. Xem các đại lượng đưa vào a/ Xem sơ đồ hình học: Display → Underformation Shape Xem cho từng trường hợp và từng loại t ải trọng trên nút hoặc trên phần tử (có thể hiện cả giá trị). b/ Xem sơ đồ tải trọng: Display → Show Load Assign Hiện các sơ đồ tải trọng mục đích kỹ thuật lại các trường hợp tải đã gán. Có thể hiện: • Hiện cho từng trường hợp tải trọng (chọn Load name) • Từng loại tải trọng: (Load Type) Joint, Frame, Area, Solid, Link… • Hiện hình dạng và giá trị (Value): có thể hiện tải trọng nút cùng tải trọng trên phần tử • Hệ toạ độ khi hiện (Coordinate Sys) c/Xem các đại lượng đã gán cho kết cấu: Display → Show Misc Assign d/ Phân bố Lane trong bài toán cầu: Display → Show Lane. 3.2.3.2. Hiện các kết quả tính a/ Hiện các biểu đồ chuyển vị: Display → Show Deformed Shape • Chọn trường hợp, tổ hợp muốn hiện: Case/ Combo • Chọn tỷ lệ hiệ n: Scaling • Chọn kiểu hiện Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 25 o Wire: hiện sơ đồ kết cấu mờ và dạng chuyển vị. o Cubic: chỉ hiện dạng chuyển vị b/ Hiện các biểu đồ nội lực: Display → Show Force/Stress • Chọn trường hợp- tổ hợp (Case/Combo) • Chon đối tượng hiện: o + Joint: Reaction – Spring o + Frame/Cable: 6 thành phần nội lực: Axial – Shear – Moment o + Shell, Plane • Scaling: chọn tỷ lệ • Option: Fill – tô màu; Show Value - hiển thị giá tr ị. c/ Hiện các biểu đồ: Display → Virtual Work Diagrame d/ Hiện các hàm: Spec – Time e/ Xem các đường ảnh hưởng: Display → Show Influence Lines f/ In các biểu đồ • In trực tiếp: o + Hiện biểu đồ cần in trên màn hình o + Lựa chọn một số thuộc tính:  Option → References → Dimeonsion: Line Thickness  Font Size Option → Color → Device o + Cài đặt tham số in: File → Print Setup for Graphics: Cỡ giấy, máy in, khổ giấy… o + Nhấn File → Graphics o + Có thể diều chỉnh nét vẽ trong các Graphics qua Option → References → Line Thickness: nét vẽ khi in ra (hoặc Screen Thickness: nét vẽ hiện trên màn hình). • Xuất trực tiếp hình vẽ (toàn bộ) của SAP2000 sang các file ảnh: o Hiện biểu đồ muốn hiện trên mô hình o Nhấn Print Screen o Mở chương trình đồ hoạ (Paint): nhấn Paste. Sau đó có thể cắt, dán theo ý muốn. g/ Xem và in kết quả trên file text: xem thêm trong phần “ cấu trúc bảng của SAP2000" • Giớ i thiệu về các thành phần nội lực của phần tử thanh P,V11, V22, M22, M33, T… Các kết quả thu được sẽ được lưu trong file *.out hoặc một số file dạng văn bản hoặc database. • File → Print Output Table: có thể in theo dạng Text, Excel, hoặc đưa ra file • Xuất sang các cơ sở dữ liệu khác: exl, mdb có thể tạo ra nhiều tiện ích cho tính tổ hợp và tính thép sau này 3.3.2. Cấu trúc bảng trong SAP2000 3.3.2.1. Khái niệm chung • Tất cả các d ữ liệu của SAP2000 có thể dùng giao diện đồ hoạ hoặc truy nhập đến các dữ liệu đặt trong bảng • Các bảng được tổ chức thành tập hợp bảng, mỗi bảng có tên riêng và tên của các trường là các cột. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 26 • Các dữ liệu trong bảng có thể là một trong 3 loại (class) dữ liệu để khai báo sơ đồ kết cấu, dữ liệu của các kết quả phân tích và thiết kế. • Các dữ liệu bảng có thể xem, sửa đổi, xuất, nhập…từ chương trình này đến chương trình khác và ngược lại. Có thể hiển thị hay in theo nhiều dạng khác nhau 3.3.2.2. Các loại dữ liệu bảng: 3 loại. • Khai báo mô hình: trong đó gồm các bảng chứa dữ liệu của sơ đồ hình học, liên kết, tải trọng, các trường hợp phân tích, thiết kế…Display→ Show Model Define Tables. • Các kết quả phân tích gồm: nội lực, ứng suất, chuyển vị (võng), năng lượng…Dữ liệu này chỉ có sau khi đã chạy và thiết kế. kết quả có thể hiện, in, xuất (không sửa và nhập được). Khi hiện các dữ liệu có th ể cho hiện tất cả (Show All) hoặc hiện một số dạng mục (Some- Choose: với Output và Design) 3.3.2.3. Cách dùng dữ liệu bảng: SAP2000 đưa ra các bảng với 2 mục đích: a/ Định dạng để hiển thị, in ấn: • Cho hiện các bảng qua giao diện đồ hoạ người dùng trên màn hình để xem • Đưa vào các tệp để lưu trữ hoặc in, có thể thuộc một trong các dạng sau: o Các tệp v ăn bản của Word RTF (Rich Text Format) o Các tệp của Internet Expoler (HTML) o Dạng văn bản ASCII (Plain text) o Các tệp của Microsolf Excel (chỉ hiện trên màn hình) o Các tệp của Microsolf Acecss (chỉ hiện trên màn hình) c/ Dùng cho biến đổi: Các bảng dữ liệu có thể hiện trên mô hình đồ goạ, sau đó biến đổi (thêm, thay đổi, xoá, copy…) và cũng có thể xuất, nhập các tệp cơ sở dữ liệu bảng theo một trong các dạng: • D ạng văn bản ASCII (Plain text) • Các tệp của Microsolf Excel • Các tệp của Microsolf Acecss 3.3.2.4. Hiện dữ liệu bảng: Display → Show … • Trong khi làm việc với giao diên đồ hoạ của SAP2000, có thể cho hiện dữ liệu dưới dạng bảng. Từ Display menu có thể lựa chọn để hiện các thông tin của 1 trong 3 loại (class): sơ đồ kết cấu, các kết quả phân tích và thiết kế hoặc cả 3 loại này. • Có thể điều chỉnh các quá trình hiện và in • Chức năng File trong hộp thoại có thể thực hiện: o Xuất bảng hiện thời hoặc tất cả các bảng ra các cơ sở dữ liệu (File→Export) o Hiện bảng hiện thời hoặc tất cảc các bảng trên mô hình (File → Display) o Cất bảng hiện thời hoặc tất cả các bảng ra các cơ sở dữ liệu (File →Save) o Đưa thêm các bảng vào tập hợp bảng đã có (File →Add) o Tạo ra định dạng (Format) cho bảng mới (File →Apply) Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 27 o In các bảng theo định dạng Text (File →Print) o Xoá các bảng (File →Remove) 3.3.2.5. In dữ liệu bảng: File → Print Table Trước khi in ấn: • Có thể chọn các bảng muốn in cũng như phần kết cấu muốn hiện dữ liệu • Có thể in trực tiếp ra máy in đã cài đặt hoặc tạo ra các tệp sau đó mở bằng các phần mềm khác rồi in 3.4. MỘT SỐ PH ẦN NÂNG CAO 3.4.1. Tạo nhóm (Group) • Nhóm là một chức năng mới của SAP2000, cho phép người sư dụng đưa một số phần tử có cùng đặc điểm nào đó gộp lại với nhau và đặt một tên. Để khai báo nhóm có thể dùng 2 cách: o Khai báo tên của nhóm trong Define sau đó đánh dấu các phần tử của nhóm đó và gán cho tên nhóm đã có (Assign→Assign to Group) o Vừa khai báo tên nhóm, vừa gán các phần tử cho nhóm luôn: vào thẳng Assign → Group • Nhóm có th ể nằm trong nhau (trong G2 có thể có G1 và thêm một số phần tử khác) • Dùng nhóm trong nhiều trường hợp rất tiện lợi khi cần chọn hoặc loại bỏ một số phần tử và thao tác nhanh khi thiết lập sơ đồ kết cấu. • Sử dụng tên nhóm trong các thao tác lựa chọn để gán 3.4.2. Khai báo thanh có tiết diện thay đổi: Assign → Frame/Cable/Tendon → Frame Sections → Add Nonprimastic • Chỉ áp dụng cho phần tử thanh. Để khai báo, vào chức năng Add Nonprimastic (và phải có ít nhất 2 loại tiết diện đã khai báo). • Tiết diện thay đổi có thể biến đổi đều hoặc giật bậc. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 28 3.4.3. các cách biến đổi đối tượng – Edit • Lệnh Copy sao chép đối tượng thành một đối tượng mới di chuyển so với đối tượng cũ theo cả 3 phương (DX, DY, DZ). Các cách thực hiện: o Chọn nhóm đối tượng mẫu o Nhấn Edit → Copy o Nhấn Paste và đưa các giá trị di chuyển trong mục Change Coordinate by → OK • Lệnh Move có tác dụng với nút và phần tử: o Nếu chọn nút: các phần t ử dính với nút đều bị kéo theo đến vị trí mới, dạng và kỹ thuật của phần tử bị thay đổi. o Nếu chọn phần tử: lệnh có tác dụng tịnh tiến, kích thước của phần tử không bị thay đổi. Có thể chọn nhiều đối tượng trong lệnh cách thực hiện giống như lệnh Copy • Set Reshape Mode: thay đổi dạng của phần tử qua việc kéo lê các ph ần tử đến vị trí mới. • Replicate: (Linear, Mirror, Radial): o Đây là lệnh sao chép các đối tượng theo nhiều cách khác nhau, có thể lực chọn một số thuộc tính (Section, Release, Regid, Load…) trong quá trình xao chép hoặc sao chép tất cả các thuộc tính của đối tượng gốc. o Sau khi sao chép có thể giữ lại đối tượng gốc hoặc xoá đi (Delete Origin Objects). o Các bước thực hiện với lệnh này:  Chọn đối tượng gốc  Đưa vào các khoảng cách di chuyển theo các phương X, Y, Z (với lệnh Linear), hoặc khai báo trục quay (trục đối xứng) đối với lệnh Radial và Mirror.  Khai báo số đối tượng muốn tạo thêm (Number). o Với chức năng Radial:  Có thể chọn trục sẵn có làm trục quay hoặc khai báo trục quay mới qua hai điểm trong không gian (3D - Rotate), đưa vào toạ độ X, Y, Z của hai điểm này  Hoặc đưa vào một đ iểm để xác định trục quay trong mặt phẳng của hai trục kia (Ví dụ để quay quanh trục X, chọn Rotate axis (X)→ Coordinate Piont on YZ Plane).  Nên dùng chức năng tạo hệ toạ độ mới (trượt gốc toạ độ) để xác định trục quay trước khi dùng lệnh cho hiệu quả o Với Mirror: cũng có thể khai báo trục Miror qua hai điểm bất kì • Ghép thêm một kết cấu mới vào kết cấu đã có: Edit → Add to Modal from Temple 3.4.4. Tạo hệ toạ độ con: Define → Set Coordinate System/Gid Hệ toạ độ con giúp người dùng mềm dẻo trong quá trình thiết lập sơ đồ kết cấu. • Mỗi hệ toạ độ con có thể có tên, đơn vị, hệ lưới riêng. • Các tham số chuyển trục (Advance) là tính theo hệ toạ độ tổng thể chứ không theo hệ toạ độ hiện thời. • Có thể hiện k ết cấu trong từng hệ toạ độ con (đôi khi chỉ một phần của kết cấu được hiện) và chuyển giữa các hệ (ở ô Globle ấn khai báo đơn vị). Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 29 • Khi thiết lập sơ đồ kết cấu, các giá trị toạ độ là so với hệ toạ độ con đang sử dụng. 3.4.5. Một số khai báo khác (cùng cứng, hiệu ứng uốn dọc, ứng suất trước, ràng buộc chuyển vị…) * Ràng buộc chuyển vị (Constraint). • Một số thành phần chuyển vị của nút có chuyển vị bằng nhau, có thể khai báo ràng buộc (ví dụ sàng tuyệ t đối cứng của kết cấu nhà cao tầng, các điểm nối trên mặt cầu…). Khai báo ràng buộc dẫn tới giảm số ẩn số của phương trình và thời gian tính toán cũng như phản ánh đúng tính chất làm việc của công trình. • Có thể gán nhiều nhóm Costraint • Một nút có thể nằm ở nhiều nhóm Costraint • Khi tính toán nhà cao tầng có sàn tuyệt đối cứng hoặc bản mặt cầu bê tông, thườ ng gán Costraint. * Khai báo Diaphragm cho tấm cùng làm việc theo sơ đồ không gian- mặt sàn hoặc bản mặt cầu: • Dưới tiết diện của tải trọng ngang, độ cứng trong mặt phẳng của hệ lớn, biến dạng nhỏ. Theo mô hình này, 2 chuyển vị thẳng trong mặt phẳng sàn và một chuyển vị xoay của các nút trong mỗi mặt phẳng là bằng nhau, các thành phần khác có thể khác nhau. Để kết cấu làm việc đúng và giả m bớt phương trình tính toán, khai báo các ràng buộc này qua Constraint • Cách khai báo: o Chọn các nút trong cùng mặt phẳng: Vào Joint → Constraint → Add Diaphragm o Chọn phương pháp tuyến của mặt phẳng (thường là Z). • Chú ý: o Mỗi Diaphragm có hệ trục toạ độ riêng là 1,2,3 (trong đó trục 3 luôn vuông góc với mặt phẳng) o Chỉ được khai báo 1 Constraint cho mỗi mặt phẳng (không được chọn các nút trong các mặt phẳng khác nhau hoặc khai báo 2 lần…). Trong trường hợp này, chọ n Null và làm lại. o Có thể loại bỏ một số nút trong tập chọn bằng Remove. * Khai báo vùng cứng (Regid Zone - Offset): Khi các phần tử dầm, cột (hoặc các thanh) giao nhau tại một nút có kích thước lớn dẫn đến sự chồng lấp kích thước (kể đến nhiều lần). Nếu giá trị nhỏ thì không đáng kể, nhưng lớn sẽ làm cho kết quả tính không chính xác. Khai báo vùng cứng sẽ khắc phục được đi ều này (chiều dài tính toán giảm). Ngoài ra kết quả nội lực cho tại các mép của dầm (vị trí nguy hiểm) chứ không phải nơi giao nhau giữa các trục. * Hiệu ứng uốn dọc trong phần tử thanh P- Delta: • Đối với thanh có độ mảnh lớn, chịu lực nén và uốn sẽ xuất hiện các hiệu ứng uốn dọc P – Delta làm tăng độ võng của thanh, gây mất ổn định cục bộ hay tổ ng thể (Buckling). SAP2000 cho phép đặt trước một lực nén vào đầu của phần tử để tạo ra chuyển vị ban đầu (không phải tải trọng ngoài) được khai báo trong P – Delta. • Chỉ tính được nội lực do ảnh hưởng của P – Delta chứ không tính được P th . Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 30 • Có thể xác định lực ảnh hưởng P – Delta theo phương pháp trực tiếp (Assign → Frame/Cable → P-Delta Force). • P-Delta chỉ tính cho phần tử thanh khi thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép (cột), kết cấu thép và dây cáp (Cable) * Thanh chịu ứng suất trước (Prestress): • Trong SAP2000, ứng suất trước chỉ ứng dụng trong phần tử thanh và do các lực căng trước đặt lên một hay nhiều sợi cáp trong phần tử (t ải trọng này luôn nằm trong mặt phẳng 1-2 của phần tử). • Các dữ liệu khai báo cho tải trọng ứng suất trước: o Khai báo các vị trí đặt cáp di, dj,dc o Khai báo lực kéo t o Khai báo hệ số tính toán * Tải trọng nhiệt: là do chênh lệch nhiệt độ trong các bộ phận kết cấu, gây ra sự biến dạng nhiệt trong các phần tử ε = α.Δl (α: hệ số giãn nở vì nhiệt; Δl : độ chênh lệch nhiệt độ). 3.4.6. tải trọng phổ và tải trọng theo thời gian Tải trọng động là các tải trọng thay đổi theo thời gian, ví dụ tải trọng gió, sóng biển, tải trọng động đất, tải trọng của các xe di động trên cầu…Tất cả các tải trọng này đều có thể biểu diễn dưới dạng phương trình cân bằng động lực học có N ph ương trình vi phân bậc hai: M. Ü(t) + C. Ú(t) + K.U(t) = F(t) = Σf j g(t) j Trong đó: M: ma trận khối lượng C: ma trận cản K: ma trận độ cứng Ü(t), Ú(t), U(t) , F(t) : tương ứng là các véctơ gia tốc, vận tốc, chuyển vị nút và vectơ tải trọng ngoài thay đổi theo thời gian. Tất cảc các tải trọng thay đổi theo thời gian đều có thể biểu diễn bởi tổng các vectơ không gian f (độc lập với thời gian) và hàm thời gian g(t). * Khái niệm về bài toán động: dao động riêng, dao động cưỡ ng bức, tải trọng động * Để tính cho các bài toán chịu tải trọng động, trong SAP2000 ta trường hợp qua 2 bước: • Định nghĩa hàm và tải trọng: dạng và các tham số của hàm • Khai báo cách dùng tải trọng trong kết cấu: các tham số của hàm khi tham gia vào kết cấu * Tải trọng phổ • Định nghĩa hàm phổ, có thể bằng nhiều cách: (R.S. Function Definition) o Sử dụng một hàm đã có theo mặc định củ a SAP2000, ví dụ hàm UBC* o Gọi ra một số hàm phổ đã có từ trước và cất vào file với tên mới: Function from File (khai báo Function name và Function File). o khai báo một hàm phổ mới: Add New Function: đưa vào tên và các tham số hàm (thời gian và gia tốc theo dạng phổ). • Khai báo cho chương trình đưa hàm phổ vào tính toán: Respone Spectrum Case 3.4.7. Xuất các kết quả ra file DXF, Excel, MDB * Xuất từ SAP2000 sang DXF: Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 31 • File → Export → DXF → Open (chú ý nhấn vào file SAPDXF. DXF, nếu không có trong thư mục chứa SAP2000 thì phải tìm đúng thư mục chứa file này) sẽ mở một hộp thoại. • Thay đổi các tham số trong hộp thoại Frame → Frame, Joint → Joints… (có mặt trong kết cấu). • Khai báo tên và thư mục chứa tệp DXF sẽ tạo • Đối với cáchình vẽ 3D, sau khi đã mở AutoCAD, có thể cho hiện theo từng m ặt phẳng hoặc không gian qua việc lực chọn của Vpoint. Để viết chữ, chọn UCS cho mặt phẳng XY: UCS → X → 90° (đưa khung không gian về phẳng), hoặc UCS → ZA→ chọn hướng z đi xuống (↓), gốc 0,0. • Dạng DXF chỉ hiện sơ đồ hình học của kết cấu, các đối tượng chuyển về các lớp, có thể dùng AutoCAD để biến đổi. * Chuy ển từ SAP2000 sang MDB: Analyse → Option → Access Database file → gõ tên file. * Chuyển từ SAP2000 sang Text, hay cơ sở dữ liệu Excel, Access: • File → Print Table → Analysis Result (chọn kiểu xuất) • Enhanced Metal File là một dạng file vector có thể đọc được bằng nhiều chương trình đồ hoạ hoặc các công cụ văn phòng như World (có đuôi *.emf). * Nhập từ DFX sang SAP2000: • File → Import → DXF → Open → khai báo tên muốn nhập • Hiện hộ p thoại: chọn trục Global up (Z); khai báo đơn vị. • khai báo các lớp Joint → Joints, Frame → Frames… • Nên tạo ra một file mẫu từ SAP2000 chuyển sang AutoCAD để có cấu trúc lớp, sau đó vẽ mô hình và nhập lại SAP2000. 3.4.8. liên kết mềm và tính móng trên nền đàn hồi. 3.4.8.1. liên kết đàn hồi: • Trong SAP2000 chỉ cung cấp liên kết đàn hồi bằng các liên kết lò xo đặt tại các nút. Dưới tác dụng của lực ngoài, lò xo bị biến d ạng và phát sinh các thành phần phản lực bao gồm F1, F2, F3, M1, M2, M3 lần lượt là các phản lực thẳng và phản lực xoay. • Liên kết đàn hồi dùng trong các trường hợp như dầm liên tục có gối tựa đàn hồi, dầm, tấm trên nền đàn hồi (móng băng, móng bè…). Độ chính xác của lời giải tỷ lệ thuận với mật độ của lưới lò xo. • Liên kết đàn hồi – Spring: là liên k ết mềm có tác dụng theo 6 thành phần của 6 bậc tự do, tuy nhiên thông dụng là theo phương Z. • Các thành phần độ cứng của lò xo có đơn vị: lực/đơn vị dài; lực/đơn vị góc xoay). • Để khai báo độ cứng đàn hồi, dùng Assign → Joint → Springs. • Để gán các độ cứng đàn hồi, trước hết phải tính các giá trị độ cứng đàn hồi. Trong mô hình nền Winkler, đất nền coi như đ àn hồi tuyến tính và được đặc trưng bởi một hệ số nền. Trong trường hợp đơn giản, SAP2000 đề xuất tính độ cứng của một gối lò xo theo một phương pháp bất kỳ như sau: Ki = Ks.b.ls = Ks.A (Ks: hệ số nền; b,ls: chiều rộng và chiều dài mà gối phải chịu. Bảng giá trị hệ số nền một số loại đất thông dụng: - Đất cát xốp: 4.800 – 16.000 (kN/m 3 ) - Đất cát chặt vừa: 9.600 – 80.000 (kN/m 3 ) Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 32 - Đất cát chặt : 64.000 – 128.000 (kN/m 3 ). 3.4.8.2. phương pháp xác định hệ số nền: Trong cơ học đất- nền móng, có rất nhiều mô hình nền đặc trưng cho các loại đất nền khác nhau. Mô hình nền do Winkler đề nghị hiện nay đang được sử dụng rộng rãi bởi sự đơn giản và thích hợp với một số loại đất nền thông dụng. Trong mô hình này, đất nền được coi như đàn hồi tuyến tính, đặc trưng bở i hệ số nền. Hệ số nền được xác định bởi công thức sau: K s = A s + B s .Z n Trong đó: A s : hằng số phụ thuộc theo chiều sâu móng Bs: hệ số phụ thuộc độ sâu Z: độ sâu đang khảo sát n: hệ số hiệu chỉnh để có giá trị gần với đường cong thực nghiệm (không có kết quả thí nghiệm thì lấy n = 1). 3.4.8.3. Mô hình tính toán các loại móng mềm Đối với ác kết cấu móng, thường có 2 phần: kết cấu chịu lực và phần nền. Hệ chịu lực có thể được mô t ả bởi các loại phần tử khác nhau như dầm (móng băng), tấm (móng bè). Ngoài ra trong trường hợp cần thiết có thể sử dụng phần tử Plane, Solid… * Mô hình của một số kết cấu: • Móng băng - Dầm: dùng phần tử thanh, gối lò xo đặt tại các điểm nút của dầm, mật độ tuỳ ý. • Móng băng giao nhau -Hệ dầm giao nhau: gối có thể đặt tại các giao điể m của hệ dầm hoặc các điểm bên trong. • Móng bè - Tấm trên nền đàn hồi: móng dùng phần tử tấm, gối lò xo chỉ đặt tại các điểm nút của phần tử. • Cọc chịu lực ngang: chú ý khai báo các bậc tự do cho kết cấu: UX, RY. 4. Thiết kế 4.1. Giới thiệu SAP2000 có một modul hoàn chỉnh cho thiết kế cả cấu kiện bê tông cốt thép và kết cấu thép. chương trình sẽ cho phép người dùng lực chọn để khửi tạo, biến đổi, phân tích và thiết kế cacsd kết cấu trong cùng một giao diện. Trong chương trình có nhiều thư viện các tiêu chuẩn thiết kế, cho phép thiết kế tự động và kiểm tra các phần tử thanh bê tông cốt thép. Các tiêu chuẩn có sẵn trong SAP2000 là : ACI1995 (Mỹ), CSA 1984 (Canada), BSI 1985 (Anh) và CEN 1992 (Eropean). Việc thiết kế dựa trên một tập hợp các tổ hợp tải trọng do người dùng khai báo. Tuy nhiên, chương trình tự cung cấp các tổ hợp mặc định cho mỗi tiêu chuẩn thiết kế. Trong thiết kế cột, chương trình tính toán cốt dọc, cốt đai yêu cầu. Tuy nhiên, người dùng có thể khai báo cốt thép dọc, trong trường hợp đó sẽ thông báo giá trị của “Capacity Ratio” của cột. hệ số này cho biết ch ỉ số của điều kiện ứng suất liên quan đến khái niệm của cột. Mỗi phần tử dầm, chương trình sẽ thiết kế chịu uốn và cắt tại các tiết diện do người dùng khai báo dọc theo chiều dài dầm. 4.2. Các bước thực hiện khi thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép 4.2.1. Khai báo các hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu: [...]... nhau trong tiết diện • Check/Design: chọn một trong 2 kiểu Design hoặc Area of one Bar: Reinforcement to be Designde: bài toán thiết kế Reinforcement to be Checked: bài toán kiểm tra 4.2 .3 Chọn tổ hợp thiết kế • Define → Load combination (dùng cho Concrete Design hoặc Steel Design) • Hoặc trong menu Design chọn Select Design Combo 4 .3. 4 Chọn kiểu thiết kế: vào menu Design chọn Steel hoặc Concrtete 4 .3. 5.. .Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Vào menu Define → Material: chọn kiểu vật liệu Concrete trong Design Property Data và đưa vào các tham số: • fy: cường độ chịu kéo của thép, tính theo giới hạn chảy • fc: cường độ chịu nén của bê tông, lấy bằng giá trị mac bê tông • fsy: cường độ chịu cắt của cốt thép • fcs: cường độ chịu cắt của bê tông = fc 4.2.2 Chọn kiểu phần tử thiết. .. Concrtete 4 .3. 5 Chọn tiêu chuẩn thiết kế: Menu Option → Preference → Concrete (BS8110-89): có một số thông số: • Strength Reduction factors: các hệ số giảm độ bền cho uốn, nén, kéo, cắt… • Interaction Diagram Parameters: các tham số liên quan đến biểu đồ tương tác • Respone Spectrum…: thiết kế cho trường hợp nhiều giá trị phổ 4 .3. 6 thiết kế tiết diện: • Thực hiện tính toán để tính ra nội lực • Design... (chiều dày lớp bảo vệ tính đến tâm cốt thép) • Nunber bar in dir 3: số lớp cốt thép tính theo phương 3 • Nunber bar in dir 2: số lớp cốt thép tính theo phương 2 • Bar size: chọn diện tích thanh thép Check/Design: chọn một trong 2 kiểu Design hoặc Area of one Bar: Reinforcement to be Designde: bài toán thiết kế Reinforcement to be Checked: bài toán kiểm tra Circle: • Cover to rebar Center = a (chiều dày lớp... chịu cắt của cốt thép • fcs: cường độ chịu cắt của bê tông = fc 4.2.2 Chọn kiểu phần tử thiết kế (Beam, Column) • Khai báo tiết diện: Define → Frame/Cable Section → Reiforcement: (chỉ chọn được ba loại tiết diện chữ nhật, Tròn, chữ T và vật liệu kiểu CONC cho quá trình thiết kế) • Chọn loại phần tử thiết kế cho dầm (Beam) hay cột (Column) *Beam: • Top = a’ (chiều dày lớp bảo vệ phía trên) • Bottom... hợp nhiều giá trị phổ 4 .3. 6 thiết kế tiết diện: • Thực hiện tính toán để tính ra nội lực • Design → Concrete Frame Design→ Start Design→ Check for Structure 4.4 In và xem kết quả: Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 33 . Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 23 • Với các kết cấu không có trong kết cấu mẫu của SAP2000. thực hiện khi thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép 4.2.1. Khai báo các hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu: Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại. tính toán: Respone Spectrum Case 3. 4.7. Xuất các kết quả ra file DXF, Excel, MDB * Xuất từ SAP2000 sang DXF: Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm