Đồ án tính toán và bố trí cáp dự ứng lực cho dầm chữ i căng sau kèm bản vẽ

Một phần mềm tính toán thiết kế thì rất cần yếu tố này, bởi vì chỉ cóthông qua đồ họa thì phần mềm mới thể hiện được hết các kết quả phântích thiết kế một cách hiệu quả nhất đến người dù

PHẦN TIN HỌC

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN……… 3 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT……….7 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH……… 18

II SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH

III MÔ HÌNH DỮ LIỆU

IV MÔ HÌNH DÒNG DỮ LIỆU

VI THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH

sự phát triển mọi mặt của xã hội Trong đó góp phần không nhỏ là các côngtrình xây dựng cầu và đường Vì vậy, trong nhiều năm qua, Bộ xây dựng cónhiều cố gắng đầu tư đáng kể đưa để đưa tin học vào hỗ trợ quản lý thiết kếxây dựng Sự phát triển lớn mạnh này đã đặt ra cho cán bộ công tác trongngành xây dựng những đòi hỏi cấp bách, các công lượng Do đó, việc tạo racác phần mềm tính toán phục vụ cho ngành xây dựng và cầu đường là mộtđòi hỏi hết sức cần thiết Nó không những làm giảm khối lượng công việccho các kỹ sư – các nhà khoa học, nâng cao năng suất làm việc và tính tincậy cho các công trình do họ thiết kế nên còn áp dụng cho tất cả các côngtrình về sau này Trên thực tế có nhiều sản phẩm phần mềm của Việt Nam

và thế giới đã và đang được áp dụng một cách rất có hiệu quả

II Giới thiệu một số phần mềm:

1 PS Beam:

PS Beam là sản phẩm của công ty phát triển phần mềm máy tínhEriksson Technologies, Hoa Kỳ Chuyên phát triển các phần mềm phântích tính toán cho các kỹ sư kết cấu Eriksson Technologies cũng thamgia vào việc đào tạo và phục vụ như một cầu nối giữa nghiên cứu thuần

vững chắc, PSBeam đã giành được sự tôn trọng của các kỹ sư và đã đượcứng dụng thiết kế nhiều cầu trong cả nước PSBeam là phần mềm thiết kếdầm BTCT dự ứng lực căng trước và căng sau nhịp giản đơn theo cả 2tiêu chuẩn AASHTO và AASHTO LRFD.

Tốc độ xư lý của phần mềm rất nhanh, tính dung hòa với môitrường hệ điều hành tốt Phần mềm chạy ổn định và giao diện khá thânthiện với người dung

Khám phá nhiều lựa chọn thiết kế một cách nhanh chóng, mạnh mẽtính năng tự động hóa thiết kế và hỗ trợ cho tất cả các dầm phổ biến, cácloại cấu trúc thượng tầng khung cho phép bạn làm nhiều hơn, nhanh hơn.PSBeam là sản phẩm được cấp phép, nhưng không yêu cầu một khóacứng hoặc cài đặt một mã số đặc biệt để hoạt động, vì vậy bạn có thểhoạt động ở tính linh hoạt tối đa Khá linh hoạt trong việc chuyển đổigiữa các tiêu chuẩn và các hệ đơn vị đo

Tuy nhiên PSBeam còn có một số hạn chế trong việc thể hiện đồhọa Một phần mềm tính toán thiết kế thì rất cần yếu tố này, bởi vì chỉ cóthông qua đồ họa thì phần mềm mới thể hiện được hết các kết quả phântích thiết kế một cách hiệu quả nhất đến người dùng, như lời của một câunói ”Bản vẽ là ngôn ngữ giữa những người làm kỹ thuật”

2 Midas Civil:

Nằm trong họ sảnphẩm: MIDAS/Gen, MIDAS/Civil, MIDAS/FX+,MIDAS/SDS và MIDAS/Set Trong đó MIDAS Civil và MIDAS Genđược thiết kế với mục đích phân tích tổng quát đối với các loại kết cấucông trình giao thông và xây dựng dân dụng MIDAS được xây dựng từnăm 1989, do MIDAS IT Co.Ltd phát triển

MIDAS software có giao diện khá thân thiện và thường tập trung vàocác công trình cụ thể, nghĩa là phân tích theo công nghệ xây dựng Một

trong những ưu điểm của dòng sản phẩm này là tốc độ tính toán nhanhkhông thể tưởng tượng được So sánh với phần mềm SAP2000 ver.8 thìthấy tốc độ chênh lệch rõ Một trong những phương pháp giải hệ phươngtrình ưu việt nhất đã được sự dụng đó là Multi-frontal Solver.

Một số đặc điểm nổi bật của MIDAS so với các chương trình khác:

- Khả năng mô hình hóa: chương trình hỗ trợ nhiều mô hình kết cấu,đặc biệt là kết cấu cầu, cung cấp nhiều loại mặt cắt khác nhau Khảnăng mô tả được vật liệu đẳng hướng, trực hướng, dị hướng hay vậtliệu phi tuyến Về tải trọng chương trình hỗ trợ rất đầy đủ các và đadạng về các thể loại như: tĩnh tải với các loại lực, nhiệt độ, gối lún,

dự ứng lực, hoạt với nhiều loại xe tiêu chuẩn kỹ thuật, xe do ngườidùng định nghĩa, mô hình tải trọng động với các phương pháp tiêntiến Chương trình có nhiều công cụ trực quan hỗ trợ việc mô hìnhhóa một cách trực tiếp, ngoài ra người dùng có thể mô hình kết cấuhoặc mặt thông qua AutoCAD

- Giao diện và tốc độ tính toán: Chương trình hoạt động trong môitrường Windows, giao diện thân thiện, khả năng tính toán mạnh.Tốc độ tính toán của chương trình phụ thuộc vào vào khối lượngtính toán nhưng so với một số phần mềm tính toán kết cấu khác nhưSAP2000 thì nó có tốc độ tính toán nhanh hơn, kết quả của chươngtrình là đầy đủ và tin cậy

- Khả năng nhập và xuất dữ liệu: Dữ liệu đầu vào có thể được nhậptrực tiếp hoặc import từ các file của các chương trình khác, kết quảtính toán có thể xuất ra màn hình đồ họa, văn bản hay máy in, hơnnữa có thể kết xuất kết quả dạng tập tin cho các chương trình thiết

kế sau sử dụng

- Khả năng phân tích bài toán yêu cầu: Đây là một tính năng mạnhcủa chương trình Midas cung cấp nhiều phương pháp phân tích kếtcấu hiện đại, đặc biệt là phân tích phi tuyến và phân tích các giaiđoạn thi công Kết quả của quá trình phân tích là đầy đủ và đáng tincậy, phù hợp với các giai đoạn từ tính toán thiết kế đến thi công vàquá trình khai thác

- Tính phổ biến của chương trình: Do nhiều ưu điểm trên đặc biệt là

độ tin cậy của kết quả tính toán và tính tương thích của chươngtrình nên chương trình được sử dụng trong nhiều dự án lớn Hiện đã

có hơn 4000 dự án sử dụng Midas trên toàn thế giới

3 Microsoft Excel:

Microsoft Excel là một phần mềm nằm trong bộ phần mềmMicrosoft Office do hãng phần mềm nổi tiếng hàng đầu thế giới làMicrosoft xây dựng và phát triển Microsoft Excel được phát triển vớimục đích hỗ trợ người dùng thiết lập và trình bày bảng tính một cáchnhanh nhất, khoa học và có tính thẩm mỹ cao Với thư viện rất nhiều hàm

xử lý tính toán và các công cụ hỗ trợ Microsoft Excel đã trở thành công

cụ rất hiệu quả cho các nhà kế toán, các sinh viên và hơn nữa là các kỹ sưthiết kế, giúp họ giải quyết những bài toán không quá phức tạp mà lạiyêu cầu sự trình bày logic rõ rang dễ hiểu, chẳng hạn như hồ sơ thiết kế

Từ lâu các nhà tư vấn xây dựng trong và ngoài nước đã xem MicrosoftExcel như một công cụ không thể thiếu để hỗ trợ cho công tác tư vấn củamình và cụ thể hơn đó là công tác thiết kế

III Tên đề tài:

Sau quá trình học tập các kiến thức về chuyên môn Cầu cũng như kiếnthức về Tin học, em muốn thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài:

“Tính toán và bố trí cáp dự ứng lực dầm chữ I căng sau”

Mục đích cuối cùng của đồ án là tổng hợp những kiến thức sau nhữngnăm theo học ở trường và xa hơn là xây dựng một phần mềm với giao diệnhoàn toàn Tiếng Việt, tính toán thiết kế với tiêu chuẩn Việt Nam ban hành, giảiquyết với bài toán thiết kế dầm BTCT dự ứng lực căng sau tiết diện chữ I mộtcách hiệu quả nhất Mà trên thực tế không có quá nhiều phần mềm giải quyếtđược điều này.

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I.Giới thiệu sơ bộ dầm chữ I:

Dầm tiết diện chữ I thuộc kết cấu bán lắp ghép trong đó các dầm I đúc sẵnđược lắp vào vị trí, bản mặt cầu và các dầm ngang đổ tại chỗ, liên hợp vớidầm chủ

So với dầm T và dầm hộp rỗng thì dầm I làm việc kém hiệu quả hơnnhưng chế tạo lại đơn giản hơn, đặc biệt dầm ngang đổ tại chỗ dễ dàng Tiếtdiện chữ I cũng đã được cải tiến nhiều lần

Nhược điểm của tiết diện chữ I là kém ổn định ngang khi vận chuyển vàlắp đặt Để tăng cường sự ổn định ngang dầm PCI đã chuyển từ dầm I sangdầm T cánh hẹp

II.Giới thiệu về tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05:

Từ tháng 6-2005 Bộ Giao Thông vận tải chính thức ban hành tiêu chuẩnthiết kế cầu mới sang ký hiệu TCN272-05 dựa trên nền của AASHTO-LRFD 1998 của Mỹ Tiêu chuẩn thay thế cho quy trình 22TCN18-79 và tiêuchuẩn thử nghiệm 22TCN272-01 để thiết kế tất cả các cầu đường ô tô trêntoàn quốc

1 Quan điểm chung về thiết kế:

Trong thiết kế các kỹ sư phải kiểm tra độ an toàn và ổn định củaphương án khả thi đã được chọn Công tác thiết kế bao gồm việc tínhtoán nhằm chứng minh cho những người có trách nhiệm thấy rằng mọitiêu chuẩn tính toán và cấu tạo đều được thỏa mãn

Để đảm bảo độ an toàn của một công trình thì:

Sức kháng của vật liệu ≥ Hiệu ứng của tải trọng

Quan điểm của bất đẳng thức này phải được xét trên mọi bộ phận và

Mục tiêu là không vượt qua trạng thái giới hạn Tuy nhiên đó khôngphải là mục đích duy nhất, mà còn xét đến nhiều mục đích quan trọngkhác như:

- Chức năng

- Thẩm mỹ

- Yếu tố kinh tế và sự tác động đến môi trường

Như vậy ngoài các công trình kiến trúc để làm đẹp cảnh quan ở vị tríxây dựng Các công trình đều có các công đoạn thiết kế mỹ thuật rấtquan trọng

2 Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn thiết kế 22TCN272-05:

Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 thỏa mãn tất cả các trạng thái giớihạn, cả tổng thể và cục bộ, các biểu thức được thể hiện dưới dạng:

η∑γ i Q i ≤ ϕ R n

Trong đó:

ϕ: Hệ số sức kháng được xác định trên cơ sở thống kê ( ≤1 ) nhằm tăngmức độ an toàn Hệ số sức kháng được lấy theo điều 5.5.4.2 và bảng5.5.4.2.2-1 phụ thuộc vào phương pháp thi công, vật liệu kết cấu, mức độ dựứng lực ( một phần hay toàn phần )

R – Sức kháng danh định của vật liệu

ϕ R n – Sức kháng tính toán

Q i – Hiệu ứng tải trọng

γ i – Hệ số tải trọng lấy theo các bảng 3.4.1.1 và 3.4.1.2

η – Hệ số điều chình tải trọng theo điều 1.3.2.1

Hệ số điều chỉnh tải trọng η là hệ số xét đến độ dẻo dai của vật liệu và tìnhhuống chịu lực của cầu được biểu diễn dưới dạng:

Tuổi thọ thiết kế của các công trình cầu là 100 năm Gần đây đưa ra khái

về chi phí vòng đời gắn liền với việc thiết kế công trình theo tuổi thọ

Nguyên tắc cơ bản này giống như các tiêu chuẩn thiết kế khác Các hiệuứng lực được tính toán theo các lý thuyết phân tích kết cấu và đưa thêm vàocác hệ số tải trọng để xét đến các khả năng bất lợi đồng thời đưa hệ số sứckháng để triết giảm khả năng chịu lực của vật liệu Nhờ việc đưa vào các hệ

số tải trọng và hệ số sức kháng mà mức độ an toàn của kết cấu được đảmbảo

3 Các trạng thái giới hạn:

Các cấu kiện và các liên kết của cầu phải thỏa mãn phương trình trêncho các tổ hợp thích hợp của ứng lực giới hạn tính toán, được quy địnhtương ứng với 6 trạng thái giới hạn cơ bản dưới đây:

Trạng thái giới hạn cường độ 1: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc

sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió Như vậy có thể hiểu là

tổ hợp tải trọng chính theo phương pháp thẳng đứng

Trạng thái giới hạn cường độ 2: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu

chịu gió với vận tốc vượt qua 25m/s Như vậy có thể hiểu không xét hoạttải tại trạng thái này vì không xét hoạt tải ở trạng thái này vì trong bảng3.4.1.1 không có hệ số tải trọng γi tương ứng

Trạng thái giới hạn cường độ 3: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc

sử dụng xe tiêu chuẩn với gió có vận tốc 25m/s Mục đích: các trạng tháigiới hạn cường độ - để đảm bảo cường độ và ổn định, cục bộ tổng thể,đảm bảo nhu cầu có thể chịu được các tổ hợp tải trọng lớn có thể xảy ratrong phạm vi tuổi thọ thiết kế ( vòng đời cầu ) Các tác động chưa tớitrạng thái giới hạn cường độ vẫn có thể làm phát sinh các hư hỏng nhưngtính tổng thể của công trình vẫn được duy trì

Trạng thái giới hạn đặc biệt: Tổ hợp tải trọng liên quan đến động

đất, lực va của tàu bè và xe cộ đến một số hiện tượng thủy lực với hoạttải đã triết giảm khác với khi là một thành phần của trọng tải xe va xô(CT) Mục đích: trạng thái giới hạn đặc biệt nhằm đảm bảo cho sự tồn tạicủa kết cấu dưới tác dụng của các sự cố như động đất, va xô của tàu thủy,

va chạm của xe cộ gồm của tàu hỏa và xe ô tô hoặc xói lở khi có lũ đặcbiệt lớn Vấn đề được đúc kết từ kinh nghiệm từ các sự cố công trình vàmục tiêu là giữ cho kết cấu không đổ sụp dù có thể phát sinh các biếndạng lớn Sau sự cố công trình vẫn có khả năng sửa chữa để sử dụng tiếp

Trạng thái giới hạn sử dụng: Tổ hợp tải trọng có liên quan đến sự

khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s ( 90 km/h ) vớitất cả cá tải trọng lấy theo giá trị danh định Dùng để kiểm tra độ võng,

bề rộng vết nứt trong kết cấu BTCT và trượt của cá liên kết có nguy cơ

định mái dốc Mục đích: các trạng thái giới hạn sử dụng nhằm hạn chếcác trị số về ứng suất, biến dạng chiều rộng vết nứt… đảm bảo cho côngtrình làm việc bình thường trong suốt tuổi thọ thiết kế nó.

Trạng thái giới hạn mỏi: Tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gãy liên

quan đến hoạt tải xe cộ trùng phùng và xung kích dưới tác dụng của một

xe tải đơn có cự ly trục được quy định trong điều 3.6.1.4.1 Mục đích:trạng thái giới hạn mỏi và phá họa giòn với các giới hạn về biên ứng suấttrong điều kiện khai thác bình thường, để ngăn chặn vết nứt phát triểndưới tác dụng của tải trọng lặp để đề phòng kết cấu phá hoại giòn trong

độ tuổi của kết cấu ( chủ yếu đàm bảo tính bền mỏi của vật liệu )

- Diện tích đường ảnh hưởng M:

glancan: trọng lượng lan can (KN/m)

- Tĩnh tải giai đoạn 3:

2 Xác định nội lực do hoạt tải:

a Xác định hệ số phân bố tải trọng với 1 làn xe (mgSI

1 S: Khoảng các giữa 2 dầm trong (mm)

2 Sngoài: Khoảng cách giữa 2 dầm ngoài (mm)

b d A = b.d

c.Dầm ngoài 1 làn xe chất tải

1 Tổ hợp 1: Xe tải thiết kế 3 trục, mỗi bánh cách nhau 4.3m(Truck – Tr) vàhoạt tải làn (9.3KN/m)

Mtr = 145×y1M + 145×y3M + 35×y4M

Vtr = 145×y1V + 145×y3V + 35×y4V

Mlan = 9.3×ωM

Vlan = 9.3×ωV+

Mpeople = 3×ωM

Vpeople = 3×ωM

2.Tổ hợp 2: Xe tải 2 trục, mỗi bánh cách nhau 1.2m (Tadem – Ta) và hoạt tảilàn (9.3kN/m)

h.Đường ảnh hưởng ở các tiết diện cần tính:

1 Tiết diện ở gối:

i Tổng hợp nội lực do hoạt tải gây ra:

1 Trạng thái giới hạn cường độ 1:

M=η×mgmomen×[(1.75×1.25×max(Mtr,Mtad)+1.75×Mlan)+1.75×Mpeople]

V=η×mgcat×[(1.75×1.25×max(Vtr,Vtad)+1.75×Vlan)+1.75×Vpeople]

2 Trạng thái giới hạn sử dụng:

M=η×mgmomen×[(1.0×1.25×max(Mtr,Mtad)+1.0×Mlan)+1.0×Mpeople]

V=η×mgcat×[(1.0×1.25×max(Vtr,Vtad)+1.0×Vlan)+1.0×Vpeople]

3 Hệ số điều chỉnh η = 0.95

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH

I Sơ đồ phân rã:

II Sơ đồ tiến trình:

III Mô hình dữ liệu:

dầm chủ

37 e Khoảng cách Double

71 γ

DC,γDW,γLL

76 Aps Diện tích chọn Double

IV Mô hình dòng dữ liệu:

V XÂY DỰNG GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH

1 Các cài đặt VDraw:

link4share:http://up.4share.vn/f/23111a17121a1110/VDRAW5.rar.file

Sau khi cài chạy file reg

Chuột phải vào windown application->add reference->tab net hoặc com tìm vector draw kích vào->ok(tầm 4 ,5 cái)

Chạy ứng dụng cơ bản 

Vào toolbox->general->vector draw pro 5x : kéo nó sang form ta được cái

để vẽ lên

Truy cập thư viện :

program->vectodraw->professional->sample->visual.net->visual basic->phải chuột mở folder ra ->entity tutorial->bật file sln lên ->chạy để xem code(lưu ý : hỏi gì cứ ignore liên tục)

Nhập thông số mặt cắt ngang cầu:

+ Chiều dày bản mặt cầu

+ Lớp bê tông asphalt

+ L1: Chiều dài phần đầu dầm

+ L2: Chiều dài phần chuyển tiếp

+ L: Chiều dài của ½ dầm

+ H: Chiều cao dầm ngang

+ Hbmc: Chiều dày bản mặt cầu

+ Bn: Chiều dày dầm ngang

+ Khoảng cách dầm phụ

c: Môđun đàn hồi của bản có bê tông

+ fu: Môđun đàn hồi của dầm có bê tông

+ A: Diện tích cốt thép dự ứng lực

+ GammaBT: Trọng lượng riêng của bê tông

Form kết quả nội lực hoạt tải:

- Nội lực: Mln, Mtr, Mtad, Vln, Vtr, Vtad

Textbox: Mln, Mtr, Mtad, Vln, Vtr, Vtad

Form kết quả tổ hợp nội lực:

Form bố trí cốt thép dự ứng lực:

1 Thuật toán tính diện tích đường ảnh hưởng:

2 Thuật toán tính toán tĩnh tải:

3 Thuật toán tính hệ số phân bố ngang:

4 Thuật toán chọn momen và lực cắt lớn nhất:

a Momen lớn nhất:

b Lực cắt lớn nhất:

5 Thuật toán tính toán hoạt tải:

6 Thuật toán tính tổ hợp và tính cáp dự ứng lực:

- Môdul đàn hồi bê tông của bản có f ' c =30 MPa

- Môdul đàn hồi bê tông của dầm có f ' c =40 MPa

- Cốt thép dự ứng lực loại : f u =1860 MPa,có đường kính 12.7mm, tao 7 sợi,

có A=98.71mm

2

; chọn 1 bó gồm 7 tao