VI DU TINH TOAN NOI LUC

PHỤ LỤC : CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN I.>Ví dụ 1: Tính cọc đơn chịu lực ngang Cho cọc đơn chịu áp lực ngang hình vẽ Cọc đặt đất sét bên lớp cát hạt trung 1> Trình tự tính toán 1.1> Thiết lập thông số đầu vào 1.1.1> Lựa chọn kết cấu hệ đơn vị tính toán +Vào File-> chọn New thoại select new problem type chọn: + Structure Type: (loại kết cấu) Chọn Pile and cap only: cọc làm việc độc lập + Units: (Hệ đơn vị) Chọn SI(KPa,m) + OK 1.1.2> Thiết lập thông số trình tính toán + Cửa sổ cửa sổ khai báo thuộc tính cho kết cấu + Cửa sổ mô hình mặt cắt cọc + Cửa sổ mô hình lớp đất + Cửa sổ Mô hình 3D kết cấu 1.2>Nhập số liệu cọc bệ móng Các lưu ý nhập số liệu bao gồm :Hệ thống đơn vị, hệ trục tọa độ 1.2.1 Nhập số liệu cọc: +Từ cửa sổ Model Data -> Chọn Pile & Cap +Nhập thông số cho cọc Hộp thoại Pile & Cap (chọn không bệ) Nhập khoảng cách cọc/ Piel cap Gird Geometry X – direction: Theo phương x có đường lưới Y – direction: Theo phương y có đường lưới Spacing : (Xem hiệu chỉnh khoảng cách cọc trục tọa độ) Spacing -> Variable + X- direction :3d khoảng cách cọc theo phương X lần đường kính cọc +Y – direction :3d khoảng cách cọc theo phương Y lần đường kính cọc Thay đổi chiều dày bệ Để loại bỏ cọc (để tạo thành cọc đơn) ta thay đổi số lượng điểm lưới theo phương X Y Hình cọc đơn hình bên Chú ý số lượng cọc Pile Edit (phía bên phải) vả 3D (phía bên phải) cọc Dữ liệu cọc xem chỉnh sửa cách bấm chuột trái vào cọc cửa sổ Pile Edit Làm cửa sổ hội thoại với hệ toạ độ x y Trong ví dụ này, hệ toạ độ x y chọn hình Thông số cọc xem lại vào lúc trình làm cách bấm chuột vào cọc cửa sổ Pile Edit Chia phần tử cọc phần tự do/ Pile Length Data Tip Elev : Chiều sâu mũi cọc.Ta nhập số liệu -19m Nodes in Free length: Số lượng nút phần tử đoạn tự do, ta chọn Nhập mặt cắt cọc/ Pile Cross Section Type Full Cross Section: dạng mặt cắt đầy đủ Edit Cross Section: hiệu chỉnh mặt cắt cọc Trong ví dụ ta chọn Full Cross Section Chọn loại cọc tiêu chuẩn / Pile Shaft Type – Click to Access DataBase Lựa chọn loại mặt cắt tiêu chuẩn H-Pile /Pipe Pile : Mặt cắt dạng chữ H Precast : Cọc chế tạo sẵn Circular : cọc tròn đặc cọc ống Mutilple: Một số loại cọc khác Trong Precast bao gồm loại cọc H-pile/Pipe, cọc chế tạo sẵn(precast), cọc tròn(Circular) nhiều loại khác (Multiple) Ta chọn cọc tiêu chuẩn 0.76 M Square DOT Standard 1.2.2 Nhập số liệu cho bệ cọc Nhập số liệu bệ cọc / Pile Cap Data Head Cap elevation: Cao độ bệ cọc (xét đến trọng tâm bệ cọc) Chọn Aplly overhang: Nhập giá trị vào Over hang: Khoảng cách từ tim cọc đến mép bệ Chọn Edit Pile Cap để hiệu chỉnh thuộc tính bệ Liên kết cọc bệ / Pile to Cap Connection + Pinned: Liên kết khớp + Fixed :Liên kết ngàm Chọn liên kết ngàm 1.3 Nhập số liệu địa chất Trong ví dụ có lớp đất Cửa sổ cho phép người dùng nhập lớp đất, thuộc tính chúng xem độ chối đất (biểu đồ P-Y, T-Z…) Từ cửa sổ Model Data -> chọn tab Soil 1.3.1 Nhập số liệu lớp 1.Nhập số liệu lớp đất/ Soil Layer Data: Trong đó: + Soil Set: Nhóm đất sử dụng mô hình + Soil Layer: Tên lớp đất + Soil Type: Loại đất, FB_Pier sử dụng mô hình loại đất đá tính toán: Cohesionless: Đất cát Cohension: Đất sét Rock: Đá Pile: Các loại đất sử dụng cho tính toán cọc Lớp đất cát nên chọn Conhension + Unit Weight: Dung trọng tự nhiên đất Nhập số liệu lý đất/ Soil Strength Criteria: - Đối với đất cát: Thông số cần nhập góc ma sát trong/ Internal Friction Angle - Đối với đất sét: Thông số cần nhập cường độ cắt không thoát nước/ Undrained shear Strength - Đối với đá: Thông số cần nhập cường độ nén đá (thí nghiệm không nở hông), xem tiêu chuẩn thí nghiệm ASTM D2938 - Đối với giá trị #Cycles: Giá trị yêu cầu mô hình tương tác theo lý thuyết Reese Welch's Stiff Clay Above Water Table.Thường chọn giá trị Nhập số liệu chiều dày lớp đất/ Elevations: Water: Cao độ mực nước ngầm Top of Layer: cao độ đỉnh lớp đất Bottom of Layer: cao độ đáy lớp đất Lựa chọn mô hình tương tác cọc đất nền/ Soil Layer Models Mô hình tương tác lực ngang đỉnh cọc (P) chuyển vị ngang cọc (Y) hay “ Mô hình P-Y” Trong mô hình FB_Pier cho phép sử dụng lý thuyết sau: Đối với đất cát: O'Neill (1984) xây dựng mô hình đường cong p-y cho đất cát: Trong đó: η = Hệ số xét đến hình dạng mặt cắt cọc (với cọc có mặt cắt tròn η =1); A = 0.9 cho tải trọng lặp; = 3-0.8 z/D cho tĩnh tải; D = Đường kính cọc; pu = Sức kháng cự hạn đơn vị; k = Modun phản lực ngang đất (lb/ft3 or N/m3) Giá trị pu ví dụ Thay đổi đặc trưng lí cho lớp đất + Chọn Lateral -> kích đúp chuột trái ->(màu xanh xuất hiện) +Từ hộp thoại Soil Layer Models -> chọn Edit để hiệu chỉnh lớp đất + Nhập thông số cho lớp -> OK Trong : +Undrained Shear Str :cường độ chịu cắt không thoát nước +Total unit Weight: Trọng lượng riêng lớp đất + Subgrade Modulus : modul đàn hồi Ngừơi dùng tuỳ chọn để xem p-y,t-z… cho phần phần lớp Ví dụ, biểu đồ p-y lớp đất sét phía lớp hình bên Ta bấm chuột vào nút Plot tab hội thoại Soil Bấm OK hoàn thành 1.3.2 Nhập số liệu lớp 2: + Vào Soil Type ->chọn Add layer Chọn loại đất (Soil Type) Cohensionless Và mục Lateral Sand (Reese) Axial Driven Pile, Torsional Hyperbolic, Tip Driven pile Bấm vào danh sách đổ xuống Lateral để kích hoạt thuộc tính lateral Bấm vào nút Edit nhập giá trị hình bên Khi hoàn thành thay đổi chiều sâu lớp -3m, Bottom of layer -20m, water table 0m Cửa sổ Soil Edit có giá trị hình Để thay đổi thông số lớp đất cho ta bấm chuột lên Soil Layer tab hội thoại Soil, bấm chuột trái vào lớp đất chuột cửa sổ Soil Edit Chú ý: có đừơng bao màu đen bao xung quanh lớp đất chọn Dữ liệu cần thiết để tiến hành phân tích ví dụ tải trọng cọc, chứa tab hội thoại Load cửa sổ Model Data Dữ liệu mặc định có trường hợp tải trọng, người dùng cần bấm chuột trái vào Load case xoá trường hợp tải trọng cách bấm vào nút Del Trong cửa sổ 3D bay có nút (Node 1), bấm vào nút danh sách xoá tải trọng cách bấm chuột phải vào nút Del Để thêm vào tải trọng cho nút 1, chuột trái vào nút cửa sổ 3D Bấm Add sau nhập giá trị 150kN cho tải trọng theo phương ngang ( lateral load X), sau bấm vào tab để cập nhật tải trọng Tab hội thoại giống hình Seft Weight dùng để nhập hệ số tải trọng ( load factor) lực đẩy nổi, ví dụ tải trọng thân (seft weight) nên ta bấm vào Self Weight nhập giá trị + Nhập chiều dài cọc số nút phần tử 3.2.3 Nhập thông số lớp đất : Model data/ Soil + Nhập lớp đất (đất cát/Cohesionless) thông số lớp đât ( trọng lượng riêng 119 pcf, góc nội ma sát 35 Deg) - + Cao độ tính toán lớp đất : - Cao độ mặt nước : - 100 feet Cao độ mặt đất : - 30 feet - Cao độ đáy lớp đất : - 100 feet ii Hiệu chỉnh cọc xiên cọc số 1,2,8,9 : cọc 1,8 2,9 xiên sang bên : + Bố trí cọc xiên : kích đúp chuột trái vào vị trí cọc xuất form Pile Data Nhập vào Y Batter : -0.2 + Bố trí cọc xiên : kích đúp chuột trái vào vị trí cọc xuất form Pile Data Nhập vào Y Batter : 0.2 + Mô hình cọc 2D : + Mô hình cọc 3D : iii Khai báo tải trọng ngang tính toán : Model Data/ Load Nhập tải trọng ngang nút 3, 5, + Gán tải trọng ngang nút Kích đúp chuột nút add tải trọng () cửa sổ Load + Tương tự nút ta mô hình 3D tải trọng ngang tác dụng lên bệ cọc b Chạy chương trình c Xem kết (tương tự ví dụ 1,2) IV.Ví dụ 4: Tổ hợp tải trọng AASHTO Cho trụ cầu với kích thước hình học thông số lớp đất hình vẽ Đây ví dụ đặc trưng cho mức nước thông thuyền, bao gồm lực dọc lực ngang - Những loại tải trọng sau đề cập đến: Tĩnh tải (DC) Tĩnh tải (DW) Tải trọng động (LL1) Tải trọng va xô (IM1) Tải trọng hãm xe (BR1) Tải trọng động (LL2) Tải trọng va xô (IM2) Lực hãm xe (BR2) Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu (WS) với góc 0, 30 60 độ Tải trọng gió tác dụng lên tải trọng động (WL) với góc 0, 30 60 độ Lực va thuyền (CV) nút thứ 38 với giá trị 1000kips (lực đẩy ngang) - Các trạng thái giới hạn LRFD nhập gồm : STRENGTH-I, STRENGTH-III, STRENGTH-V, EXTREME-II 2> Trình tự tính toán Để bắt đầu, chọn Open menu File, chọn file save Vidu2.in , xuất hình Phần lớn công việc tính toán ví dụ liên quan đến việc nhập loại tải trọng AASHTO Nhiều loại tải trọng đặt vị trí gối trụ Chương trình FB-Pier đòi hỏi vị trí chất tải phải xác định trước áp dụng loại tải trọng tính toán AASHTO 2.1 Xác định vị trí chất tải: Bấm vào tab Pier cửa sổ Model Data Đánh dấu vào “Use Bearing Loc”, sau bấm vào nút “Bearing Locs” để nhập vị trí chịu tải Số liệu nhập vào hình Vị trí chịu tải cửa sổ 3D View hình 2.2 Chuyển sang tải trọng AASHTO: a)Chuyển sang tải trọng AASHTO sau nhập vị trí chịu tải Bấm vào tab Analysis đánh dấu vào hộp “AASHTO Combinations” để tạo tổ hợp tải trọng AASHTO hình đây, có hộp thoại hình để cân nhấc người dùng Bấm Ok để tiếp tục bấm vào tab Load Khi chạy tải trọng AASHTO, trường hợp tải trọng đặc trưng cho loại tải trọng thiết kế khác ( có 25 loại tải trọng mã LRFD) Hiện nay, có trường hợp tải trọng ( từ Vidu2) kết hợp với loại tải trọng khác Trong ví dụ này, có tải trọng Tĩnh tải (DC) thành phần Trụ cầu Để chuyển đổi trường hợp tải trọng có thành tĩnh tải, bấm vào “Load Case 1” hộp Load Case chọn loại tải trọng “DC”, hình b) Thay đổi tải trọng cho ví dụ: Đầu tiên, ta xoá tất nút tải trọng Sau bấm vào Node 72 cửa sổ 3D View Nút có mày đỏ (ám vị trí chịu tải) nút bên trái Bấm nút “Add” để nhập giá trị tải trọng nút 150kips cho tải trọng theo phương Z Lặp lại trình tương tự cho nút 76, 79 90 Sau bấm vào nút “Add” để nhấp giá trị cho nút, ý giá trị tải trọng trước ( cho nút 72) giống nút 76 Kiểm tra tải trọng theo phương Z 150kips cho vị trí chịu tải Đồng thời ý số thứ tự chịu tải xuất Node Applied Vị trí chịu tải đánh số từ trái qua phải (giả sử trục trục hoành điểm bên phải) Khi xong, tab Load hình Bấm vào nút để nhập tất tải trọng AASHTO thiết kế Nút “Table” sử dụng để nhập cách nhanh chóng tải trọng cách sử dụng liệu đầu vào dạng cột Phần lại tải trọng nhập vào cách Bấm vào nút Table để xem Bảng Tải Trọng AASHTO (AASHTO Load Table) Trong AASHTO Load Table, nút tải trọng phân thành nhóm vào trường hợp tải trọng thiết kế Những trường hợp tải trọng có dạng thư mục cột bảng Các cột lại bảng tải trọng tải trọng phần Cột thứ loại tải trọng thiết kế AASHTO Cột thứ đến giá trị cho độ tự c)Nhập giá trị tải trọng động: Bấm vào “Live Load” danh sách Load Types bấm nút “ ← Add Case” Tải trọng va xô(Impact Load) (MI) Tải trọng hãm phanh (Vehicle Braking) (BR) tự động nhập vào bảng tải trọng Trong chương trình FB-Pier, loại tải trọng động phải có trường hợp Tải trọng va xô Trường hợp tải trọng hãm xe Nếu người dùng không muốn nhập loại tải trọng cho giá trị Khi hoàn tất việc nhập tải trọng, hình Bây giờ, nhập tải trọng động (Live Load 2) Khi hoàn thành trông giống hình sau d)Nhập tải trọng Va thuyền (CV) Thêm trường hợp tải trọng Va thuyền (Vessel Collision) Người dùng phải thay đổi ‘Node 1’ thành ‘Node 38’, nhập giá trị 1000kips theo phương x hình e) Nhập tải trọng gió Gió tác dụng lên kếu cấu lên tải trọng động, ta có thê thêm vào cách sử dụng bảng tải trọng AASHTO (AASHTO Load Table) Trong ví dụ người dùng sử dụng Wind Load Generator để tự động tạo tải trọng gió cần thiết Trước rời bảng tải trọng AASHTO, cần số tuỳ chọn có giá trị để chỉnh sửa trường hợp tải trọng Bấm OK để Save thiết lập AASHTO Load Table 2.3 Thiết lập tham số sử dụng tính toán Tổ hợp tải trọng AASHTO Tab AASHTO cho phép người dùng chọn LFRD hay LFD …………Thêm vào đó, Limit States dùng để thêm vào “Automated AASHTO Loads” cho phép người dùng thêm vào trường hợp tải trọng phát sinh trọng lượng thân(Include self weight), lực đẫy nổi(Include buoyancy), tải trọng gió(Wind Load Generator) Trong phần cho phép hiển thị tất nút tổ hợp “Total Number of Combinations” xem trước tổ hợp tải trọng “Preview Load Combinatons” trước chạy chương trình “Edit Load Factors” để chỉnh sửa giá trị tải trọng, hình Trong tab AASHTO, đánh dấu vào hộp STRENGTH-I, STRENGTH-III, STRENGTH-V, EXTREME II để tự động tạo trường hợp tải trọng cho lực đẩy nổi, xem lực đẩy ảnh hưởng đến nhóm cọc Sau đánh dấu vào, tab AASHTO trông giống hình Tải trọng gió tác dụng lên cấu trúc lên tải trọng động thiết lập “Wind Load Generator” Người dùng phải cung cấp số liệu diện tích, lực gió cánh tay đòn để tính toán tải trọng gió Các giá trị cho hình Để tạo tải trọng gió, bấm vào nút ”Wind Load Generator” Trong ví dụ có trường hợp 1) degrees 2) 30 degrees 3) 60 degrees thay đổi giá trị hình Bấm vào nút “Generate Wind Load Cases” để tạo tải trọng gió (theo góc 0, 30, 60 độ) tác dụng lên cấu trúc tải trọng gió tác dụng lện tải trọng động Bấm “yes” để thiết lập, bấm OK để lưu tiếp tục Kiểm tra trường hợp tải trọng gió thêm vào xem lại số liệu trước tiến hành việc chạy chương trình cách bấm vào tab Load Xem hình dưới,các tải trọng thiết lập ví dụ Người dùng thêm vào nút tải trọng cho tải trọng gió cần thiết Bấm OK để đóng hộp thoại hoàn tất Tại chứa trường hợp tải trọng thiết lập cho ví dụ Bấm vào tab AASHTO để xem số tổ hợp Để ý Total Number of Load Combinaton (tổng số tải tổ hợp) 13 sau thêm tải trọng gió Ta nên xem trước tất tổ hợp trước vào việc phân tích Bấm vào nút “Preview Load Combinations” để xem, lúc cửa sổ hình Bấm OK để chuyển sang giai đoạn chạy chương trình 2.4 Chạy chương trình xuất kết 2.4.1 Chạy chương trình - Chọn menu để chạy chương trình 2.4.2 Xem xuất kết Bấm vào nút để xem kết Tổ hợp tải trọng lớn cho trường hợp trạng thái giới hạn cửa sổ Plot Display Control Giả sử kết trạng thái giới hạn lớn cho trường hợp EXTREME-II hình Sau lựa chọn yếu tố kết để xem hình ta có kết hình Biểu đồ cho cọc thứ 3, giá trị tổ hợp lớn trạng thái giới hạn EXTREME-II Khi xem kết tổ hợp tải trọng, phương trình tổ hợp tải trọng phân tích phía hình sau: Người dùng bấm nút lên xuống hộp thoại để xem kết - kết hợp tổ hợp tải trọng khác! [...]... LRFD sẽ được nhập gồm : STRENGTH-I, STRENGTH-III, STRENGTH-V, EXTREME-II 2> Trình tự tính toán Để bắt đầu, chọn Open trong menu File, chọn file đã save là Vidu2.in , xuất hiện như hình dưới Phần lớn công vi c tính toán trong ví dụ này liên quan đến vi c nhập các loại tải trọng AASHTO Nhiều loại tải trọng được đặt tại vị trí các gối trên trụ Chương trình FB-Pier đòi hỏi những vị trí chất tải phải được... trọng ( từ Vidu2) và nó không thể kết hợp với các loại tải trọng khác Trong ví dụ này, chỉ có tải trọng Tĩnh tải (DC) thành phần của Trụ cầu Để chuyển đổi trường hợp tải trọng hiện có thành tĩnh tải, bấm vào “Load Case 1” trong hộp Load Case và chọn loại tải trọng “DC”, như hình b) Thay đổi các tải trọng cho ví dụ: Đầu tiên, ta xoá tất cả các nút tải trọng Sau đó bấm vào Node 72 trong cửa sổ 3D View Nút... +Cửa sổ (Pile Edit): mô hình mặt cắt cọc +Cửa sổ 3(Soil Edit):mô hình các lớp đất +Cửa sổ 4(3D View) Mô hình 3D kết cấu 2.2> Nhập số liệu cọc và bệ móng +Cửa sổ 1(Model DaTa): cửa sổ khai báo thuộc tính cho kết cấu +Cửa sổ (Pile Edit): mô hình mặt cắt cọc +Cửa sổ 3(Soil Edit):mô hình các lớp đất +Cửa sổ 4(3D View) Mô hình 3D kết cấu 2.2> Nhập số liệu cọc và bệ móng Khi nhập số liệu cần chú ý đến hệ thống... (có thể là cọc chuẩn hoặc cọc tự định nghĩa) +Các số liệu như hình vẽ 2.2.2> Hiệu chỉnh thuộc tính của bệ móng +Trong Pile Cap DaTa -> chọn Edit Pile Cap + Nhập số liệu như hình Trong đó Young’s Modulus :môdun đàn hồi của bê tông Poissons Ratio: hệ số poat xông Thick ness :bề dày của bệ Weight:trọng lượng riêng của bê tông + chọn Ok Mô hình của kết cấu được mô tả như sau Mô hình của kết cấu được mô... nhận khai báo trên và thoát khỏi hộp thoại 2.2.3.3> Hiệu chỉnh chiều dài cho các cọc trong móng +Ban đầu mặc định tất cả các cọc sẽ được hiểu là cọc 24” +Tiến hành hiệu chỉnh từng cọc riêng lẻ theo chu vi hố móng:chọn cọc cần hiệu chỉnh theo thứ tự và kích chuột trái vào cọc đó.Khi đó sẽ xuất hiện hộp thoại mô tả thông tin cho cọc đó.Trong ví dụ này,các cọc có đường kính 30” là các cọc xung quanh hố... layer :cao độ đáy lớp đất + Chọn Add layer để khai báo lớp đất thứ 2 +Nhập các thông số đặc trưng cho lớp đất 2.4> Khai báo tải trọng + Model Data - > chọn Load + Chon nút đặt lực tập trung từ cửa sổ 3D View +Nhập các giá trị tải trọng theo 2 phương như hình 2.5 >Chạy chương trình ,xem và xuất kết quả bài toán + Chon biểu tượng để chạy chương trình + Xem và xuất kết quả như các ví dụ trên III> Ví dụ 3... dự án Bấm chuột vào nút Run Analysis, 1 cửa sổ sẽ hiện ra như hình dưới, sau khi đòi hỏi lưu và cho kết quả Cửa sổ sẽ cho ta biết có gì xảy ra trong qúa trình phân tích hay không, sau đó sẽ cho ta biết vi c phân tích chương trình đã hoàn thành Tại đây, có 1 số tùy chọn khác nhau để xem các giá trị (lực của cọc, chuyển vị,…) Để xem chuyển vị cọc, bấm vào nút 3D Result và kết quả như hình dưới sẽ hiện... Bấm vào tab Pier trong cửa sổ Model Data Đánh dấu vào “Use Bearing Loc”, sau đó bấm vào nút “Bearing Locs” để nhập vị trí chịu tải Số liệu được nhập vào như hình Vị trí chịu tải hiện ra trong cửa sổ 3D View như trong hình dưới đây 2.2 Chuyển sang tải trọng AASHTO: a)Chuyển sang tải trọng AASHTO sau khi đã nhập vị trí chịu tải Bấm vào tab Analysis và đánh dấu vào hộp “AASHTO Combinations” để tạo tổ hợp... các thông số đầu vào 2.1.1> Lựa chọn kết cấu và hệ đơn vị tính toán +Vào File-> chọn New Trong hộp thoại select new problem type chọn: + Structure Type: (loại kết cấu) Chọn Pile and cap only : cọc làm vi c độc lập + Units: (Hệ đơn vị) Chọn hệ đơn vị của Anh + OK 2.1.2>Thiết lập các thông số cho quá trình tính toán + Sau khi đã chọn hệ đơn vị và loại kết cấu ,chọn Ok ,4 màn hình xuất hiện, bằng cách... trình FB-Pier, mỗi loại tải trọng động phải có trường hợp Tải trọng va xô và Trường hợp tải trọng hãm xe Nếu người dùng không muốn nhập 2 loại tải trọng này thì cho các giá trị của nó về 0 Khi hoàn tất vi c nhập các tải trọng, sẽ như hình Bây giờ, nhập tải trọng động 2 (Live Load 2) Khi hoàn thành sẽ trông giống như hình sau d)Nhập tải trọng Va thuyền (CV) Thêm trường hợp tải trọng Va thuyền (Vessel