Mô hình hóa và phân tích kết cấu PII

1 Mc lc CHNG Mễ HèNH HO V PHN TCH CU Bấ TễNG THI CễNG TRấN GIO C NH 7.1 Tng quan v cỏc phng phỏp thi cụng cu bờ tụng 7.2 Trỡnh t chung mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch quỏ trỡnh thi cụng cu bờ tụng bng MIDAS/Civil 7.3 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cu bờ tụng d ng lc kộo sau thi cụng trờn giỏo di ng .6 7.3.1 c im ca quỏ trỡnh thi cụng 7.3.2 c im ca vic mụ hỡnh hoỏ kt cu giai on thi cụng .6 7.3.3 Vớ d CHNG Mễ HèNH HO V PHN TCH CU Bấ TễNG D NG LC C HNG 29 8.1 c im ca quỏ trỡnh thi cụng ỳc hng .29 8.2 c im ca vic mụ hỡnh hoỏ kt cu giai on thi cụng 30 8.3 Vớ d 30 8.3.1 Gii thiu chung .30 8.3.2 Xỏc nh cỏc thụng s ban u ca mụ hỡnh .31 8.3.3 Khai bỏo vt liu .32 8.3.4 Khai bỏo cỏc thuc tớnh co ngút & t bin v bin thiờn cng ca vt liu .33 8.3.5 Khai bỏo mt ct .35 8.3.6 Xõy dng mụ hỡnh kt cu 36 8.3.7 Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh thi cụng 40 8.3.8 Phõn tớch 65 8.3.9 ỏnh giỏ kt qu .67 CHNG Mễ HèNH HO V PHN TCH KT CU CU TREO DY VNG 73 9.1 Tng quan v cu treo dõy vng 73 9.1.1 Cỏc b phn cu to 73 9.1.2 Cỏc phng phỏp thi cụng ph bin 74 9.2 Tng quan v tớnh toỏn cu treo dõy vng vi MIDAS/Civil 75 9.2.1 Khỏi quỏt v cỏc ni dung v phng phỏp tớnh toỏn .75 9.2.2 Cỏc phng phỏp iu chnh ni lc cu dõy vng 76 9.2.3 Cỏc ni dung iu chnh ni lc cu dõy vng 77 9.2.4 Tớnh toỏn lc iu chnh theo phng phỏp h s ti trng n (Unknown Load Factor) 78 9.2.5 Tớnh toỏn iu chnh lc theo phng phỏp Lack of Fit Force 80 9.2.6 Gii thiu chung v mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cu treo dõy vng vi MIDAS/Civil .81 9.3 Vớ d 82 9.3.1 S liu tớnh toỏn 83 9.3.2 Cỏc bc mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch MIDAS/Civil 89 9.3.3 Mụ hỡnh hoỏ kt cu 89 9.3.4 Xõy dng mụ hỡnh kt cu trng thỏi hon thnh cu 100 9.3.5 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch kt cu quỏ trỡnh thi cụng theo phng phỏp thun .107 CHNG 10 Mễ HèNH HO V PHN TCH KT CU CU TREO DY VếNG 121 10.1 Tng quan v cu treo dõy vừng 121 10.2 Tng quan v tớnh toỏn cu treo dõy vừng 122 10.3 Gii thiu chung v mụ hỡnh hoỏ v tớnh toỏn cu treo dõy vừng vi MIDAS/Civil 124 10.4 Vớ d 125 10.4.1 S liu ban u 125 10.4.2 Xỏc nh cỏc thụng s ca mụ hỡnh phõn tớch 126 10.4.3 Xõy dng mụ hỡnh trng thỏi hon thnh cu 130 10.4.4 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch kt cu giai on khai thỏc 141 10.4.5 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch kt cu giai on thi cụng 141 10.4.6 Mụ hỡnh hoỏ mt s chi tit c bit 151 CHNG 11 Mễ HèNH HO V PHN TCH KT CU CU EXTRADOSED 154 11.1 Tng quan v cu extradosed .154 11.2 Nguyờn tc mụ hỡnh hoỏ cu extradosed vi MIDAS/Civil 155 11.3 Vớ d 156 11.3.1 Gii thiu chung 156 11.3.2 Mụ hỡnh hoỏ kt cu 160 11.3.3 Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh thi cụng 168 11.3.4 Khi to cỏc giai on thi cụng, cỏc nhúm kt cu, iu kin biờn v ti trng 170 11.3.5 Mụ hỡnh hoỏ giỏo c nh 170 11.3.6 Khai bỏo ti trng .171 11.3.7 Phõn tớch 174 11.3.8 X lý kt qu 175 CHNG 12 PHN TCH THU NHIT 178 12.1 Tng quan v phõn tớch thu nhit .178 12.2 Phõn tớch truyn nhit 179 12.3 Phõn tớch ng sut nhit .180 12.3.1 Tui tng ng .181 12.3.2 Nhit cng dn 181 12.3.3 Cng chu nộn ca bờ tụng tớnh theo tui tng ng v nhit cng dn 182 12.4 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch thu nhit vi MIDAS/Civil 182 12.5 Vớ d 183 12.5.1 S liu ban u 183 12.5.2 Mụ hỡnh hoỏ kt cu 184 12.5.3 Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh thi cụng 195 12.5.4 Thc hin phõn tớch 196 12.5.5 Phõn tớch kt qu 196 12.5.6 Mụ hỡnh hoỏ nõng cao H thng lm lnh .199 CHNG 13 PHN TCH KT CU CHU TI TRNG NG T 202 13.1 Tng quan v phõn tớch kt cu chu ti trng ng t 202 13.2 Xỏc nh s phõn b lng kt cu 203 13.3 Xỏc nh cỏc thụng s phõn tớch tr riờng 205 13.4 Phõn tớch kt cu chu tỏc ng ng t theo phng phỏp ph ỏp ng 205 13.4.1 Trỡnh t 206 13.4.2 Vớ d 206 13.5 Phõn tớch kt cu chu tỏc ng ng t theo phng phỏp lch s thi gian 212 13.5.1 Trỡnh t 212 13.5.2 Vớ d 212 CHNG 14 Mễ HèNH HO V PHN TCH CC B 220 14.1 Tng quan v phõn tớch cc b 220 14.2 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cc b theo phng phỏp phn t hu hn 222 14.2.1 Quỏ trỡnh mụ hỡnh húa kt cu cc b 222 14.2.2 Mt s loi phn t hu hn hay c s dng mụ hỡnh húa kt cu cc b 222 14.2.3 Mt s ch dn v vic xõy dng mụ hỡnh phõn tớch 224 14.3 Vớ d 1: Phõn tớch cc b liờn kt kt cu gin giỏo 225 14.3.1 S liu tớnh toỏn 225 14.3.2 Mụ hỡnh húa v phõn tớch tng th .227 14.3.3 Mụ hỡnh húa v phõn tớch cc b vựng cht liờn kt 227 14.3.4 Phõn tớch kt qu 233 14.4 Vớ d 2: Phõn tớch cc b kt cu tr cu 235 14.4.1 S liu tớnh toỏn 235 14.4.2 Mụ hỡnh húa v phõn tớch cc b .236 14.4.3 Kt qu tớnh toỏn 240 TI LIU THAM KHO .244 CHNG 7.1 Mễ HèNH HO V PHN TCH CU Bấ TễNG THI CễNG TRấN GIO C NH Tng quan v cỏc phng phỏp thi cụng cu bờ tụng Cu bờ tụng ct thộp v nht l cu bờ tụng d ng lc ang l dng cu ph bin nht nc ta hin Trong thc t xõy dng, cu bờ tụng c ỏp dng cho t nhng nhp rt nh, khong m i vi cu bn, n nhng nhp rt ln, hn 100 m, i vi cu dm v hn 400 m vi cu treo dõy vng Cu bờ tụng l loi kt cu cú trng lng bn thõn ln hn nhiu so vi ti trng khai thỏc Ngoi ra, bờ tụng l vt liu cú cỏc c tớnh cng , cng v bin dng thay i theo thi gian S thay i bin dng theo thi gian c th hin tớnh co ngút v t bin Bờn cnh s thay i c trng vt liu, cỏc c trng mt ct ca cỏc b phn kt cu bờ tụng d ng lc cng thay i theo quỏ trỡnh thi cụng ph thuc vo quỏ trỡnh bm va vo ng gen cng nh tng quan cng gia bờ tụng v ct thộp Do cỏc c im k trờn nờn trng thỏi ni lc cui cựng ca kt cu cu bờ tụng ph thuc rt ln vo quỏ trỡnh, phng phỏp v cụng ngh thi cụng Vic mụ hỡnh hoỏ v tớnh toỏn kt cu cu bờ tụng, ú, phi c thc hin ph thuc vo quỏ trỡnh cng nh cụng ngh thi cụng Hin nay, cỏc phng phỏp ph bin c ỏp dng thi cụng cu bờ tụng l [18]: Thi cụng trờn h thng giỏo c nh Trong phng phỏp thi cụng ny, h thng giỏo phc v thi cụng c ta lờn nn t (cú th l nn t ó c gia c) õy l phng phỏp thi cụng c ỏp dng lõu i nht xõy dng cu bờ tụng v, hin nay, phng phỏp ny c s dng cú hiu qu nhng iu kin thớch hp nh kt cu nhp khụng quỏ cao, nn t khụng quỏ yu, v.v u im ca h thng giỏo c nh l an ton, kt cu chu lc theo mt s nht nờn tit kim vt liu v nõng cao cht lng cụng trỡnh Thi cụng trờn giỏo di ng Trong iu kin a cht yu hoc tr cu cao, vic ỏp dng cỏc h thng giỏo c nh s rt tn kộm phỏt huy cỏc li th ca vic thi cụng trờn giỏo v khc phc cỏc khú khn ca vic xõy dng cỏc tr tm, cú th s dng cỏc h thng giỏo di ng (MSS Movable Scraffolding System) Dng ph bin ca h thng giỏo di ng l s dng cỏc dm hoc gin thộp ta lờn cỏc tr chu ton b trng lng bờ tụng v ti trng thi cụng Sau thi cụng xong mt b phn, h thng giỏo s c di chuyn sang v trớ mi thi cụng b phn khỏc Phng phỏp ny cho phộp thi cụng kt cu nhp cú mt ct bt k Thi cụng bng phng phỏp hng (FCM Free Caltileved Method) Phng phỏp thi cụng hng bao gm ỳc hng hoc lp hng õy, cỏc on dm c ti ch hoc lp ghộp t mt bờn hay i xng qua tr cho n cỏc dm c ni (hp long) vi Trong quỏ trỡnh thi cụng, cỏc t dm ch yu chu mụ men õm nờn hu ht ct thộp d ng lc c t phớa trờn mt ct Cng nh phng phỏp thi cụng trờn giỏo di ng, phng phỏp thi cụng hng khụng yờu cu tr tm nờn cú th thi cụng qua khu vc cú iu kin a cht xu, kt cu nhp cao hay yờu cu thụng thuyn Cỏc kt cu cu c thi cụng theo phng phỏp hng cú s chu lc hp lý nờn tit kim vt liu v cú hỡnh dỏng p Thi cụng bng phng phỏp y Phng phỏp y (ILM Incremental Launching Method) ch yu l ỳc y Cỏc on dm c ỳc trờn bói ỳc mt bờn m v c y dn cho n chm m bờn Phng phỏp ny cng khc phc c cỏc nhc im ca phng phỏp giỏo c nh nhng nhc im chớnh ca phng phỏp l s chu lc ca kt cu thng xuyờn thay i quỏ trỡnh thi cụng nờn khụng tit kim vt liu 7.2 Trỡnh t chung mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch quỏ trỡnh thi cụng cu bờ tụng bng MIDAS/Civil Vic mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cỏc kt cu cu bờ tụng d ng lc vi MIDAS/Civil, núi chung u c thc hin theo cỏc bc chớnh sau: La chn dng kt cu, Khai bỏo vt liu v mt ct, Xõy dng mụ hỡnh Trong quỏ trỡnh ny nờn s dng ti a cỏc tớnh nng ca cỏc chng trỡnh h tr mụ hỡnh hoỏ (Wizard), nu cú th Trong cỏc phiờn bn hin thi, MIDAS/Civil cung cp Wizard cho cỏc dng kt cu: cu bn, cu thi cụng ỳc hng (FCM), cu thi cụng ỳc y (ILM), cu thi cụng trờn giao di ng MSS, v.v Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh thi cụng, Phõn tớch v x lý kt qu Cỏc phn sau ca chng ny s c s dng trỡnh by phng phỏp mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cỏc kt cu cu bờ tụng d ng lc giai on thi cụng theo cỏc phng phỏp ỳc trờn giỏo c nh v ỳc hng Vic mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch kt cu c thi cụng theo phng phỏp giỏo di ng cng c thc hin hon ton tng t nh i vi trng hp thi cụng trờn giỏo c nh 7.3 7.3.1 Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cu bờ tụng d ng lc kộo sau thi cụng trờn giỏo di ng c im ca quỏ trỡnh thi cụng Theo phng phỏp thi cụng ny, cỏc dm thng c bờ tụng theo tng on, cú th l mt hoc nhiu nhp Mi ni thi cụng mi on c b trớ trựng vi im khụng trờn biu mụ men thng l im cỏch gi mt khong bng 0,2 ln chiu di nhp i vi cỏc kt cu cu dm liờn tc, cỏp d ng lc s c neo tm ti cỏc mi ni thi cụng v s c ni vi cỏp phn dm thi cụng sau Sau bờ tụng ó kh nng chu lc, giỏo s c thỏo v chuyn sang phc v cho giai on thi cụng khỏc Nh vy, quỏ trỡnh thi cụng, kt cu s tri qua cỏc trng thỏi chớnh nh sau: Bờ tụng dm c ỳc xong nm ta trờn giỏo, Dm c kộo d ng lc, ng gen c bm va, Dm c thỏo vỏn khuụn, giỏo v ta lờn tr, chu trng lng bn thõn v cỏc ti trng thi cụng khỏc 7.3.2 c im ca vic mụ hỡnh hoỏ kt cu giai on thi cụng Tng ng vi quỏ trỡnh thi cụng v cỏc c im chu lc ca kt cu quỏ trỡnh ny, vic mụ hỡnh hoỏ kt cu cn phn ỏnh c nhng c im sau: iu kin biờn ca kt cu trc thỏo giỏo Khi ny, kt cu c kờ trờn giỏo, l b phn cú cng hu hn Nh vy, giỏo cn c mụ hỡnh hoỏ thnh cỏc liờn kt n hi cng ca cỏc liờn kt ny cn c xỏc nh theo kt qu o c thc t Ngoi ra, liờn kt gia giỏo v dm l dng liờn kt ch chu nộn gia bờ tụng dm v giỏo hon ton khụng cú liờn kt Mụ hỡnh hoỏ cỏc giai on v cỏc bc thi cụng Mt quỏ trỡnh thi cụng cho n hon thnh xong mt on dm cú th c mụ hỡnh hoỏ thnh mt giai on thi cụng Tuy nhiờn, quỏ trỡnh ú, cú khỏ nhiu bc thi cụng cn c phn ỏnh, vớ d, kộo v neo cỏp d ng lc, bm va, thỏo giỏo, vỏn khuụn, v.v Trong MIDAS/Civil, mt giai on thi cụng (construction stage) cú th c chia thnh nhiu bc, mi bc ng vi mt thi im hon thnh cụng vic nht nh Vic phõn chia giai on v bc thi cụng ph thuc ch quan ca ngi lp mụ hỡnh phõn tớch, nhiờn, d x lý d liu, cỏc giai on thi cụng trờn mụ hỡnh nờn phn ỏnh ỳng ý ngha thc t ca nú 7.3.3 Vớ d Cỏc ni dung ni bt ca vớ d ny l: Mụ hỡnh hoỏ mt ct bng cụng c SPC; Mụ hỡnh hoỏ h thng giỏo c nh; Mụ hỡnh hoỏ cỏp d ng lc Quỏ trỡnh mụ hỡnh hoỏ kt cu cựng cỏc giai on thi cụng cú th c thc hin n gin bng Wizard FSM Tuy nhiờn, tng quỏt, vớ d sau s dng cỏch mụ hỡnh hoỏ n gin nht t cỏc cụng c h tr mụ hỡnh hoỏ ph thụng ca MIDAS/Civil 7.3.3.1 Gii thiu chung Vớ d sau trỡnh by cỏch mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch mt kt cu cu dm liờn tc thi cụng trờn giỏo c nh õy l mt phn cu dn mt h thng cu ln Hỡnh 7.1 th hin s b trớ chung ca phn cu dn, cỏc Hỡnh 7.2 v Hỡnh 7.3 th hin mt ct ngang in hỡnh v mt ct ngang trờn gi ca kt cu nhp Hỡnh 7.4 minh ho cỏch b trớ cỏp theo phng dc cu v Hỡnh 7.5 minh ho cỏch b trớ cỏp d ng lc trờn mt ct ngang Do phn cu dn c cu to t nhúm nhp v cỏch thi cụng c nhúm ny l nh nờn vớ d ny ch xem xột quỏ trỡnh thi cụng cho nhúm nhp th nht S quỏ trỡnh thi cụng c th hin trờn Hỡnh 7.6 v Hỡnh 7.7 Trong giai on thi cụng th nht, dm c bờ tụng trờn nhp v 0,2 ln chiu di nhp (10 m) Trong giai on 2, phn c bờ tụng l phn cũn li ca nhp v 0,3 ln chiu di nhp (10 m) Phn cũn li ca nhp c thi cụng giai on Hỡnh 7.1 B trớ chung phn cu dn 250 400 2365 2432.5 600 200 400 9000 400 250 200 300 Cỏc kớch thc ca mt ct ngang in hỡnh Hỡnh 7.2 200 200 400 200 9000 1200 1990 2365 1680 3650 Hỡnh 7.3 Cỏc kớch thc c bn ca mt ct ngang gi 150 c6 c1 c2 c3 c4 c5 c7 c9 c9 c8 c8 c7 c8 S b trớ cỏp 1546 Hỡnh 7.4 1560 773 3650 Hỡnh 7.5 S cỏp d ng lc trờn mt mt ct ngang c6 c1 c2 c3 c4 c5 c8 thi công nhịp thi công nhịp thi công nhịp Hỡnh 7.6 S b trớ thi cụng 3.0% Ván khuôn Tăng Tăng Ván khuôn đáy Tấm bê tông Hỡnh 7.7 7.3.3.2 Tng th h giỏo, vỏn khuụn Xỏc nh thụng s ban u ca mụ hỡnh H thng n v: h thng n v c s dng vớ d ny l m, kN Cỏc giỏ tr ny c nhp nh trờn Hỡnh 7.8 Mt s n v õy c dựng mc nh vỡ s khụng c s dng quỏ trỡnh tớnh toỏn 10 Mụ hỡnh: mụ hỡnh c xõy dng l mụ hỡnh chiu Nhit ban u c t l 25oC Chng trỡnh cng s c yờu cu chuyn i trng lng thnh lng trung mt cỏch t ng Cỏc thụng s ny c t giao din Structure Type (Kiu kt cu) nh trờn Hỡnh 7.9 7.3.3.3 Hỡnh 7.8 Xỏc nh h thng n v Hỡnh 7.9 t cỏc thụng s kt cu Khai bỏo vt liu Vt liu ch to dm c thng kờ Bng 7-1 Vớ d v vic khai bỏo vt liu vo mụ hỡnh c thc hin nh trờn Hỡnh 7.10 Chi tit hn v cỏch khai bỏo vt liu ó c trỡnh by mc 5.3.2 ca Tp Bng 7-1 Cỏc c trng c bn ca vt liu c trng vt liu Bờ tụng dm Ct thộp d ng lc Tờn mụ hỡnh DeskConcrete Tendon Modun n hi (kN/m2) 3,1350e+007 1,9500e+008 H s Poisson 0,3 0,3 H s dón n nhit (1/oC) 1,000e-005 1,000e-005 Trng lng riờng (kN/m3) 24,5 78,5 Cng 28 ngy (kN/m2) 340000 230 Con x c to y ba chiu bng cỏch kộo di cỏc phn t tm thnh bng lnh Extrude Elements Kớch thc theo phng Y (dc theo trc x) nờn chn cho mi phn t cú cỏc cnh tng i u (Hỡnh 14-9) phỏt sinh cỏc phn t bng cỏch kộo di v c hai phớa (chiu dng v õm ca trc Y) thỡ lu ý l khụng xúa cỏc phn t phng ln kộo di u tiờn Ngha l b la chn mc nh Remove Source giao din Extrude Elements Hỡnh 14.8 Hỡnh 14-9 14.3.3.3 Mụ hỡnh hoỏ ng hn v x v l cht To x 3D bng cỏch dựng lnh Extrude Elements Mụ hỡnh hoỏ cỏc khu vc cũn li ca liờn kt n õy, phn vic khú khn v quan trng nht ó c hon thnh Nhng chi tit khỏc c thc hin khỏ d dng bng cỏch phỏt sinh kộo di i tng Ti biờn cỏc kt cu ó to c, cú th v cỏc phn t bao, sau ú phỏt sinh kộo di phn t t (1 chiu) thnh tm (2 chiu) Lu ý rng, b dy ca cỏc tm thộp cn c gỏn phự hp vi s liu tng ng ó cho Vỡ cỏc tm thộp ny c ni vi qua im nỳt v phn t c s dng l phn t tm nờn s liờn tc cu to c m 231 bo t ng Do vy, khụng cn thit phi mụ t cỏc ng hn gia nhng chi tit ny (Hỡnh 14.9) Hỡnh 14.9 Mụ hỡnh hoỏ ẵ phn u cht bng cỏch kộo di cỏc phn t Hỡnh 14.9 mụ t mt na ó hon thin ca mụ hỡnh Phn cũn li s c xõy dng bng cỏch ly i xng theo mt phng XZ bng lnh Mirror Elements Cú th b qua cụng vic ny vỡ kt cu i xng, ti trng tỏc dng i xng vic phõn tớch trờn mt na kt cu s hiu qu hn Cn lu ý ny l, cỏc nỳt trờn mt i xng khụng cú chuyn v theo phng vuụng gúc vi mt i xng Liờn kt thớch hp cho cỏc nỳt ny l liờn kt dng ngm trt Kt qu ly i xng nh trờn Hỡnh 14.10 14.3.3.4 Mụ hỡnh hoỏ ti trng Trong thc t, lc truyn t mt na liờn kt sang na i din thụng qua mt tip xỳc vi x nh ó c trỡnh by trờn v cỏch tỏc dng lc ca mt bờn liờn kt n x l khụng nh hng n s lm vic ca bờn cũn li Do ú, tớnh toỏn s lm vic ca mt bờn liờn kt, cú th gỏn lc tỏc dng u lờn mt ct x Cỏch gỏn lc ny c thc hin nh sau: Liờn kt nỳt tõm x vi cỏc nỳt trờn mt ct x bng cỏc liờn kt cng (Master Node l nỳt tõm) (Hỡnh 14.11) t lc tỏc dng vo tõm x Lu ý rng, giỏ tr ti trng, chớnh l ni lc ti v trớ tớnh toỏn, cú c t phõn tớch tng th, c t mt na ti mi bờn u cht Nu cú nhiu trng hp ti trng, v cỏc ti trng ny thc cht cú th phõn thnh hai phng X v Z nh Hỡnh 14.12, thỡ chỳng ta nờn to trng hp ti trng theo phng X v Z cú ln bng n v Sau ú cỏc trng hp ti trng tớnh toỏn c to bng cỏch t hp loi trng hp ti trng ny vi cỏc h s ti trng chớnh bng giỏ tr thc ca chỳng iu ny s to thun li tớnh toỏn v thit k cu kin 232 Hỡnh 14.10 To y mụ hỡnh u cht bng lnh Mirror Elements Hỡnh 14.11 Hỡnh 14.12 Mụ t khu vc truyn ti trng t ti trng tớnh toỏn c t phõn tớch tng th 233 14.3.3.5 Mụ hỡnh hoỏ iu kin biờn Nh trờn ó nờu, b phn kt cu c phõn tớch cc b s c ni vi b phn cũn li ca kt cu tng th thụng qua cỏc liờn kt ngm cng Thc cht, vic s dng cỏc liờn kt ny s lm cho b phn kt cu c phõn tớch cc b tỏch ri hon ton vi kt cu tng th v phng din chu lc Riờng x s c hn ch chuyn v theo phng dc trc ca nú (phng Y mụ hỡnh) m bo x cú th di chuyn c v t to v trớ cõn bng mt phng XZ Hỡnh 14.13 14.3.4 Liờn kt vi vựng biờn ca kt cu cc b Phõn tớch kt qu Vi kt cu thộp, ngoi vic xem kt qu ng sut theo cỏc phng X, Y, Z, XY, YZ, ZX, cn xem xột cỏc ng sut chớnh cỏc phn t ng sut gõy nt, rỏch thộp, v.v thng ng sut kộo chớnh gõy ra, nh trờn hỡnh 10.15 Vic ỏnh giỏ kh nng lm vic ca kt cu thộp c thc hin theo cỏc cụng thc ca tiờu chun Hỡnh 14.14 Biu ng sut chớnh ln nht ca ẵ vựng l cht 234 Trong trng hp phõn tớch ny, cỏc ng sut kộo ln nht xut hin vựng tip xỳc gia thnh l v x th hin cỏc ng sut ny c liờn tc v chớnh xỏc hn, li phn t vựng ny nờn chia mn hn ng sut x c th hin nh trờn Hỡnh 14.15 Mc dự mụ hỡnh tớnh cho kt cu ny l tuyn tớnh v vt liu v hỡnh hc, nhng cỏc liờn kt gia x vi thnh l l liờn kt ch chu nộn, tc l liờn kt phi tuyn, nờn thi gian thc hin phõn tớch s lõu hn so vi bỡnh thng Ngoi cỏc kt qu phõn tớch ng sut, cn s dng mụ hỡnh phõn tớch kh nng lm vic theo iu kin n nh cc b ca kt cu thộp Dng phõn tớch buckling cho cỏc kt cu ny cng cn c quan tõm Hỡnh 14.15 Biu ng sut chớnh ln nht ca ẵ x 235 14.4 Vớ d 2: Phõn tớch cc b kt cu tr cu Mt cu vt nỳt giao khỏc mc cú tng chiu di ton cu l 323.2m, gm nhp dm bn 35m Cu c thit k vi quy mụ ln xe, chiu rng ton cu l 18.6m Ti trng xe thit k HL93 theo tiờu chun thit k cu 22TCN - 272 05 Hỡnh 14.16 S b trớ tng th cu Mc tiờu ca bi toỏn l phõn tớch ng sut cc b cho kt cu tr cu 14.4.1 S liu tớnh toỏn Vt liu: bờ tụng, mụ un n hi: E = x 107 (kN/m2); H s Poỏt-xụng: = 0,2 H s dón n nhit: t = 1,0 x 10-5 (1/0C) Trng lng riờng: = 24 kN/m3 thộp, mụ un n hi: E = x 108 (kN/m2); H s Poỏt-xụng: = 0,3 H s dón n nhit: t = 1,2 x 10-5 (1/0C) Trng lng riờng: = 78 kN/m3 Mt ct: cỏc thộp cú ng kớnh D16, D32 Kớch thc hỡnh hc: nh c th hin trờn Hỡnh 14.17 Ti trng: t h dm truyn xung qua gi vi tng giỏ tr lc thng ng ti mi gi l 10000 kN vớ d ny ch xột ti trng thng ng Trong trng hp thc t, xỏc nh c ti trng bt li t kt cu phn trờn truyn xung, cn phi xem xột nhiu t hp ti trng khỏc nh tnh ti, hot ti, gi lỳn, nhit , ti trng hot ti lch tim cu, giú ngang, phanh hóm xe, v.v V nh vy, ti trng tớnh toỏn kt cu tr núi chung khụng phõn b u cỏc gi nh s liu trờn 236 Hỡnh 14.17 Cu to kt cu tr 14.4.2 Mụ hỡnh húa v phõn tớch cc b 14.4.2.1 Gii thiu Vi kt cu tr nh hỡnh 14-18 thỡ nhng vựng cn quan tõm ng sut cc b l ton b x m Cu to biờn cong gia x m v thõn tr lm gim ỏng k s trung ng sut phn vỳt ny Tuy nhiờn, ton b kt cu tr s c mụ hỡnh húa, iu ny s thun tin chỳng ta phõn tớch nhiu trng hp ti trng vi cỏc phng v ln khỏc Bờ tụng núi chung c mụ hỡnh húa bng cỏc phn t Khi cú iu kin mụ hỡnh húa c ct thộp chu lc thỡ cú th dựng cỏc phn t Vi ti trng ng sut trc hay cỏp d ng lc, cú th mụ t giỏn tip thụng qua mt s phn t dm cú cng khụng ỏng k iu ny tng t nh trng hp mụ hỡnh húa ti trng di ng trờn h cu dm vi s dm theo phng ngang l chn1 Ti trng t kt cu nhp truyn qua gi tt nht l nờn mụ hỡnh húa di dng ti trng phõn b Khi mun xem xột n gin hn thỡ cú th thay bng cỏc lc trung Thc thỡ ta cú th chuyn ti trng di ng qua dm gn ln xem xột nht Khi cu cú nhiu dm ngang thỡ vic chuyn ti trng qua dm gi t gia cu khụng cú s chờnh lch nhiu 237 14.4.2.2 Mụ hỡnh húa bờ tụng tr Kt cu tr cú dng i xng hỡnh hc, vy nờn xõy dng mt na kt cu v t ú ly i xng cú c ton b mụ hỡnh kt cu Phn biờn cong ni gia thõn tr v x m lin cn c to dng trc Cú th chuyn i hỡnh hc t bn v AutoCAD sang hoc dựng cụng c Model > Wizards > Arch xõy dng ng biờn cong ny to hiu qu li u, cú th thit lp h ta ngi dựng vi kớch thc li tớnh toỏn theo mt phng XZ Trng hp mun mụ t c cỏc phn t ct thộp, h ta a phng c chn nờn cn c vo v trớ ca cỏc thộp c b trớ kt cu Cỏc phn t ti biờn cong cú th cn c to dng bng phng phỏp th cụng Nhng phn t cũn li ngoi gúc ẳ ng trũn thỡ cú th dựng lnh Extrude Elements phỏt sinh Kt qu to li theo phng ng cho mt na kt cu tr nh Hỡnh 14.18 Cỏc bc thc hin cú th túm lc nh sau: Hỡnh 14.18 Mụ hỡnh húa mt ng ẵ kt cu tr To li h ta a phng theo mt phng XZ To on biờn cong Xõy dng cỏc phn t phng vựng biờn cong bng cỏch ni th cụng Xõy dng cỏc phn t cũn li phm vi ẵ kt cu bng cỏch kt hp ni trc tip cỏc im nỳt v chộp phn t 238 Phỏt sinh mụ hỡnh phn t theo phng dc cu bng lnh Extrude Elements, chuyn t phn t phng sang phn t vi tng chiu di phn t theo phng Y bng b dy ca tr (Hỡnh 14.19) Phỏt sinh ton b kt cu bng cỏch ly i xng (mirror elements) qua mt phng i xng ca tr (Hỡnh 14.20) Hỡnh 14.19 Hỡnh 14.20 Mụ t b dy tr theo phng dc cu Mụ hỡnh húa kt cu bờ tụng tr y , dựng lnh Mirror 239 14.4.2.3 Mụ hỡnh húa ct thộp thng chu lc To dng cỏc phn t thộp ti cỏc v trớ thớch hp bng cỏch ni trc tip cỏc im nỳt v cỏc nhúm lnh copy, mirror, v.v (Hỡnh 14.21) Hỡnh 14.21 14.4.2.4 Mụ hỡnh húa li ct thộp thng v d ng lc tr Mụ hỡnh húa cỏp d ng lc Khi mụ t cỏc ng cỏp d ng lc bờ tụng, cn chỳ ý rng chỳng ta khụng th gỏn trc tip nhng ng cỏp ny vo kt cu m phi thụng qua mt s cỏc phn t S mụ hỡnh húa ct thộp d ng lc s hp lý mụ t chớnh xỏc nhng v trớ tip xỳc gia cỏp d ng lc v bờ tụng Do vy, chỳng ta nờn to cỏc phn t dm gi (cú cng rt nh, ch mang ti trng cỏp d ng lc) qua cỏc im nỳt tng ng vi cỏc v trớ cỏp i qua kt cu Vi cỏp thng thỡ iu ny khỏ n gin, nhiờn ng cỏp cong thỡ thng cn phi mụ t mt cỏch t m bng cỏc lnh c bn To dng phn t cỏp d ng lc bng cỏch t vo v trớ thớch hp, nu ú khụng cú phn t thộp thỡ cn to dng mt phn t gi (phn t cú cng rt nh, lm nhim v truyn lc) gỏn cỏp d ng lc 14.4.2.5 Mụ hỡnh húa ti trng Lp cỏc trng hp ti trng v gỏn giỏ tr ti trng tng ng õy ta dựng loi ti trng tnh phõn b u trờn mt phn t mụ t ti trng kt cu phn trờn truyn xung tr (hỡnh 14-23) 240 14.4.2.6 Mụ hỡnh húa iu kin biờn Ti v trớ chõn tr, xem nh xa vựng tớnh toỏn cc b cn quan tõm, nờn cú th gỏn cỏc liờn kt c nh dng gi cng (Supports) nh trờn Hỡnh 14.22 Hỡnh 14.22 14.4.3 Xp ti trng v gỏn iu kin biờn Kt qu tớnh toỏn Cỏc kt qu tớnh toỏn gm cú: cỏc ng sut phỏp theo phng X, Y v Z Chỳng ta cng cú th xem xột ng sut tip theo cỏc mt XY, YZ v ZX i vi kt cu bờ tụng, nhng ng sut gõy nt (ng sut kộo) thng l ng sut phỏp Do ú chỳng ta cn quan tõm loi ng sut ny hn Trong kt cu tr ny, cỏc ng sut phỏp theo phng X v Z s c xem xột Giỏ tr gii hn ca cỏc ng sut ny cú th tỡm thy tiờu chun thit k 241 Hỡnh 14.23 Hỡnh 14.24 Biu ng sut phỏp theo phng X Biu ng sut phỏp theo phng Z ca ẵ kt cu thõn tr Ngoi vic xỏc nh giỏ tr cỏc ng sut trung, phõn tớch kt cu cc b, chỳng ta cng cn xỏc nh phm vi nh hng ca cỏc vựng cc b Ta nhn thy i vi kt cu tr ang xột, cu to ca on vỳt cong ni gia thõn tr v x m, dũng ng sut phõn b khỏ ờm thun õy chớnh l u im v mt cu to hỡnh hc ca kt cu, va m bo tớnh m quan va m bo tớnh cht hp lý v chu lc 242 Ti v trớ gia cỏc gi, cú cỏc ng sut kộo ln c theo phng X v phng Z Nhng v trớ ny cn b trớ ct thộp theo phng ngang mt cỏch thớch ỏng nh cú th thy trờn Hỡnh 14.23, Hỡnh 14.24 v Hỡnh 14.25 Trong phõn tớch tuyn tớnh, mt ng sut bờ tụng nm gii hn chu lc cho phộp thỡ chc chn ng sut ct thộp thng tớnh c s m bo s chu lc iu ny d hiu vỡ bin dng ca ct thộp v bờ tụng xung quanh c xem l bng nhau, m cng chu lc ca thộp ln hn khỏ nhiu so vi bờ tụng Hỡnh 14.25 Biu ng sut phỏp theo phng Z ca ẵ kt cu thõn tr V trớ vựng di gi v nỏch tr cú ng sut nộn ln theo phng Z gim s khỏc bit gia cỏc vựng ng sut kộo v nộn vựng x m di gi, li ct thộp theo phng ngang nờn c b trớ, chỳng lm s phõn b ng sut nộn lũng thõn tr c u hn, v ú, s gim nh hng ng sut kộo trờn vựng mt gia cỏc gi MIDAS/Civil cho phộp quan sỏt kt qu ng sut di dng cỏc mt ng ng sut õy l tớnh nng rt cú ớch giỳp vic phõn tớch s phõn b cỏc dũng lc kt cu c rừ rng hn, v l mt s gi ý tt cho vic xõy dng cỏc mụ hỡnh chng v ging tớnh toỏn ct thộp chu lc (Hỡnh 14.26) Nhng kt qu phõn tớch v cỏp d ng lc nh mt mỏt ng sut, dón di, v.v hon ton cú th kim soỏt nh giai on phõn tớch kt cu tng th Chỳ ý: trng hp mụ hỡnh húa kt cu tr khụng cú ct thộp, kt qu ng sut trung tng lờn khỏ nhiu Trong trng hp vớ d ny, ng sut kộo ln nht tớnh vi mụ hỡnh kt cu khụng k n s lm vic ca ct thộp theo phng X b mt trờn x m 243 tng 21% so vi mụ hỡnh bờ tụng ct thộp v 28% so vi mụ hỡnh bờ tụng ct thộp thng v d ng lc (Hỡnh 14.27) Cỏc li ct thộp bao xung quanh b mt ca bờ tụng ó gúp phn ỏng k vo vic ngn cn s n ngang v, nh vy, lm gim ng sut kộo ca bờ tụng Do vy, vi kt cu tr thng chu nộn un nhiu, nờn mụ hỡnh húa kt cu y c ct thộp thng tng s chớnh xỏc ca tớnh toỏn v phn ỏnh ỳng n hn s lm vic ca kt cu c thit k Hỡnh 14.26 Biu ng sut phỏp theo phng Z ca ẵ kt cu thõn tr Hỡnh 14.27 ng sut theo phng X vi mụ hỡnh kt cu ch ton bờ tụng 244 TI LIU THAM KHO Gimsing Cable Supported bridges John Wiley & Sons Inc New York 1998 Ngụ ng Quang, Trn Ngc Linh, Bựi Cụng , Nguyn Trng Ngha Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch kt cu cu vi MIDAS/Civil Tp NXB Xõy dng H ni 2005 Ngụ ng Quang, Nguyn c Thanh, Mụ hỡnh hoỏ v phõn tớch cu treo dõy vừng bng phn mm MIDAS/Civil Tp Cu ng S 1+2 2006 Lu Th Trỡnh Cỏch tớnh h treo theo s bin dng NXB Xõy dng H ni 2003 inh Quc Kim Mt s c im kt cu cu extradosed TEDI Fathy A Saad Design and Construction of Extradosed Bridges for Medium Span Bridges Ain Shams University, 2003 H s thit k cu Ngó T S, 2005 MIDAS IT Analysis Reference MIDAS/Civil 2005, 2006 Wai-Fah Chen (Editor), Lian Duan (Editor) Bridge Engineering Handbook CRC Press New York 04/1999 10 Fritz Leonhardt Bridges Deutsche Verlags-Anstalt, 1982 11 MIDAS/Civil Tutorial (Cable Stayed Forward Unknown) 12 Richard M Barker, Jay A Puckett Design of Highway Bridges John Wiley & Sons Inc New York 01/1997 13 Robert Davis Cook (Editor), David S Malkus, Michael E Plesha Concepts and Applications of Finite Element Analysis (3rd edition) John Wiley & Sons Inc New York 02/1989 14 Nguyn Vit Trung, Hong H Cụng ngh ỳc hng cu bờ tụng ct thộp NXB Giao thụng ti H ni 2004 15 MIDAS/Civil, MIDAS IT Getting Started 2005, 2006 16 MIDAS IT Online Help MIDAS/Civil 2006 2006 17 Christian Menn Prestressed Concrete Bridges Birkhaeuser Basel 1991 18 Lờ Vn Thng Cụng ngh xõy dng cu bờ tụng ng sut trc nhp ln, Hi tho khoa hc Cụng ngh xõy dng kt cu nhp cu bờ tụng d ng lc khu ln H ni, 1993 19 Hi Cu ng Vit nam, Tiờu chun thit k cu 22 TCN 272-05