Phân tích dầm thi công đúc trên đà giáo cố định Midas civil Hiếm

Hướng dẫn nâng cao 19 Phân tích thi cơng theo giai đoạn cho FSM (Đúc dầm đà giáo cố định) sử dụng chức Civil Contents Nội dung Thông số cầu mặt cắt Vật liệu & cường độ Tải trọng Cấu thành thi công theo giai đoạn Cài đặt môi trường làm việc phần mềm Định nghĩa tính chất Định nghĩa vật liệu Khai báo mặt cắt Khai báo thuộc tính phụ thuộc vào thời gian vật liệu 13 Mơ hình kết cấu 15 Khai báo phần tử 15 Khai báo gối đỡ 16 Khai báo nhóm (Group) 17 Gán nhóm kết cấu 18 Khai báo điều kiện gối/biên 19 Liên kết cứng 19 Nhập liệu gối đỡ 20 Nhập tải trọng thi công theo giai đoạn 21 Khai báo điều kiện tải trọng 21 Tải trọng thân 22 Tĩnh tải 23 Tải trọng cáo dự ứng lực 26 Tĩnh tải chất thêm 31 Nhập tải trọng cho kết cấu hoàn chỉnh 32 Tải trọng gió 32 Nhiệt độ 35 Hoạt tải 38 Cố kết lệch 44 Khai báo giai đoạn thi công 46 Chạy phân tích kết cấu 48 Kiểm tra kết phân tích 50 Tính chất phần tử & đặc trưng mặt cắt cho bước thi công 50 Kiểm tra lực ứng suất phần tử q trình thi cơng theo giai đoạn 52 Kiểm tra kết sử dụng biểu đồ 55 Kiểm tra kết sử dụng bảng 56 Mất mát ứng xuất dự ứng lực 58 Kiểm tra thông tin cáp 59 Kiểm tra kết phân tích hoạt tải 63 Kiểm tra ứng suất gây tổ hợp tải trọng 64 Nội dung FSM (Full Staging construction Method – Phương pháp đúc dầm đà giáo cố định) phương pháp thông dụng cho thi công cầu dự ứng lực căng sau Tĩnh tải bê tông, đà giáo, cốp pha kéo lên cao độ nhịp cầu dầm cầu đạt tới cường độ thiết kế FSM sử dụng cho mục đích kinh tế cầu cong, mặt cầu mở rộng Trong trường hợp cầu với nhịp dài, việc sử dụng cáp dự ứng lực giới hạn, trường hợp yêu cầu sử dụng mối nối Từng đoạn dầm nhịp thi cơng Phân tích kết cấu thực nguyên lý thi công theo Construction stage analysis for FSM using general functions giai đoạn với mối nối Mặc dù cầu thường bố trí hệ chống đỡ, FSM mơ hình tính tốn dựa lý thuyết bỏ qua hệ chống đỡ sử dụng cáp dự ứng lực Khi đưa vào sử dụng FSM để xây dựng cầu liên tục, giai đoạn giai đoạn dầm giản đơn, bước trở thành cầu liên tục nhiều nhịp so sánh khơ tính tốn tới việc thi cơng theo giai đoạn, Phân tích thi cơng theo giai đoạn gây giá trị moment âm dương lớn Vì đó, Vì sử dụng phương pháp FSM, cần xem xét đến mơ hình thi cơng theo giai đoạn cho biến đổi kết cấu, tải trọng phần tử điều kiện biên đặc trưng phụ thuộc theo thời gian vật liệu đặc tính từ biến, co ngót, moment chảy dẻo Hình Mơ hình cầu dùng để phân tích Thơng số cầu mặt cắt Ví dụ đơn giản hóa từ mơ hình cầu thực tế để nhằm mục đích họa cho phương pháp Phân tích thi cơng theo giai đoạn sử dụng FSM Thơng số kết cấu cầu mô tả đây: Loại kết cấu: Cầu dầm hộp PSC nhịp (F.S.M) Nhịp cầu: L = 40.0 + 45.0 + 40.0 = 125.0m Bề rộng: 8.5m Góc nghiêng: 90˚ ADVANCED APPLICATIONS Hình Mặt cắt dọc 8.5 5 0.2 0.3 0.26 0.26 34 232 0.5 1.232 8.5 Hình Mặt cắt dầm Construction stage analysis for FSM using general functions Vật liệu & cường độ ▶ Bê tông 1) 2) Cường độ: fcu  45MPa Mô đun chảy dẻo: Ec  3.0124  104 MPa ▶ Cáp dự ứng lực căng sau 2) Cường độ chảy dẻo: f py  1580MPa Cường độ kéo căng: f pu  1860MPa 3) Diện tiết mặt cắt danh định: Ap  100cm2 4) 5) Moment chảy dẻo: E p  1.95  105 MPa Lực căng cáp ban đầu: f pj  0.75 f pu  1395MPa 6) Trượt neo: 7) Hệ số ma sát đoạn cong :   0.25 / rad 8) Hệ số ma sát rung lắc: k  0.0066 / m 1) s  mm Tải trọng ▶ Tải trọng tải trọng đặc biệt liên đới tới tải trọng 1) Tĩnh tải A Bê tông cốt thép: 24.52kN / m2 B Bê tông nhựa Asphalt: 22.56kN / m2 C Giải ngăn cách lan can D Lực căng cáp, từ biến, co ngót 2) Hoạt tải 3) Sư khác biệt bố trí A Tải trọng xe cộ: Loại HA loại tải trọng HB : Tổ hợp bất lợi cho trụ 10mm ▶ Tải trọng thứ nguyên 1) Nhiệt độ A Cho độ võng toàn phần (±15˚) B Chênh lệch nhiệt độ cổng (±5˚) 2) Tải trọng gió ADVANCED APPLICATIONS Cấu thành thi cơng theo giai đoạn Hình minh họa tồn bước thi cơng theo giai đoạn Các giai đoạn thi công khai báo ngoại trừ việc lắp dựng hệ thống trụ tạm chống đỡ, phần khơng có ảnh hưởng đến kết cấu Hình Biểu đồ thi cơng giai đoạn Các giai đoạn thi cơng sau phản ánh trình tự phân tích CS1 (30 days) CS2 (30 days) CS3 (30 days) CS4 (10,000 days) Construction stage analysis for FSM using general functions ADVANCED APPLICATIONS Hình Bố trí bó cáp DUL Construction stage analysis for FSM using general functions Cài đặt môi trường làm việc phần mềm Với phương pháp đúc đà giáo cố định (FSM), mở file mới, ( lưu ( Save) ‘FSM.mcb’ New Project), Chọn ‘kN’ ‘m’ cho hệ đơn vị Hệ đơn vị thay đổi tùy thích theo nhu cầu người dùng loại liệu nhập vào mà không ảnh hưởng đến kết phân tích / New Project / Save (FSM) Tools / Unit System Chiều dài - Length> m ; Lực- Force>kN   Hệ đơn vị thay đổi cách “Unit Selection” ( ) phía hình làm việc Hình Cài đặt hệ đơn vị ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra lực ứng suất phần tử trình thi cơng theo giai đoạn Lực phần tử kiểm tra biểu đồ chứng Beam Diagram Nếu phần tử dầm lựa chọn sau sử dụng Quick View, lực phần tử điểm kiểm tra chi tiết Results / Forces / Beam Diagrams… CS4 Load Cases/Combinations>CS:Summation Components>My Display Options> Solid Fill Type of Display Contour (on) ; Legend (on) ; Step>Last Step  Type of Display>Quick View Hình 48 52 Kiểm tra lực phần tử bước thi công CS4 Construction stage analysis for FSM using general functions Sử dụng chức ứng xuất dầm Beam Stress (PSC), Ứng xuất mặt cắt PSC kiểm tra biểu đồ Tổng thể 10 vị trí, Các đỉnh op/Bot (1 tơi 4), Giữa (7 & 8) điểm kiểm tra ứng xuất cắt (5, 6, & 10) khai báo thời điểm khai báo mặt cắt PSC, kiểm tra Chúng ta kiểm tra ứng suất “ bottom chord” cho bước thi công CS:Summation bước thi công cuối Results / Stresses / Beam Stresses(PSC)… CS4  Load Cases/Combinations>CS:Summation Section Position>Position Components>Sig-xx(Summation) Type of Display Contour (on) ; Legend (on) Hình 49 ; Step>Last Step Bottom Chord ứng suất bước thi công cuối 53 ADVANCED APPLICATIONS Sử dụng biểu đồ người dùng định nghĩa, Khác biệt kết qủa (displacements / member forces / stresses) cho nhóm xảy Chúng ta xuất kết cho nhịp bên trái, mô men uốn nhịp ứng xuất nhịp bên phải vách dầm ngang đồng thời kiểm tra displacements / member forces / stresses cho bước thi công CS:Summation bước thi công giai đoạn cuối  Tổ hợp kết xuất giai đoạn thi cơng  Lựa chọn xuất chọn Results / Diagram / Define Diagram… CS4  Element>1to16 ; Type of Result>Displacement Component>DZ ; Group Name>Disp  Element>17to35 ; Type of Result>Beam Force/Moments Component>My ; Group Name>Force  Element>36to52 ; Type of Result>Beam Stresses(PSC) Section Position>Abs Max ; Components>Sig-xx(Summation) Group Name>PSC Stress  Results / Diagram / Plot Diagram… Load Cases/Combination>CS: Summation Diagram Group>Disp(on), Force(on), PSC Stress(on)  < Displacement > Hình 50 54 < Moment > < Stress > Người dùng định nghĩa biểu đồ Construction stage analysis for FSM using general functions Kiểm tra kết sử dụng biểu đồ Sự thay đổi ứng xuất q trình thi cơng theo giai đoạn phần tử (No.36) kiểm tra biểu đồ Results / Stage/Step History Graph CS4 Define Function>Beam Force/Stress Name(36_ax) ; Element No.(36) ; Stress Point>I-Node ; Components>Axial   Name(36_b(+y)) ; Components>Bend(+y)  Name(36_b(-y)) ; Components>Bend(-y)  Name(36_b(+z)) ; Components>Bend(+z)  Name(36_b(-z)) ; Components>Bend(-z)   Nếu “Multi LCase” lựa chọn, lịch sử kết của cấu kiện phần tử tương ứng cho trường hợp tải trọng kiểm tra Mode >Multi Func  Step Option>All Steps Load Cases/Combinations>Summation  Hình 51 Thay đổi ứng xuất biểu đồ đường 55 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra kết sử dụng bảng Các bảng kết hữu dụng công tác kiểm tra kết Phân tích thi cơng theo giai đoạn Các bảng kết có nhiều cách để xuất ra, kích chuột phải tab công cụ Từ “Records Activation Dialog”, bảng kết xuất từ việc lựa chọn phần tử để kiểm tra cho ứng xuất, trường hợp tải trọng kiểm tra ứng suất, trường hợp tải trong, bước thi công theo giai đoạn, Mục Sorting Dialog cho phép phân loại/bố trí liệu dựa tiêu chí phân loại Mục Style Dialog Cho phép thay đổi loại kết Cùng kiểm tra ứng suất đỉnh bước thi công CS:Summation bước thi công cuối Results / Result Tables / Beam / Hình 52 56 Stresses(PSC) Kiểm tra ứng suất bảng Construction stage analysis for FSM using general functions Trong hộp thoại “Construction Stage Analysis Control” dialog box, Nếu “Save Output of Current Stage (Beam/Truss)” chọn, xuất lực thành phần gây từ bước thi công tương ứng (không phải tổng cộng dồn đến bước này) Vậy để tách biệt kết bước thi công định, tích vào “Current Step Result” cho tất giai đoạn Results / Result Tables / Beam / Hình 53 Force Lực thành phần ảnh hưởng bước thi công thời 57 ADVANCED APPLICATIONS Mất mát ứng xuất dự ứng lực Chúng ta kiểm tra lực căng cáp dự ứng lực bước thi công thay đổi bước thi công Trong hộp thoại “Tendon Time Dependent Loss Graph”, Chỉ bó cáp lựa chọn bước thi cơng kiểm tra Một biểu đồ xuất kết cửa bó cáp, bước giai đoạn kích chọn để kiểm tra kết mơ họa hình Results / Tendon Time-dependent Loss Graph Tendon>A1L  Hình 54 58 Biểu đồ mát ứng xuất Construction stage analysis for FSM using general functions Kiểm tra thông tin cáp Cáp sử dụng Phân tích thi cơng theo giai đoạn kiểm tra thơng tin theo bảng biểu Tọa độ cáp bố trí xuất bảng Results / Result Tables / Tendon / Tendon Coordinates… Hình 55 Bảng tọa độ cáp Dãn dài cáp xuất Thời gian căng cáp tao, Dãn dài phần tử điểm bắt đầu điểm kết thúc phần tử tổng hợp chúng xuất bảng Results / Result Tables / Tendon / Tendon Elongations… Hình 56 Bảng dãn dài cáp 59 ADVANCED APPLICATIONS Ứng suất hữu hiệu dự ứng lực hữu hiệu bó cáp kiểm tra theo nhóm giai đoạn thi công Các lực thành phần theo phương đứng phương ngang cáp dự ứng lực nhận từ khoảng cách từ tâm điểm mặt cắt tới nhóm cáp định hướng bó cáp ( hình cosine) Results / Result Tables / Tendon Arrangement…  Chọn giai đoạn thi cơng kích để xuất kết tương ứng với giai đoạn Hình 57 Bảng bố trí cáp Lực ứng suất hữu hiệu bảng kết phản ánh mát ứng suất tức dài hạn cáp dự ứng lực Nếu muốn kiểm tra ứng suất hữu hiệu cho mát tức (ma sát, tụt neo & co ngót đàn hơi) mát ứng suất dài hạn khác, kích chuột phải vào bảng tích vào “Tendon Immediate Loss Graph” Hình 58 60 Mất mát ứng suất tức cáp Construction stage analysis for FSM using general functions Cho bó cáp, mát mat sát, tụt neo, co ngót đàn hồi, từ biến, co ngót, trùng cáp… phân tách rõ ràng bảng Results Tab / Result Tables / Tendon Loss…  Chọn bước thi cơng kích để xuất kết cho bước tương ứng Hình 59 Bảng mát ứng suất Kích chuột phải chọn “Tendon Time-dependent Loss Graph” để kiểm tra ứng suất hữu hiệu sau tính tốn cho mát lực căng 61 ADVANCED APPLICATIONS Hình 60 Biểu đồ mát ứng xuất cáp Loại cáp, đặc trưng khối lượng nhóm lập bảng Results / Result Tables / Tendon / Tendon Weight…  Khối lượng cáp xem xét bước PostCS stage PostCS  Hình 61 62 Bảng khối lượng cáp Construction stage analysis for FSM using general functions Kiểm tra kết phân tích hoạt tải Các lực thành phần sinh phân tích hoạt tải kết giá trị lớn cho phần tử tương ứng Như vậy, vị trí tải trọng gây lực lớn khác biệt Để thu kết lực thành phần bước tại, kích chuột phải vào bảng chọn chức “View by Max Value Item” Chúng ta kiểm tra thành phần lực tương ứng gắn với lực thành phần lớn Results / Result Tables / Beam / Force Loadcase/Combination>MV U 1(MV:min)  Moment-y lớn nhất, thành phần lực xảy thời điểm sinh produced ; (Context Menu) View by Max Value Item Items to Display>Moment-y Load Cases to Display> MV U 1(MV:min) Hình 62 Part Number>Part I   Kết phân tích hoạt tải 63 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra ứng suất gây tổ hợp tải trọng Khai báo tổ hợp tải trọng Results / Combinations PostCS Name(Temperature) ; Type>Envelop LoadCase> Temperature (+)(ST) ; Factor(1.0) LoadCase> Temperature (-)(ST) ; Factor(1.0) Name(Top-Bot Temp Diff) ; Type>Envelop LoadCase> Top-Bot Temp Diff (+)(ST) ; Factor(1.0) LoadCase> Top-Bot Temp Diff (-)(ST) ; Factor(1.0) Name(ULS 1) ; Type>Add LoadCase>Summation(CS) ; Factor(1.15) LoadCase>Erection Load(CS) ; Factor(1.2) LoadCase>SM(SM) ; Factor(1.2) LoadCase>MV U ; Factor(1.0) Name(SLS 2) ; Type>Add LoadCase>Summation(CS) ; Factor(1.0) LoadCase>Erection Load(CS) ; Factor(1.0) LoadCase>Wind(ST) ; Factor(1.0) LoadCase>SM(SM) ; Factor(1.0) LoadCase>MV S ; Factor(1.0) Name(SLS 3) ; Type>Add LoadCase>Summation(CS) ; Factor(1.0) LoadCase>Erection Load(CS) ; Factor(1.0) LoadCase>Temperature(CB) ; Factor(1.0) LoadCase>Top-Bot Temp Diff(CB) ; Factor(0.8) LoadCase>SM(SM) ; Factor(1.0) LoadCase>MV S 3(MV) ; Factor(1.0) 64 Construction stage analysis for FSM using general functions Hình 63 Khai báo tổ hợp tải trọng 65 ADVANCED APPLICATIONS Kiểm tra kết ứng suất gây tổ hợp tải trọng Results / Stresses / Beam Stresses(PSC)… Load Cases/Combinations>CBall:SLS Section Position>Position Components>Sig-xx(Summation) Type of Display Contour (on) ; Legend (on) Hình 64 Ứng suất gây tổ hợp tải trọng giai đoạn sử dụng 66 ... 64 Nội dung FSM (Full Staging construction Method – Phương pháp đúc dầm đà giáo cố định) phương pháp thông dụng cho thi công cầu dự ứng lực căng sau Tĩnh tải bê tông, đà giáo, cốp pha kéo lên... Name (Non-Structure Dead) Name (Prestress) Name (Superimposed) Name (Wind) Name (Temperature (+)) Name (Temperature (-) ) Name (Top-Bot Temp Diff(+)) Name (Top-Bot Temp Diff (-) ) Hình 19 ; Type>Construction... Type> 3-D ; Curve Type> Spline Profile 1> x (0), y (0), z (-1 )  2> x (2), y (0), z (-1 .2590) … 25> x (48), y (0), z (-1 .25) Profile Inserton Point> End-I of Elem.1 x Axis Direction> I->J of