Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI CẢM ƠN Trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Cơ Sở II đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài này,đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Hồ Xuân Ba ,giáo viên gợi ý đề tài và trực tiếp hướng dẫn đã giúp chúng em học tập và nghiên cứu ,hoàn thành đề tài đúng thời gian qui định. Được sự hướng dẫn của thầy ,chúng em đã nghiên cứu được vấn đề quan tâm ,phát huy được hết những kiến thức đã được học từ trên ghế giảng đường và đọc được nhiều tài liệu bổ ích rất cần thiết cho quá trình học và nghiên cứu. Qua đây chúng em chân thành cảm ơn sự góp ý sâu sắc ,cũng như sự giúp đỡ tận tình của các thầy chuyên môn đã giúp chúng em hoàn thành đề tài này. Thành phố Hồ Chí Minh,ngày 30 tháng 4 năm 2008 GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh Thái Hoàng Duy Đào Nhật Tân Lớp : Cầu Đường Bộ K45 Website: http: uct2.edu.vnĐề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier trong tính toán móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân. Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 2 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đất nước đang trong quá trình hội nhập, kéo theo xu thế không ngừng phát triển về kinh tế và khoa học kĩ thuật. Trong lời dạy của Hồ Chí Minh có câu “ Giao thông là mạch máu của tổ chức, giao thông tốt thì mọi việc dễ dàng, giao thông xấu thì các việc đình truệ ” vì thế Đảng và nhà nước luôn quan tâm đầu tư đến lĩnh vực giao thông mà cụ thể là xây dựng cơ sở hạ tầng và các công trình giao thông nói chung . Hiện nay và trong tương lai ở nước ta đã và sẽ xây dựng nhiều công trình xây dựng lớn mang tầm vóc quốc tế ( Cầu Mỹ thuận, cầu Bãi Cháy, Cầu thủ thiêm, tòa nhà saigonPearl, cụm tòa nhà Sunrigth city ….). Để phục vụ cho quá trình tính toán phân tích nội lực kết cấu công trình xây dựng được dễ dàng thì việc ứng dụng các phần mềm tính toán phân tích kết cấu nào cho phù hợp và độ tin cậy cao là vấn đề cần phải cân nhắc. Việc phân tích tính toán nội lực kết cấu công trình nói chung và kết cấu trụ, móng bệ cọc nói riêng là hai vấn đề có tính chất quyết định để đảm bảo chất lượng cho công trình. Phân tích tính toán kết cấu quyết định đến tới an toàn trong khai thác sử dụng và tính kinh tế của công trình .Kết quả đạt được của phân tích là các giá trị nội lực và chuyển vị của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng, tổ hợp tải trọng là số liệu đầu vào cho bài toán thiết kế kết cấu. Nội dung phân tích kết cấu trụ, móng bệ cọc bao gồm việc mô hình hóa kết cấu và tiến hành phân tích như: + Phân tích tĩnh. + Phân tích động. + Phân tích phi tuyến. + Phân tích P – delta. Đây là quá trình phân tích, tính toán hết sức phức tạp và tốn rất nhiều thời gian, đã có những giả thiết đưa ra nhằm giảm bớt tính phức tạp của bài toán nhưng việc này dẫn đến sai số lớn, không phản ánh hết sự làm việc thực tế của kết cấu. Do đó khi thiết kế người ta thường thiết kế với hệ số an toàn lớn dẫn tới lãng phí.Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier trong tính toán móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân. Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 3 Ngày nay, với sự trợ giúp của máy tính, mà đặc biệt là việc ứng dụng các sản phẩm phần mềm chuyên dụng thì công việc mô hình hóa và phân tích kết cấu trở nên nhanh chóng và tương đối chính xác. Hiện có một số phần mềm phân tích tính toán kết cấu trụ, móng bệ cọc nổi tiếng như FBPier, Piling, Pracol, …Với FBPier có đặc điểm nổi bậc hơn các chương trình khác như: Khả năng mô hình hóa kết cấu, giao diện và tốc độ tính toán, nhập và xuất dữ liệu, khả năng phân tích. FBPier là phần mềm của nước Hoa Kỳ, hiện nay tính phổ biến của nó chưa được rộng rải ở nước ta, tài liệu tham khảo bằng tiếng việt rất hạn chế (hầu như là không... ) vì thế sự tiếp cận của sinh viên và kỹ sư với FBPier còn khó khăn và việc đánh giá kết quả của chương trình đòi hỏi người kỹ sư phải thật sự am hiểu về kết cấu trong quá trình mô hình hóa kết cấu. Vì chương trình chỉ là công cụ phục vụ cho việc tính toán kết quả phân tích đúng hay sai phụ thuộc vào số liệu đầu vào trong quá trình mô hình hóa. Để làm được điều đó đề tài giành phần lớn thời gian hướng dẫn sử dụng, mô hình hóa chi tiết kết cấu trong FBPier thông qua nhiều ví dụ với nhiều trường hợp kết cấu và tải trọng khác nhau.Qua đó ,người sử dụng có thể tiếp cận một cách chính xác và đầy đủ. II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Như đã phân tích ở trên, việc xác định trị số nội lực đầu cọc, sơ đồ làm việc của cọc và đất nền có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế móng mố trụ cầu, vì vậy mục tiêu của đề tài là: Mô hình hóa không gian 3D của kết cấu để xem sự làm việc của nó. Sự làm việc của cọc, kết quả của sự phân tích kết cấu là các biểu đồ của sự làm việc bao gồm: biều đồ về mômen, lực cắt, lực dọc và góc xoay theo chiều dài cọc.Qua đó xác định được giá trị nội lực max để từ đó làm cơ sở cho việc bố trí cốt thép trong cọc . Xác định sự làm việc của trụ và xà mũ. Phân tích sự tương tác lẫn nhau của các cọc, trụ cầu và xà mũ. Xác định giá trị chuyển vị của kết cấu, độ lún, ứng suất trong bệ cọc . Từ đó xác định được cao độ mũi cọc và lớp đất tại nơi đặt mũi cọc có đảm bảo các yêu cầu chịu lực hay không. Ö Vì vậy mục tiêu của đề tài là : Nghiên cứu Ứng dụng FBPier trong tính toán, thiết kế móng cọc cho móng mố trụ cầu.Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier trong tính toán móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân. Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 4 III. Đối tượng nghiên cứu của đề tài. Với mục tiêu như trên thì đối tượng nghiên cứu là tiến hành mô hình hóa không gian các kết cấu trong chương trình. Các kết cấu tính toán trong phần mềm FBPier: + Tính toán kết cấu trụ và nền . + Móng và cọc làm việc đồng thời. + Cọc và bệ làm việc đồng thời. + Tính toán cọc đơn. + Tính toán kết cấu có móng cọc đơn. + Tính toán tường chắn. + Tính cọc chịu uốn, cọc xiên,… + Tính toán cột . IV. Phương pháp nghiên cứu. Tìm hiểu và nghiên cứu cơ sở lý thuyết, tính toán, và hướng dẫn sử dụng chương trình thông qua các ví dụ bằng cách dịch phần Help của chương trình và tham khảo tài liệu tiếng anh trên trang web http:bsiweb.ce.ufl.edudefault.asp . Lựa chọn, đúc kết, tổng hợp và rút gọn những kiến thức đã tìm hiểu để hoàn thành đề tài và tài liệu hướng dẫn phần mềm FBPier bằng tiếng việt thật đơn giản và dễ hiểu cho sinh viên và kỹ sư. V. Ý nghĩa của đề tài. Về mặt thời gian: Rút ngắn thời gian trong quá trình thiết kế, khắc phục được những nhược điểm trong quá trình tính toán với những giải pháp trước đây. Đồng thời thông qua đề tài rất mong các cơ quan, các cấp,các ngành và trường học sớm đưa vào sử dụng và giảng dạy. Rút ra phương pháp tư duy nghiên cứu cho bản thân. VI. Kết cấu cấu của đề tài. Phần I: Đặt vấn đề:khái quát chung về đề tài nghiên cứu Phần II:Nội dung đề tài + Chương 1:Tổng quan về FBPier + Chương 2:Phương pháp phần tử hửu hạn và ứng dụng của phương pháp + Chương 3:Các Menu chính của chương trình FBPier + Chương 4:Tính toán kết cấu móng mố trụ cầu trong FBPier Phần III:Kết luận và kiến nghị. Tài liệu tham khảo.Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier trong tính toán móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân. Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 5 PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương I: TỔNG QUAN VỀ FBPIER I. Phần mềm FB_Pier trong tính toán móng cọc không gian: FBPIER là phần mềm phân tích kết cấu chuyên về phân tích mố trụ cầu và các bài toán tương tác kết cấu đất nền (soilstructure interaction). Phần mềm FB_Pier được phát triển bởi viện phần mềm về cầu (BSI Bridge Software Institute) thuộc trường đại học UF (University of Florida) và được bảo trợ bởi cục đường bộ liên bang Hoa kỳ (FHWA). Chương trình có khả năng phân tích hệ móng cọc theo mô hình không gian, trong đó tương tác phi tuyến cọcđất mô phỏng bằng các mô hình py, Tz, Tθ. Chương trình còn có khả năng tính được độ cứng tương đương của một hệ móng cọc thành một gối đàn hồi tổng quát được đặc trưng bằng một ma trận độ cứng của gối đàn hồi. Gối đàn hồi này được gắn vào kết cấu phần trên để mô phỏng tương tác giữa kết cấu phần trên của cầu và nền móng. FB_Pier có thể tính toán với số lượng cọc tối đa là 2500 cọc và số lượng mốtrụ là 99 trụ. FB_Pier cho phép mô hình tới 50 cọc có chiều dài khác nhau trong cùng 1 nhóm cọc. Mô hình trụ và móng cọc với nền đất trong chương trình FB_PierĐề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier trong tính toán móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân. Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 6 II. Đặc điểm nổi bật của FBPIER so với các chương trình khác: + Khả năng mô hình hóa kết cấu: chương trình hỗ trợ nhiều loại kết cấu ,đặc biệt là kết cấu móng mố trụ cầu ,giúp cho người sử dụng có thể mô hình được nhiều loại kết cấu khác nhau.Từ đó xác định được những yêu cầu đề ra trong công tác thiết kế.Điểm nổi bật của chương trình là đã mô hình hóa kết cấu trong không gian 3D,từ đó giúp chúng ta quan sát được các bộ phậ
Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba LỜI CẢM ƠN Trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Cơ Sở II tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài này,đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy Hồ Xuân Ba ,giáo viên gợi ý đề tài trực tiếp hướng dẫn giúp chúng em học tập nghiên cứu ,hoàn thành đề tài thời gian qui định Được hướng dẫn thầy ,chúng em nghiên cứu vấn đề quan tâm ,phát huy hết kiến thức học từ ghế giảng đường đọc nhiều tài liệu bổ ích cần thiết cho trình học nghiên cứu Qua chúng em chân thành cảm ơn góp ý sâu sắc ,cũng giúp đỡ tận tình thầy chun mơn giúp chúng em hồn thành đề tài Thành phố Hồ Chí Minh,ngày 30 tháng năm 2008 GVHD: Hồ Xuân Ba SVTH: Đặng Như Tranh Thái Hoàng Duy Đào Nhật Tân Lớp : Cầu Đường Bộ K45 Website: http:// uct2.edu.vn SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ I Tính cấp thiết đề tài - Cùng với tiến khoa học kỹ thuật, đất nước trình hội nhập, kéo theo xu không ngừng phát triển kinh tế khoa học kĩ thuật Trong lời dạy Hồ Chí Minh có câu “ Giao thơng mạch máu tổ chức, giao thơng tốt việc dễ dàng, giao thơng xấu việc đình truệ ” Đảng nhà nước ln quan tâm đầu tư đến lĩnh vực giao thông mà cụ thể xây dựng sở hạ tầng cơng trình giao thơng nói chung - Hiện tương lai nước ta xây dựng nhiều cơng trình xây dựng lớn mang tầm vóc quốc tế ( Cầu Mỹ thuận, cầu Bãi Cháy, Cầu thủ thiêm, tòa nhà saigonPearl, cụm tòa nhà Sunrigth city ….) Để phục vụ cho q trình tính tốn phân tích nội lực kết cấu cơng trình xây dựng dễ dàng việc ứng dụng phần mềm tính tốn phân tích kết cấu cho phù hợp độ tin cậy cao vấn đề cần phải cân nhắc - Việc phân tích tính tốn nội lực kết cấu cơng trình nói chung kết cấu trụ, móng bệ cọc nói riêng hai vấn đề có tính chất định để đảm bảo chất lượng cho cơng trình Phân tích tính tốn kết cấu định đến tới an toàn khai thác sử dụng tính kinh tế cơng trình Kết đạt phân tích giá trị nội lực chuyển vị kết cấu tác dụng tải trọng, tổ hợp tải trọng số liệu đầu vào cho toán thiết kế kết cấu Nội dung phân tích kết cấu trụ, móng bệ cọc bao gồm việc mơ hình hóa kết cấu tiến hành phân tích như: + Phân tích tĩnh + Phân tích động + Phân tích phi tuyến + Phân tích P – delta Đây q trình phân tích, tính tốn phức tạp tốn nhiều thời gian, có giả thiết đưa nhằm giảm bớt tính phức tạp toán việc dẫn đến sai số lớn, không phản ánh hết làm việc thực tế kết cấu Do thiết kế người ta thường thiết kế với hệ số an toàn lớn dẫn tới lãng phí SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba - Ngày nay, với trợ giúp máy tính, mà đặc biệt việc ứng dụng sản phẩm phần mềm chun dụng cơng việc mơ hình hóa phân tích kết cấu trở nên nhanh chóng tương đối xác - Hiện có số phần mềm phân tích tính tốn kết cấu trụ, móng bệ cọc tiếng FB-Pier, Piling, Pracol, …Với FB-Pier có đặc điểm bậc chương trình khác như: Khả mơ hình hóa kết cấu, giao diện tốc độ tính tốn, nhập xuất liệu, khả phân tích FB-Pier phần mềm nước Hoa Kỳ, tính phổ biến chưa rộng rải nước ta, tài liệu tham khảo tiếng việt hạn chế (hầu khơng ) tiếp cận sinh viên kỹ sư với FB-Pier cịn khó khăn việc đánh giá kết chương trình địi hỏi người kỹ sư phải thật am hiểu kết cấu q trình mơ hình hóa kết cấu Vì chương trình cơng cụ phục vụ cho việc tính tốn kết phân tích hay sai phụ thuộc vào số liệu đầu vào q trình mơ hình hóa Để làm điều đề tài giành phần lớn thời gian hướng dẫn sử dụng, mơ hình hóa chi tiết kết cấu FB-Pier thơng qua nhiều ví dụ với nhiều trường hợp kết cấu tải trọng khác nhau.Qua ,người sử dụng tiếp cận cách xác đầy đủ II Mục tiêu nghiên cứu đề tài Như phân tích trên, việc xác định trị số nội lực đầu cọc, sơ đồ làm việc cọc đất có ý nghĩa quan trọng việc thiết kế móng mố trụ cầu, mục tiêu đề tài là: - Mơ hình hóa khơng gian 3D kết cấu để xem làm việc - Sự làm việc cọc, kết phân tích kết cấu biểu đồ làm việc bao gồm: biều đồ mômen, lực cắt, lực dọc góc xoay theo chiều dài cọc.Qua xác định giá trị nội lực max để từ làm sở cho việc bố trí cốt thép cọc - Xác định làm việc trụ xà mũ - Phân tích tương tác lẫn cọc, trụ cầu xà mũ - Xác định giá trị chuyển vị kết cấu, độ lún, ứng suất bệ cọc Từ xác định cao độ mũi cọc lớp đất nơi đặt mũi cọc có đảm bảo yêu cầu chịu lực hay khơng Ư Vì mục tiêu đề tài : Nghiên cứu Ứng dụng FB-Pier tính tốn, thiết kế móng cọc cho móng mố- trụ cầu SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba III Đối tượng nghiên cứu đề tài Với mục tiêu đối tượng nghiên cứu tiến hành mơ hình hóa khơng gian kết cấu chương trình Các kết cấu tính tốn phần mềm FB-Pier: + Tính tốn kết cấu trụ + Móng cọc làm việc đồng thời + Cọc bệ làm việc đồng thời + Tính tốn cọc đơn + Tính tốn kết cấu có móng cọc đơn + Tính tốn tường chắn + Tính cọc chịu uốn, cọc xiên,… + Tính tốn cột IV Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu nghiên cứu sở lý thuyết, tính tốn, hướng dẫn sử dụng chương trình thơng qua ví dụ cách dịch phần Help chương trình tham khảo tài liệu tiếng anh trang web http://bsi-web.ce.ufl.edu/default.asp - Lựa chọn, đúc kết, tổng hợp rút gọn kiến thức tìm hiểu để hoàn thành đề tài tài liệu hướng dẫn phần mềm FB-Pier tiếng việt thật đơn giản dễ hiểu cho sinh viên kỹ sư V Ý nghĩa đề tài - Về mặt thời gian: Rút ngắn thời gian trình thiết kế, khắc phục nhược điểm q trình tính tốn với giải pháp trước - Đồng thời thông qua đề tài mong quan, cấp,các ngành trường học sớm đưa vào sử dụng giảng dạy - Rút phương pháp tư nghiên cứu cho thân VI Kết cấu cấu đề tài - Phần I: Đặt vấn đề:khái quát chung đề tài nghiên cứu - Phần II:Nội dung đề tài + Chương 1:Tổng quan FB-Pier + Chương 2:Phương pháp phần tử hửu hạn ứng dụng phương pháp + Chương 3:Các Menu chương trình FB-Pier + Chương 4:Tính tốn kết cấu móng mố trụ cầu FB-Pier - Phần III:Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương I: TỔNG QUAN VỀ FB-PIER I Phần mềm FB_Pier tính tốn móng cọc khơng gian: FB-PIER phần mềm phân tích kết cấu chuyên phân tích mố trụ cầu tốn tương tác kết cấu - đất (soil-structure interaction) Phần mềm FB_Pier phát triển viện phần mềm cầu (BSI - Bridge Software Institute) thuộc trường đại học UF (University of Florida) bảo trợ cục đường liên bang Hoa kỳ (FHWA) Chương trình có khả phân tích hệ móng cọc theo mơ hình khơng gian, tương tác phi tuyến cọc-đất mơ mơ hình p-y, T-z, T-θ Chương trình cịn có khả tính độ cứng tương đương hệ móng cọc thành gối đàn hồi tổng quát đặc trưng ma trận độ cứng gối đàn hồi Gối đàn hồi gắn vào kết cấu phần để mô tương tác kết cấu phần cầu móng FB_Pier tính tốn với số lượng cọc tối đa 2500 cọc số lượng mố/trụ 99 trụ FB_Pier cho phép mơ hình tới 50 cọc có chiều dài khác nhóm cọc Mơ hình trụ móng cọc với đất chương trình FB_Pier SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hồng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba II Đặc điểm bật FB-PIER so với chương trình khác: + Khả mơ hình hóa kết cấu: chương trình hỗ trợ nhiều loại kết cấu ,đặc biệt kết cấu móng mố trụ cầu ,giúp cho người sử dụng mơ hình nhiều loại kết cấu khác nhau.Từ xác định yêu cầu đề công tác thiết kế.Điểm bật chương trình mơ hình hóa kết cấu khơng gian 3D,từ giúp quan sát phận kết cấu :vị trí cọc đất ,trụ ,xà mũ ,tường chắn… Về tải trọng chương trình hỗ trợ đầy đủ đa dạng thể loại như: tĩnh tải với loại lực(lực tập trung,lực phân bố), nhiệt độ, gối lún, dự ứng lực tải trọng động với phương pháp tính tốn tiên tiến.Chương trình có nhiều cơng cụ trực quan hỗ trợ việc mơ hình hóa cách trực tiếp Về đất :chương trình mơ hình đầy đủ đặc trưng lớp như: chiều dày lớp,cao độ mực nước ngầm, trọng lượng riêng lớp,modun đàn hồi,góc nội ma sát,hệ số biến dạng,cường độ chịu kéo,cường độ cắt khơng nước(đất sét) + Giao diện tốc độ tính tốn: Chương trình hoạt động mơi trường Windows, giao diện thân thiện, khả tính tốn mạnh Tốc độ tính tốn chương trình phụ thuộc vào khối lượng tính tốn so với số phần mềm tính tốn kết cấu khác piling ,pracol tốc độ tính tốn nhanh Kết tính tốn chương trình đầy đủ tin cậy + Khả nhập xuất liệu: Dữ liệu đầu vào nhập trực tiếp , kết tính xuất hình đồ họa, văn hay máy in, xuất kết dạng tập tin cho chương trình thiết kế sau tínhtốn + Khả phân tích cho tốn cầu: Đây tính mạnh chương trình,chương trình cho phân tích kết cấu móng mố trụ cầu , đặc biệt phân tích dạng móng móng cọc (cọc đóng,cọc khoan nhồi),qua xác định giá trị nội lực cách xác để kiểm tra khả chịu lực kết cấu + Tính phổ biến chương trình: Do nhiều ưu điểm đặc biệt độ tin cậy kết tính tính tương thích chương trình chương trình sử dụng nhiều việc tính tốn móng cọc.Tuy nhiên chương trình nước ngồi nên việc sử dụng cịn hạn chế nước ta.Vì mục đích nghiên cứu chúng em nhằm đưa chương trình sử dụng ngày nhiều ,giúp cho cơng tác thiết kế thuận tiện ,chính xác giảm thời gian Hiện độ tin cậy hiệu đem lại công nhận giới SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba III Các mơ hình tương tác cọc đất: Có mơ hình sử dụng tính tốn để xét đến tương tác cọc nền: • Mơ hình tương tác lực ngang đỉnh cọc (P) chuyển vị ngang cọc (Y) hay “Mơ hình P-Y ” • Mơ hình tương tác lực dọc trục (T) chuyển vị thẳng đứng (Z) hay “ Mơ hình T-Z” • Mơ hình tương tác mơmen xoắn đỉnh cọc (T) chuyển vị xoay cọc (θ) hay“ Mơ hình T- θ” IV Các tiêu lí đất cần thiết việc tính tốn địa kĩ thuật: Để số liệu đầu vào cho chương trình FB-pier nói riêng việc thiết kế cọc nói chung thơng số địa kỹ thuật sau cần phải có : • Mơ đun kháng cắt đất (G) • Mơ đun biến dạng (dọc) đất (E) • Hệ số Poisson (θ) • Góc ma sát đất (φ) • Dung trọng tự nhiên đất • Cường độ cắt khơng nước đất sét • Cường độ nén nở hơng đá V Các lưu ý sử dụng chương trình FB-PIER + Các dạng kết cấu tính tốn chương trình: Các dạng kết cấu tính tốn chương trình FB_Pier bao gồm: o General Pier:Tính tốn kết cấu trụ móng làm việc đồng thời o Pile and Cap: Tính tốn cọc bệ cọc làm việc đồng thời o Single Pile: Tính tốn cho cọc đơn o High Mast Light/Sign: Tính tốn cho kết cấu có móng cọc đơn o Retaining Wall: Tính tốn tường chắn o Sound Wall: Tính tốn tường chắn o Stiffness: Tính tốn độ cứng vị trí trọng tâm móng o Pile Bent: Tính tốn cọc chịu uốn o Column Analysis: Tính tốn cột o Bridge (Multiple Piers): Tính tốn với cầu nhiều trụ làm việc với móng SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba + Qui ước hệ thống đơn vị hệ trục tọa độ: o Đơn vị sử dụng chương trình theo hệ SI: (kPa, m) o Quy ước hệ trục tọa độ mơ hình hóa: o Hệ trục tọa độ chương trình FB_Pier quy ước sau: `FB-MultiPier Coordinate System Standard Coordinate System Trong đó: Trục Z trục theo phương thẳng đứng Trục X theo phương dọc cầu Trục Y theo phương ngang cầu Việc ứng dụng mô hình p-y, t-z, t–θ phần mềm FB-Pier nhằm hỗ trợ người dùng tính tốn thơng số cần thiết cách dễ dàng Để ứng dụng mơ hình người dùng cần cung cấp đủ thơng số cần thiết để chương trình sử dụng tính tốn + Chuyển đổi hệ thống đơn vị sử dụng tính tốn Đơn vị chiều dài: 1m = 100cm = 1000mm = 39.370079in = 3.28084ft inch = 25.4 mm = 0.0254 m (kí hiệu đơn vị inch 1”) feet = 0.3048 m (kí hiệu đơn vị feet 1’) 1in2 = 0.0006 m2 Đơn vị lực: 1KN = 1000N = 0.001 MN = 224.808943 pound pcf = 7210 KN = 1586 Kips psf = 0.05 Kpa psi = 6,8948 Kpa ksi = 6894, 7591 Kpa Mpa = 10^3 Kpa = 10^6 Pa SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba Đơn vị áp lực: 1kPa = 1KN/m2 = 1000 Pa = 0.1N/cm2 1daN/cm2 = 100000 N/m2 = 100 KN/m2 pcf = 0.157 KN/m3 + Cách tiếp cận phần mềm ứng dụng Các phần mềm ứng dụng thiết kế cầu đường khơng phải chương trình mà người sửdụng dễ dàng nắm bắt sử dụng Để khai thác tối đa tính phần mềm người sử dụng cần đào tạo tính tham gia khoá đào tạo chuyên sâu Các phương pháp học phần mềm ứng dụng: Học từ nhà phân phối: Hầu hết nhà phân phối có kèm theo khoá đào tạo chuyên sâu người dùng mua phần mềm Tham gia khoá đào tạo: đăng ký tham gia khố đào tạo trường đại học trung tâm tin học chuyên đào tạo chuyên sâu phần mềm ứng dụng, đăng ký đào tạo trực tuyến trang Web nhà cung cấp phần mềm Học từ người dùng khác có nhiều kinh nghiệm: Phương pháp thường đạt hiệu người dùng biết phần mềm ứng dụng Đọc tạp chí về phần mềm ứng dụng đọc tài liệu Internet Nhận hỗ trợ kỹ thuật từ nhà cung cấp sản phẩm SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba Chương II : PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP Tổng quan phương pháp PTHH mơ hình hóa kết cấu ứng dụng địa kỹ thuật 1> Tổng quan mô hình hóa kết cấu 1.1> Các khái niệm Mơ hình cách thể đơn giản hóa đối tượng thực Cùng đối tượng có nhiều mơ hình khác tùy thuộc vào mục tiêu mức độ xem xét đối tượng Việc đơn giản hóa xây dựng mơ hình thường dựa giả thiết định Các giả thiết đưa để loại bỏ ảnh hưởng không cần thiết đến vấn đề xem xét đơn giản quan hệ đến mức xử lý cơng cụ sẵn có Mơ hình kết cấu mơ hình phản ánh làm việc theo phương diện định kết cấu theo phương pháp định Một cách chung nhất, mơ hình kết cấu mơ tả cấu trúc hình học, phân bố khối lượng, điều kiện liên kết điều kiện biên kết cấu ảnh hưởng bên tác động lên Mơ hình hóa phân tích kết cấu trình vận dụng kiến thức sở học, phương pháp phân tích kết cấu giải thuật để mô tả, làm trực quan hóa định lượng ứng xử vật lý kết cấu nội lực, chuyển vị… chịu tác động khác Kết tìm q trình phân tích sở để thiết kế phận kết cấu đánh giá làm việc chúng 1.2> Cơ sở lý thuyết Mơ hình hóa phân tích kết cấu dựa sở lý thuyết học môi trường liên tục, phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH), phương pháp phần tử biên…,các lý thuyết phương pháp tính phát triển dựa Các ngun tắc : Sự cân lực Liên tục (tương thích) chuyển vị hay biến dạng Đặc trưng học vật liệu thể qua quan hệ ứng suất biến dạng Cả nguyên tắc áp dụng quán, phức tạp kết cấu Sự cân cân tĩnh học nội lực ngoại lực SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 10 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba - Lưu mặt cắt • Chọn Save section • nhập tên mặt cắt -> Ok SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 60 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba • Chọn Retrieve Section -> chon mặt cắt khai báo-> Ok 2.4.4 Khai báo đặt trưng xà mũ - Tương tự khai báo cho trụ cầu với dạng mặt cắt xà mũ mặt cắt chữ nhật • chiều rộng 1.5 m • chiều cao 1.2m • f’c = 32 Mpa • trọng lượng riêng bê tơng γ c =25 KN/m3 • Concrete Modulus:Ec = 0.043.γ 1.5 f 'c = 30405590 Kpa - Từ Pier component properties-> chọn Pier cap SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 61 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc - GVHD: Hồ Xn Ba Khai báo đặc trưng bê tông làm xà mũ SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 62 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc - GVHD: Hồ Xn Ba Khai báo cốt thép xà mũ : • nhóm : ,đường kính 20mm,tọa độ(-0.4m,-0.6m) hình vẽ • nhóm :6 22 mm,tọa độ (-0.4m,0.6m) • nhóm : 12 thanh,đường kính 22 mm,tọa độ (0.4m,0.6m) • nhóm : 12 22 mm,tọa độ(-0.4m,0.6m) SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 63 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba Mặt cắt xà mũ có dạng sau - Khai báo đặc trưng cốt thép làm xà mũ :tương tự khai báo phần trụ,và lưu mặt cắt Bây hình dạng 3D kết cấu có dạng sau : SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 64 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba 2.5 Khai báo tải trọng tổ hợp tải trọng 2.5.1 khai báo tải trọng tập trung đặt vị trí nút • Model Data - > chọn Load -> xuất sổ sau • Cửa sổ 3D-view lên nút để chọn đặt tải trọng vào đó(bằng cách kích chuột phải chọn Numbering,các nút thị hình ) SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 65 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba • Nhập tải trọng theo phương ngang tác dụng lên bệ : • Từ Load case -> chọn Add • Lựa chọn nút từ cửa sổ 3D(nhấp chuột chọn nút 38),hoặc nhập tên nút vào ô Node# • Node Applied -> chon Add để thêm nút • nhập giá trị tải trọng Trong Node # :tên nút X load ,KN :tải trọng theo phương X(nhập giá trị 1000KN ) Y load :tải trọng theo phương Y Z load :tải trọng theo phương Z Moment About X :mômen theo phương X Moment About Y « :mơmen theo phương Y Moment About Z :mômen theo phương Z selfWeight Factor :trọng lượng thân Buoyancy Factor :lực đẩy - Nhập tải trọng tác dụng lên xà mũ trụ o Node 70 : load Z = 250KN o Node 71 : load Z = 150 KN o Node 85 :load Z = 250 KN o Node 89 :load Z = 150 KN SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 66 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xuân Ba - Cửa sổ 3D view tải trọng SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 67 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba 2.5.2 Khai báo tải trọng gối đàn hồi Tải trọng đặt vào lực để chống lại chuyển vị ngang kết cấu tác dụng lực ngang tải trọng gió ,tải trọng va xơ, lực lắc ngang • Cửa sổ Model Data ->chon Springs • Chọn nút cách nhấp chuột chọn từ 3D view • Chọn Add để nhận nút • nhập giá trị tải trọng SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 68 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba • Cửa sổ Model Data -> chon Analysis :chọn trường hợp phân tích cho kết cấu 2.6 Chạy chương trình xuất kết : 2.6.1 Chạy chương trình • File -> save as menu để chạy chương trình • Chọn 2.6.2 Xem xuất kết : : xem kết nội lực chuyển vị cọc • Vào menu -> chọn • chọn cọc cửa sổ Pile selection để xem kết cọc SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 69 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba • giá trị nội lực chuyển vị cọc Trong o Member Forces : giá trị nội lực + shear : lực cắt theo phương + shear : lực cắt theo phương + moment : mômen phương + moment 2:mômen phương + Axial: lực dọc trục o Pile Displacements: chuyển vị cọc + lateral X:chuyển vị ngang cọc theo phương X + lateral Y :chuyển vị ngang cọc theo phương Y + Rotation About X : chuyển vị góc xoay theo phương X + Rotation About Y : chuyển vị góc xoay theo phương Y SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 70 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc • Vào Menu - >chọn biểu tượng mũ GVHD: Hồ Xuân Ba : xem kết phân tích trụ xà • Vào menu ->chọn biểu tượng để xem kết nội lực(momen ,lực dọc trục)tại mặt cắt ( I = top of element, J= bottom of element) phần tử cọc theo chiều sâu SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 71 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc • GVHD: Hồ Xuân Ba Vào menu ->chọn biểu tượng theo chiều sâuđể xem kết nội lực(momen ,lực dọc trục)tại mặt cắt ( I = top of element, J= bottom of element) phần tử trụ xà mũ • Chọn biểu tượng gian 3D để xem chuyển vị góc xoay bệ cọc khơng SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hồng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 72 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba Kết chuyển vị kết cấu móng mố trụ cầu hình: Kết chuyển vị góc xoay bệ móng hình: SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hồng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 73 Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm FB – Pier tính tốn móng cọc GVHD: Hồ Xn Ba PHẦN III KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ Thông qua q trình nghiên cứu tính tốn ví dụ Tính tốn thiết kế kết cấu móng mố trụ cầu FB-Pier Việc sử dụng FB-Pier để tính tốn thiết kế cho kết tương đối xác tiện lợi q trình sử dụng tính tốn kết cấu móng cọc loại Trên sở phân tích tính ưu điểm phù hợp cho người kỹ sư thuận tiện việc thiết kế, tham khảo phục vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp cho sinh viên Từ ưu điểm đưa kiến nghị công ty,kỹ sư thiết kế, nhà trường, sinh viên nên sử dụng chương trình để thiết kế tính tốn kết cấu móng cọc, chương trình ngày ứng dụng rộng rải Trong trình thực đề tài, hạn chế mặt tài liệu kinh nghiệm thực tế nên đề tài chúng em dừng lại việc tính tốn ví dụ theo phần help chương trình Chỉ nghiên cứu số loại kết cấu cần phân tích tính tốn FB-Pier số ví dụ giáo trình Nền Móng cách tính tay, so sánh kết chương trình cách tính tay sai số tương đối nhỏ dừng lại ví dụ đơn giản, Hướng nghiên cứu tiến hành tính tốn so sánh kết với cơng trình thực tế chương trình tính tốn tiếng khác! Huớng phát triển đề tài thời gian tới kết hợp với chương trình plasxic slop để so sánh kết tính, với chương trình pacol pilling để kiểm duyệt sức chịu tải cọc theo đất vật liệu làm cọc.Từ đem lại cho người sử dụng nhiều tiện ích việc thiết kế tính tốn móng cọc Tài liệu tham khảo q trình thực đề tài: • Giáo trình Cơ Học Đất – Nhà xuất GTVT • Giáo trình Nền Móng – Nhà xuất ĐH Xây Dựng • Phần Help chương trình FB-Pier • Web: http://bsi-web.ce.ufl.edu/default.asp SVTH: Đặng Như Tranh, Thái Hoàng Duy, Đào Nhật Tân Lớp Cầu Đường Bộ K45 Trang 74 ... móng bệ cọc tiếng FB-Pier, Piling, Pracol, …Với FB-Pier có đặc điểm bậc chương trình khác như: Khả mơ hình hóa kết cấu, giao diện tốc độ tính tốn, nhập xuất liệu, khả phân tích FB-Pier phần mềm... Chương 1:Tổng quan FB-Pier + Chương 2:Phương pháp phần tử hửu hạn ứng dụng phương pháp + Chương 3:Các Menu chương trình FB-Pier + Chương 4:Tính tốn kết cấu móng mố trụ cầu FB-Pier - Phần III:Kết... cọc GVHD: Hồ Xn Ba PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương I: TỔNG QUAN VỀ FB-PIER I Phần mềm FB_Pier tính tốn móng cọc khơng gian: FB-PIER phần mềm phân tích kết cấu chuyên phân tích mố trụ cầu tốn