Tính toán dầm I dài 36.6 m căng trước bằng phần mềm MIDAS civil

tính toán dầm I căng trước dài 36.6 m , từ công việc mô hình , khai báo điều kiện biên , khai báo tĩnh tải dầm chủ , lan can , lớp phủ , cáp DUL , hoạt tải và các biểu đồ nội lực , tính toán thủ công so sánh kết quả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CẦU VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU _ NHÓM: 03 SINH VIÊN THỰC HIỆN: Trần Văn Tú 218962 62CD4 Lê Thanh Duy 39062 62CD4 Tô Quang Thắng 185462 62CD4 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS TRẦN VIỆT HÙNG Hà Nội, 19/07/2021 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU MỤC LỤC CHƯƠNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ YÊU CẦU CHUNG .2 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU .2 VẬT LIỆU 1.3.1 Bê tông mặt cầu 1.3.2 Bê tông dầm chủ .3 1.3.3 Cáp DƯL 1.3.4 Lớp phủ: Bê tông Aspalt TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỘT DẦM CHỦ: 1.4.1 Tĩnh tải CHƯƠNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ KHAI BÁO VẬT LIÊU (DEFINE MATERIAL PROPERTIES) .4 2.1.1 Khai báo vật liệu .4 2.1.2 Khai báo tính chất vật liệu thay đổi KHAI BÁO MẶT CẮT ( DEFINE SECTION PROPERTIES) 11 2.2.1 Khai báo tiết diện dầm chủ .11 2.2.2 Khai báo tiết diện liên hợp 12 2.2.3 Khai báo dầm ngang ảo .13 MƠ HÌNH HĨA KẾT CẤU (BRIGE STRUCTURE MODELING) 14 KHAI BÁO ĐIỀU KIỆN BIÊN (DEFINE BOUNDARY CONDITIONS) 16 KHAI BÁO TẢI TRỌNG ( DEFINE LOADS) 17 2.5.1 Nhóm tải trọng 18 2.5.2 Khai báo trường hợp tải trọng tĩnh 18 2.5.3 Khai báo cáp ứng lực 22 2.5.4 Khai báo hoạt tải .28 KHAI BÁO CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG .32 2.6.1 Giai đoạn 32 2.6.2 Giai đoạn 33 2.6.3 Giai đoạn 34 KẾT QUẢ TỔ HỢP NỘI LỰC 35 2.7.1 Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐI , TTGHSD 35 2.7.2 Phân tích xuất kết nội lực 37 CHƯƠNG SO SÁNH KẾT QUẢ 40 HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG 40 3.1.1 Hệ số phân phối momen dầm 40 3.1.2 Hệ số phân phối momen dầm biên 41 3.2 TỔ HỢP TẢI TRỌNG DẦM CHỦ - TTGH CĐI .42 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU CHƯƠNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ YÊU CẦU CHUNG - Tiêu chuẩn thiết kế: TCVN 11823-2017 - Hoạt tải: HL- 93 - Tĩnh tải: Trọng lượng thân dầm chủ, mặt cầu, lan can, lớp phủ, CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CẦU - Chiều dài dầm l=36.6m - Loại dầm: Dầm I căng trước - Khổ cầu: 12m - Bề rộng phần xe chạy: 11m BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU VẬT LIỆU 1.3.1 Bê tông mặt cầu - Bê tông C30 - Mô đun đàn hồi: E = 29440000 kN/𝑚2 - Hệ số Poisson: υ = 0.2 - Trọng lượng riêng: 𝛾𝑐 = 24 kN/𝑚3 - Cường độ bê tông 28 ngày tuổi: 𝑓’𝑐 = 30 MPa 1.3.2 Bê tông dầm chủ - Bê tông C45 - Mô đun đàn hồi: E = 37500000 kN/𝑚2 - Hệ số Poisson: υ = 0.2 - Trọng lượng riêng: 𝛾𝑐 = 24 kN/𝑚3 - Cường độ bê tông 28 ngày tuổi: 𝑓’𝑐 = 45 MPa 1.3.3 Cáp DƯL - Đường kinh tao cáp: 15.2 mm - Mô đun đàn hồi: E = 196500000 kN/𝑚2 - Giới hạn bền: fu = 1860 MPa - Giới hạn chảy: fy = 1675 Mpa 1.3.4 Lớp phủ: Bê tông Aspalt - Chiều dày lớp phủ: 75mm - Trọng lượng riêng bê tông: 22.5 kN/𝑚3 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MỘT DẦM CHỦ: 1.4.1 Tĩnh tải Tĩnh tải lan can: × 𝐴𝑙𝑎𝑛 𝑐𝑎𝑛 × 𝛾𝑏𝑡 × 0.3875 × 24 = = = 4.378𝑘𝑁/𝑚 𝑛 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Tĩnh tải trọng lượng lớp phủ: 𝐷𝑊 = 𝐵𝑥𝑒 𝑐ℎạ𝑦 × ℎ𝑙𝑝 × 𝛾𝑙𝑝 11 × 0.075 × 22.5 = = 4.5 𝑘𝑁/𝑚 𝑛 CHƯƠNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ KHAI BÁO VẬT LIÊU (DEFINE MATERIAL PROPERTIES) 2.1.1 Khai báo vật liệu − Định nghĩa loại vật liệu: - Bê tông - Bê tông dầm - Bê tông dầm ngang ảo (Dummy) - Cáp DUL Tới tab Properties > Click chọn Material Properties > Tiến hành khai báo BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Khai báo tính chất vật liệu thay đổi 2.1.2 − − Yêu cầu công đoạn: - Khai báo co ngót, từ biến bê tông - Khai báo thay đổi cường độ bê tơng theo thời gian - Gán thuộc tính cho vật liệu Khai báo co ngót, từ biến cho bê tơng: Vào tab Properties > thẻ Time Dependent Material > Click chọn Creep/Shrinkage − Khai báo thay đổi cường độ bê tông: Vào tab Properties > thẻ Time Dependent Material > Click chọn Comp, Strength BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Tiếp theo bước khai báo làn, click chọn Vehicles > tiến hành khai báo hoạt tải HL-93 theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD − Khai báo trường hợp tải trọng: Tiếp tục bước trước, click chọn Moving Load Cases > tiến hành khai báo trường hợp tải trọng hoạt tải Theo gán hoạt tải tất xe dao động từ đến để chương trình tự động tính trường hợp bất lợi Xe trục xe trục tất 31 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU KHAI BÁO CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG - Vào Load / Construction Stage / Define construction Stage / Tiến hành khai báo 2.6.1 Giai đoạn 32 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU - căng kéo cáp DUL , lắp đặt dầm chủ 2.6.2 Giai đoạn - thi công dầm ngang 33 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU 2.6.3 Giai đoạn - thi công mặt cầu, lan can lớp phủ - khai báo tiết diện mặt cắt thay đổi qua giai đoạn : 34 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU KẾT QUẢ TỔ HỢP NỘI LỰC Tổ hợp nội lực theo TTGH CĐI , TTGHSD 2.7.1 − Thực tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn AASHTO 2002 từ chương trình cho sẵn − Theo tải trọng tổ hợp bao gồm: - Tĩnh tải giai đoạn = 1.25 - Tĩnh tải giai đoạn = 1.5 - Hoạt tải HL-93 = 1.75 Vào tab Results > click chọn Load Combination thẻ Combination > hộp thoại Load Combinations, click Auto Generation > tiến hành thiết lập tiêu chuẩn hệ số tổ hợp theo AASHTO LRFD02 (gần với 22TCN272-05 dịch từ AASHTO 98) 35 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU 36 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU 2.7.2 Phân tích xuất kết nội lực − − − Kết cần xem xét: - Phản lực gối - Chuyển vị biến dạng - Nội lực - Ứng suất Tương ứng với kết ta vào thẻ Tree Menu: - Phản lực gối: Reactions - Chuyển vị: Deformations - Nội lực: Forces - Ứng suất: Stresses - Biến dạng: Strains Một số kết hiển thị tính tốn: 37 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Biểu đồ momen thân dầm Biểu đồ momen cáp DUL Biểu đồ momen hoạt tải HL-93 38 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Biểu đồ momen TTGHCD I Chuyển vị thân dầm chủ Chuyển vị cáp DUL 39 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Chuyển vị TTGHSD CHƯƠNG SO SÁNH KẾT QUẢ Để kiểm tra tính đắn kết tính tốn, ta thực so sánh kết phần mềm với kết tính từ phương pháp hệ số phân phối ngang HỆ SỐ PHÂN PHỐI NGANG Ta có thơng số tính tốn : 𝑒𝑔 - khoảng cách từ trục trung hòa(m/c chưa liên hợp) tới trọng tâm mặt cầu : 200 = 980 + 80 + = 1160 𝑚𝑚 𝐼𝑥 momen quán tính mặt cắt chưa liên hợp = 6.9 × 109 mm4 → tham số độ cứng 𝐾𝑔 = 𝑛 (𝐼𝑥 + 𝐴 × 𝑒𝑔2 ) = 1.1 × (6.9 × 109 + 59000 × 11602 ) 𝐾𝑔 = 9.5 × 1010 mm4 3.1.1 Hệ số phân phối momen dầm S=3300mm, độ cứng dọc K g = 9.5 × 1010 mm4 , L = 35979mm, t s = 200 mm Với xe chất tải, phân phối hoạt tải momen dầm : mg SI M = 0.06 + ( K g 0.1 S 0.4 S ) × ( )0.3 × ( ) 4300 L L × t 3s 40 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU 3300 0.4 3300 0.3 9.5 × 1010 0.1 = 0.06 + ( ) ×( ) ×( ) = 0.45 4300 35979 35979 × 2003 Với nhiều xe chất tải, phân phối hoại tải tính mơmen dầm : mg SI M mg MI M = 0.075 + ( mg MI M K g 0.1 S 0.6 S ) × ( )0.2 × ( ) 2900 L L × t 3s 3300 0.6 3300 0.2 9.5 × 1010 0.1 = 0.075 + ( ) ×( ) ×( ) = 0.6 2900 35979 35979 × 2003 3.1.2 Hệ số phân phối momen dầm biên Với chất tải, hệ số phân thối hoạt tải momen dầm biên thường dùng phương pháp đòn bẩy : Tung độ đường ảnh hưởng bánh xe : 500 600 1800 1050 1200 1800 3300 𝑌1 = 0.98 Y2 = 0.44 𝑌3 = 0.075 Với xe, hệ số xe m=1.2 mg SE M = 0.5 × (y1 + y2 + y3 ) × m mg SE M = 0.5 × (0.98 + 0.44 + 0.075) × 1.2 = 0.897 Với xe chất tải chở lên,hệ số phân phối hoạt tải tính mơmen cho dầm biên : MI mg ME M = e × mg M Trong : e = 0.77 + de 1050 − 500 = 0.77 + = 0.97 2800 2800 mg MI M = 0.6 41 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU ⇨ mg ME M = 0.6 × 0.97 = 0.582 Bảng tổng hợp hệ số phân phối momen( gồm hệ số xe ) Một Nhiều Dầm biên 0.6 0.582 Dầm 0.45 0.6 => Hệ số phân phối lấy trường hợp bất lợi : => mg = 0.6 - 3.2 TỔ HỢP TẢI TRỌNG DẦM CHỦ - TTGH CĐI 9.3KN/m DC,DW w = 180 MDC = DC × w = 33.66 × 180= 6058.8 KNm MDw = DW × w = 4.64 × 180= 835.2 KNm Mlàn = 9.3 × w = 9.3× 180 = 1674 KNm M2T = 110 × ( + 8.4 ) = 1914 KNm M3T = 145 × (9 + 6.8 ) + 35 × 4.7 = 2455.5 KNm MLL = mg × [ ( 1+0.33) × max ( M2T; M3T) + Mlàn ) ] = 0.6 × [ ( 1+0.33) × 2455.5 + 1674) ] = 2963.89 KNm MTTGH-I = 1.05 × ( γDC × MDC + γDW × MDW + γLL× MLL ) = 1.05 ×( 1.25 × 6058.8 + 1.5 × 835.2 + 1.75 × 2963.89 ) = 17713.7 KNm 42 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU - Biểu đồ momen trạng thái CD I :  17713.7−17024.9 17713.7 ∗ 100% = 3.8% Nhận xét: Kết tính Midas kết tính tay theo phương pháp hệ số phân phối ngang có chênh lệch Nguyên nhân chênh lệnh kể đến sau: - Hệ số phân phối ngang phương pháp tính lý thuyết nên kết tính ln ln thiên an tồn - Trong lúc tính tốn tay, người tính thường xun làm trịn kết tính - Tải trọng xe Midas theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD có tải trọng trục khoảng cách bánh xe khác so với TCN272-05 (có làm trịn số) - Việc khai báo dầm ngang không ảnh hưởng đến tải trọng gán trọng lượng riêng 0, nhiên có ảnh hưởng đến đặc trưng hình học tiết diện 43 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU Kết luận: Mặc dù có chênh lệch phương pháp tính kết tính tốn chấp nhận 44 BÀI TẬP LỚN TIN HỌC ỨNG DỤNG CẦU 45