1. Xõy dựng sơ đồ tớnh của kết cấu
1.5.3 Node Local Axis:
Chức năng này cho phép tạo ra một hệ toạ độ địa ph−ơng tại nút đ−ợc chọn, phục vụ cho việc mô tả điều kiện biên của gối nghiêng hay để xuất kết quả phản lực tại nút. Có 3 cách gọi lệnh này:
- Nháy chuột phải vào màn hình chính của ch−ơng trình, ở mục Boundary, chọn Node Local Axis...
- Hoặc trên Tree Menu ở bên trái màn hình, chọn mục Geometry\ Boundary\ Node Local Axis...
Xuất hiện hộp thoại
A Tại mục Options: có 2 lựa chọn:
- Add/ Replace: tạo mới hoặc thay thế hệ toạ độ nút đó định nghĩa cho nút đ−ợc chọn.
- Delete: xoá hệ toạ độ nút đó lập tại nút đ−ợc chọn.
A Tại mục Define Local Axis: lựa chọn ph−ơng pháp lập hệ toạ độ địa ph−ơng tại nút đ−ợc chọn.
Tại dòng Input Method: có 3 lựa chọn
- Angle: hệ toạ độ địa ph−ơng của nút đ−ợc chọn đ−ợc lập trên cơ sở 3 góc xoay: about x: góc xoay quanh trục X của hệ toạ độ GCS
about y’: góc xoay quanh trục y’- là trục quay quanh trục X.
about z”: góc xoay quanh trục z”- là trục quay quanh trục X và trục y’ - 3 points: hệ toạ độ địa ph−ơng tại nút đ−ợc lập trên cơ sở 3 điểm.
P0: nhập toạ độ điểm gốc của hệ toạ độ địa ph−ơng của nút
P1: nhập toạ độ một điểm bất kì trên trục x của hệ toạ độ địa ph−ơng của nút P2: nhập toạ độ của một điểm bằng cách dịch chuyển từ điểm P1 và song song với trục y của hệ toạ độ địa ph−ơng của nút.
- Vector: hệ toạ độ địa ph−ơng của nút đ−ợc lập trên cơ sở 2 vector
V2: vector bắt đầu từ điểm gốc của hệ toạ độ địa ph−ơng của nút tới điểm P2 xác định theo ph−ơng pháp “3 Points” ở trên.
A Chọn nút cần lập hệ toạ độ địa ph−ơng. A Nhấn nút Apply
Chú ý: Chức năng Node Local Axis còn đ−ợc sử dụng kết hợp với các chức năng sau: - Supports: gán điều kiện biên
- Point Spring Supports: gán gối đàn hồi tại một điểm - General Spring Supports: gán gối đàn hồi tổng quát - Surface Spring Supports: gán gối đàn hồi cho nền
- Specified Displacement of Supports: gán chuyển vị c−ỡng bức cho gối
- Reation Forces/ Moments: Xuất kết quả phản lực và mômen phản lực trong mục
Reations
- Reations: xuất kết quả đ−ờng ảnh h−ởng phản lực trong mục Influence Lines - Reations: xuất kết quả mặt ảnh h−ởng phản lực trong mục Influence Surfaces
2 Mụ hỡnh hoỏ cỏc tỏc động lờn kết cấu (với kết cầu cầu)
2.1 Mụ hỡnh hoỏ cỏc giai đoạn thi cụng
Khi thiết kế các cầu trong giai đoạn thi công, về nguyên tắc chúng ta phải mô hình hoá nhiều sơ đồ tĩnh học với các tải trọng và điều kiện biên t−ơng ứng. Công việc này lặp đi lặp lại nhiều lần, rất mất thời gian và không tránh khỏi những sai sót trong quá trình mô hình hoá sơ
đồ tính, tải trọng cũng nh− điều kiện biên.
Ch−ơng trình Midas/ Civil cho phép xác định các giai đoạn thi công và các thành phần nhằm phản ánh đúng trình tự thi công công trình. Đây là một công cụ mạnh, cho phép mô hình các giai đoạn thi công khác nhau theo một số các ph−ơng pháp thi công của kết câú bêtông dự ứng lực kéo tr−ớc và kéo sau, việc chất tải cũng nh− dỡ tải các kết cấu tạm. Nó cũng cho phép thực hiện việc phân tích ng−ợc các công trình cầu khẩu độ lớn nh− cầu treo và cầu dây văng, và phân tích thuỷ nhiệt theo các phân đoạn đổ bê tông.
Ch−ơng trình Midas/ Civil đ−a ra 3 loại giai đoạn < Base Stage: giai đoạn ban đầu
< Construction Stage: giai đoạn thi công
< Post-Construction Stage: giai đoạn sau khi thi công xong, công trình đi vào
khai thác.
B
a s e S t ag e: là giai đoạn thực hiện các phân tích chung khi ch−a định nghĩa các giai đoạn thi công. Khi đó định nghĩa các giai đoạn thi công và đó chuẩn bị sơ đồ kết cấu, Structure Group (nhóm Kết cấu), Boundary Group (nhóm điều kiện biên) và Load Group (nhóm tải trọng)
đều đ−ợc định nghĩa và đ−ợc gán trong giai đoạn Base mà không ảnh h−ởng đến kết quả phân tích.
P
o s t - C o n s t r u c t i o n S t a g e : là giai đoạn cuối cùng của quá trình thi công. Đây là giai đoạn tiến hành các phân tích đặc biệt nh− hoạt tải, phổ phản ứng...
Trong ch−ơng trình này, các giai đoạn thi công đ−ợc thiết lập thông qua Nhóm Kết cấu, Nhóm điều kiện biên, và nhóm Tải trọng nhờ chức năng Kích hoạt (Activation) và Không kích hoạt (Deactivation) các phần tử liên quan. Theo đó, mỗi một giai đoạn sẽ t−ơng ứng với các điều kiện hình học, điều kiện biên và tải trọng đ−ợc kích hoạt t−ơng ứng với mỗi một giai đoạn thi công.
Một điểm khác biệt của ch−ơng trình Midas/ Civil so với các ch−ơng trình phân tích kết cấu khác là ở chỗ: ch−ơng trình Midas hỗ trợ việc mô hình hoá các giai đoạn thi công thông qua chức năng Additional Steps.
Về cơ bản, chức năng kích hoạt và không kích hoạt các điều kiện thay đổi nh− thêm hay phần tử, điều kiện biên và tải trọng đ−ợc thực hiện ở b−ớc đầu tiên của mỗi giai đoạn thi công. Do vậy, các giai đoạn thi công phải phản ánh đ−ợc sự thay đổi của hệ kết cấu theo kết cấu thực tế t−ơng ứng với tiến độ xây dựng. Vì vậy, số l−ợng các giai đoạn thi công sẽ tăng lên theo số l−ợng các công trình kết cấu tạm.
Sự thay đổi kết cấu về mặt phần tử, điều kiện biên đ−ợc định nghĩa ở b−ớc đầu tiên trong mỗi giai đoạn thi công. Additional Steps đ−ợc định nghĩa trong một giai đoạn
2.2 Trình tự mô hình các giai đoạn thi công của một kết cấu tổng quát:
B−ớc 1: Chuẩn bị sơ đồ các giai đoạn thi công (Phân đoạn đốt dầm và các sơ đồ thi công). B−ớc 2: Chuẩn bị thông số về xe đúc và thiết bị thi công.
B−ớc 3: Mô hình hoá các giai đoạn thi công
< Mô hình hoá nhóm kết cấu (Structure Group): o Định nghĩa nhóm kết cấu
o Gán nhóm kết cấu
< Mô hình hoá nhóm điều kiện biên (Boundary Group): o Định nghĩa nhóm điều kiện biên
o Gán các nhóm điều kiện biên < Mô hình hoá nhóm tải trọng (Load Group):
o Định nghĩa nhóm tải trọng o Gán nhóm tải trọng. < Mô hình các giai đoạn thi công:
o Định nghĩa các giai đoạn thi công.
o Gán các nhóm kết cấu, nhóm điều kiện biên, nhóm tải trọng t−ơng ứng với từng giai đoạn thi công.
B−ớc 4: Gán tải trọng ứng với từng giai đoạn thi công.
2.3 Mô hình các giai đoạn thi công cho một cầu đúc hẫng cụ thể
2.3.1 Phân chia các giai đoạn thi công.
S ơ đ ồ c ầ u : < Đúc trên đà giáo 14m < Đúc hẫng cân bằng từ trụ ra 2 bên: 12/2+4@3+6@3.5+5@4 (m) 75 120 75 14 2 5@4 6 @ 3 . 5 4@3 12 4@3 6 @ 3 . 5 5@4 2 5@4 6 @ 3 . 5 4@3 12 4@3 6 @ 3 . 5 5@4 2 14 Đg1 Hl1 K15 K14K13 K12 K11K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11K12 K13K14 K15 K15 K14K13 K12 K11K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 Hl3 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11K12 K13K14 K15 Hl2 Đg2 C á c g i a i đ o ạ n t h i c ôn g :
1. Thi công trụ1 và trụ 2 : 60 ngày 2. Thi công đốt K0 trên trụ 1, 2 : 7ngày ...
17. Thi công đốt K15 trên trụ 1, 2 : 7ngày 18. Hợp long nhịp biên trái (HL 1) : 7ngày 19. Hợp long nhịp biên phải (HL2) : 7 ngày 20. Hợp long nhịp giữa (HL 3) : 7 ngày
21. Gỡ bỏ liên kết cứng tạm giữa đốt K0 và trụ, thay bằng liên kết gối : 0 ngày 22. Thi công lớp phủ, lan can, các thiết bị trên cầu : 30 ngày
23. Giai đoạn khai thác : (xét cho cuối thời kỳ khai thác : 100 năm)
2.3.2 Mô hình hoá nhóm kết cấu
2.3.2.1 Định nghĩa nhóm kết cấu:
Với từng giai đoạn thi công, từng phần của kết cấu lần l−ợt xuất hiện và tham gia chịu lực. Các phần xuất hiện đó đ−ợc t−ơng ứng với mỗi nhóm kết cấu (structure group.
G
ọ i c h ứ c n ă n g đ ị nh n g h ĩ a n h ó m k ế t c ấ u :
Model\ Group\ Define Structure Group
A Tại dòng Name: Nhập tên nhóm kết cấu (ví dụ nhập “Pier”)
A Tại dòng Suffix: nhập các chỉ số cuối (ví dụ 1 to 2, nghĩa là nhập Pier1, Pier2) A Nhấn Add
Nút Modify: có chức năng thay đổi tên của nhóm kết cấu đó nhập Nút Delete: có chức năng xoá nhóm kết cấu đó định nghĩa
A Sau đó nhấn Close. Gán nhóm kết cấu:
A Từ Tree Menu, chọn tab Group
A Chọn phần tử cần gán bằng chức năng SELECT
A Nhấp chuột vào nhóm kết cấu và dùng chức năng “kéo – thả” (Drag and Drop) để gán nhóm kết cấu cho các phần tử t−ơng ứng.
Ví dụ với sơ đồ cầu đúc hẫng trên, ta sẽ có 40 nhóm kết cấu nh− sau : 1. Trụ 1 : P1 2. Trụ 2 : P2 3. K0 – Trụ 1 4. K1 –Trụ 1 5. K2 – Trụ 1 ... 18. K15 –Trụ 1 19. K0 – Trụ 2 20. K1 –Trụ 2 21. K2 – Trụ 2 ... 34. K15 –Trụ 2
35. HL 1 ( hợp long biên trái) 36. HL 2 ( hợp long biên phải ) 37. HL 3 (hợp long nhịp giữa) 38. ĐG1 : (Đà giáo trái) 39. ĐG2 : (Đà giáo phải)
40. Super : (Nhóm kết cấu chịu tĩnh tải phần 2 + hoạt tải) Ví dụ mô hình nhóm kết cấu Trụ 1
Model\ Group\ Define Structure Group.. < Name > Tru 1
< Suffix < > < Add.
2.3.2.2 Định nghĩa nhóm điều kiện biên:
Với sơ đồ cầu dầm đúc hẫng 3 nhịp nh− trên, ta sẽ có 5 nhóm điều kiện biên nh− sau : 1. Ngàm tại chân trụ 1 và trụ 2
2. Liên kết cứng tạm thời giữ đốt K0 và trụ 1, 2. 3. Liên kết gối tại hai mố
4. Đà giáo thi công tại 2 nhịp biên
5. Liên kết gối tại đỉnh trụ 1, 2 ( thay cho liên kết cứng nữa) Trình tự khai bao một nhóm điều kiện biên nh− sau:
< Name ( Tên của nhóm điều kiện biên) : BC < Suffix (Số thứ tự) : 1to5
< Add.
2.3.2.3 Định nghĩa nhóm tải trọng:
Tải trọng thi công là những tải trọng chỉ tác dụng trong giai đoạn thi công và sẽ đ−ợc dỡ đi sau khi thi công xong. Tuỳ thuộc vào ph−ơng pháp thi công mà có các loại tải trọng khác nhau.
Trong ph−ơng pháp thi công phân đoạn, công nghệ thi công hẫng (đúc hẫng hay lắp hẫng) là một giải pháp xây dựng đang đ−ợc áp dụng phổ biến. ở đây trình bày tải trọng cho các giai đoạn thi công đúc hẫng.
Các tải trọng thi công bao gồm: 1. Tải trọng xe đúc
2. Tải trọng bê tông −ớt
3. Tải trọng bản thân của kết cấu. 4. Tải trọng dự ứng lực
5. Tải trọng thời gian Cách định nghĩa :
Model\ Group\ Define Load Group A Self (Tải trọng bản thân) A WC ( Tải trọng Bê tông −ớt) A PS (Tải trọng dự ứng lực) A FT (Tải trọng xe đúc)
Với ví dụ trên, có
< Self (tải trọng bản thân ) : 1 < WC ( bê tông −ớt) : 15@2 + 3 = 33 < PS ( dự ứng lực) : 16@2 + 3 = 35 < FT (tải trọng xe đúc) : 16@2 = 32 < Time load (tải trọng thời gian) : 1 Tổng cộng có
102
nhóm tải trọng.Ví dụ, để khai báo nhóm tải trọng bê tông −ớt cho đốt K13 trên trụ 1, ta làm nh− sau :
Model\ Group\Define Load Group\
< Name( Tên) : WC-P1-K < Suffix : 13
< Add
2.3.2.4 Định nghĩa các giai đoạn thi công
Có 2 cách gọi chức năng đinh nghĩa các giai đoạn thi công
A Load\ Construction Stage Analysis Data\ Define Construction Stage...
A Hoặc nháy chuột phải vào màn hình chính của ch−ơng trình, chọn Load\ Construction Stage Analysis Data\ Define Construction Stage...
A Add: định nghĩa và tạo một giai đoạn thi công vào danh sách các giai đoạn thi công. Giai đoạn thi công đ−ợc tạo sẽ đ−ợc thêm vào phía d−ới trong danh sách các giai đoạn thi công.
A Insert Prev: tạo một giai đoạn thi công mới ở ngay phía trên giai đoạn thi công đ−ợc chọn trong danh sách.
A Insert Next: tạo một giai đoạn thi công mới ở ngay phía d−ới giai đoạn thi công đ−ợc chọn trong danh sách.
A Generate: định nghĩa nhiều giai đoạn thi công cùng một lúc.
A Modify/ Show: điều chỉnh và thay đổi một giai đoạn thi công đ−ợc chọn. A Delete: xoá một giai đoạn thi công đó đ−ợc định nghĩa.
A Close: đóng hộp thoại
* Khi định nghĩa 1 giai đoạn thi công bằng chức năng Add (hoặc Insert Prev / Inserv Next) hoặc điều chỉnh một giai đoạn thi công đ−ợc chọn bằng chức năng Modify/ Show, xuất hiện hộp thoại:
A Trong mục Stage:
- Name (nhập tên của giai đoạn thi công cần tạo) : CS1
- Duration( nhập khoảng thời gian ứng với giai đoạn thi công đó) : 7 (days) A Trong mục Save Result:
< Stage: l−u lại kết quả theo giai đoạn thi công
< Addtional Steps: l−u kết quả theo các b−ớc trong giai đoạn thi công.
A Nút Current Stage Imformation: xuất bảng mô tả các thông số về nút, phần tử, nhóm điều kiện biên, nhóm tải trọng đ−ợc gán cho giai đoạn thi công.
A Addtional Steps: khai báo các b−ớc thi công trong từng giai đoạn thi công. Trong một giai đoạn thi công, khi nhóm kết cấu và nhóm điều kiện biên là không thay đổi thì chức năng Addtional Steps cho phép định nghĩa các nhóm tải trọng tác dụng thay đổi theo thời gian và các tải trọng phụ.
Ví dụ trong quá trình thi công đúc hẫng một đốt dầm, có nhiều tải trọng tác dụng tại các thời điểm khác nhau lên cùng một nhóm kết cấu với cùng một nhóm điều kiện biên trong cùng một giai đoạn thi công. Để đơn giản cho quá trình mô hình hoá, thay vì chia giai đoạn thi công một đốt dầm thành nhiều giai đoạn thi công t−ơng ứng với tiến độ thi công, ch−ơng trình Midas/ Civi hỗ trợ chức năng khai báo Addtional Steps trong cùng một giai đoạn thi công. Giả thiết thời gian thi công một đốt dầm là 7 ngày, thời gian chuẩn bị gồm di chuyển xe đúc, lắp dựng ván khuôn, cốt thép, lắp đặt ống chứa cáp là 3 ngày, thời gian đổ bêtông là
4 ngày. Nh− vậy, khoảng thời gian từ giữa b−ớc chuẩn bị và đổ bêtông là 3 ngày. Do đó Additional Steps đ−ợc gán là 3 ngày.
- Days: khoảng thời gian t−ơng ứng với mỗi một b−ớc thi công trong một giai đoạn thi công. Nó đ−ợc thể hiện trong lựa chọn Active Day và Deactive Day
- Add: nhập khoảng thời gian t−ơng ứng với từng b−ớc thi công vào phía d−ới của Step list.
- Modify: thay đổi số ngày t−ơng ứng với b−ớc thi công đ−ợc chọn trong mục Step list.
- Delete: xoá b−ớc thi công đ−ợc chọn trong Step list. - Clear: xoá tất cả các b−ớc thi công có trong Step list. A Auto Generation: tự động phát sinh nhiều b−ớc thi công.
Nhập số b−ớc thi công vào mục Step Number và nhấn Generate Steps. Tổng khoảng thời gian đ−ợc nhập trong Duration sẽ đ−ợc chia đều cho số b−ớc theo mô hình logarit.
A Trong Element Tab: kích hoạt và không kích hoạt các phần tử có liên quan để gán chúng vào giai đoạn thi công đ−ợc định nghĩa.
ã Group List: danh sách các nhóm kết cấu đó đ−ợc định nghĩa.
Có thể nhấn vào ô ... ở bên phải Group List để bật hộp thoại Define Structure
Group và tạo mới hoặc thay đổi các nhóm kết cấu.
ã Activation:
Lựa chọn nhóm kết cấu t−ơng ứng trong danh sách Group List và nhấn vào một trong các nút sau:
- Add: kích hoạt nhóm kết cấu đ−ợc chọn
- Modify: thay đổi tuổi (Age) của nhóm kết cấu đ−ợc chọn - Delete: đ−a nhóm kết cấu đ−ợc chọn trở về Group List. Chú ý:
Có thể lựa chọn nhiều nhóm kết cấu cùng một lúc bằng cách nhấn phím CTRL.
Trọng l−ợng bản thân của phần tử sẽ tự động đ−ợc cập nhập ngay khi phát sinh phần tử đó, miễn là THTT Self Weight đó đ−ợc định nghĩa.
- Age: nhập tuổi của các phần tử bằng bêtông đ−ợc tạo mới hoặc điều chỉnh. Nó đ−ợc dùng để thể hiện các ảnh h−ởng do co ngót và từ biến của bêtông. Nó là tuổi của phần tử tr−ớc khi bắt đầu tiến hành giai đoạn thi công này, và th−ờng đ−ợc lấy bằng khoảng thời gian từ lúc đổ bêtông cho tới khi tháo ván khuôn đối với các phần tử nằm ngang nh− kết cấu nhịp...
ã Deactivation: dùng trong tr−ờng hợp có sử dụng các kết cấu tạm, khi các nhóm kết cấu đ−ợc kích hoạt ở giai đoạn thi công tr−ớc không còn tồn tại trong giai
