IV. Kết quả đạt được của luận văn:
3.3.1.2. Phương phỏp tớnh toỏn:
Tớnh toỏn kết cấu trụ pin cú nhiều phương phỏp tớnh toỏn nội lực nhưng cú 2 phương phỏp tớnh toỏn cơ bản hiện này là:
- Phương phỏp sức bền vật liệu (phương phỏp mặt cắt); - Phương phỏp phần tử hữu hạn.
*Phương phỏp sức bền vật liệu:
Đối với phương phỏp này thỡ trong tớnh toỏn kết cấu vẫn phải sử dụng một số giả thiết đơn giản húa sau :
- Vật liệu của kết cấu liờn tục, đồng nhất và đẳng hướng - Biến dạng tỷ lệ bậc nhất với ứng suất (định luật Hookle)
- Chuyển vị do biến dạng gõy ra rất nhỏ so với kớch thước của kết cấu nờn cú thể coi kớch thước của kết cấu sau biến dạng vẫn như kớch thước trước biến dạng.
Dựa trờn cỏc giả thiết này thỡ trong tớnh toỏn kết cấu của trụ pin thớch hợp nhất là trụ pin đặc, khụng thớch hợp cho tớnh toỏn trụ pin dạng phao.
+ Tớnh toỏn cho trụ pin đặc:
Chia trụ thành cỏc mặt cắt khỏc nhau, trờn cỏc mặt cắt tớnh toỏn xột cõn bằng từ đú xỏc định được nội lực bờn trong trụ như mố trụ, thõn trụ, xà mũ,.. bằng cỏc cụng thức cơ bản của sức bền vật liệu.
+ Tớnh toỏn cho trụ pin phao:
Rời rạc kết cấu về cỏc dạng kết cấu đơn giản như dạng sườn, vỏch, cột,…để cú thế ỏp dụng cỏc cụng thức tớnh toỏn cơ bản của bài toỏn sức bền vật liệu.
Với phương phỏp này khụng xột tổng thể toàn bộ trụ phao mà chỉ tớnh toỏn riờng rẽ từng bộ phận kết cấu, coi cỏc bộ phận làm việc độc lập. Khi đú ỏp dụng cỏc
cụng thức tớnh toỏn theo kết cấu bờ tụng cốt thộp cho dạng cơ bản của bài toỏn: bản, dầm.
+ Bản đỏy: Tớnh như múng bố chịu phản lực của nền đất, nội dung tớnh toỏn bao gồm: tớnh toỏn nội lực trong bản, kiểm tra cường độ chịu uốn cắt, đõm thủng.
+ Bản sàn trờn: Tớnh như kết cấu sàn chịu tỏc động của tải trọng thực tế của cụng trỡnh, liờn kết cỏc bản sàn này là cỏc gối cứng tại cỏc gúc của giao 2 tường đứng.
+ Hệ tường ngang, dọc: Cắt 1m cống theo phương ngang hoặc phương dọc, tớnh toỏn như hệ khung làm việc đồng thời với nền, trong đú sàn đỏy cú sơ đồ là dầm được kờ lờn cỏc gối cứng (vỡ đỏy trụ phao được liờn kết với cọc)
+ Tường bờn: Tớnh toỏn như cấu kiện chịu nộn uốn chịu tỏc động của tải trọng nộn tại chõn dầm, tường, ỏp lực đất, ỏp lực nước…
Phương phỏp này cú ưu điểm đơn giản, dễ kiểm soỏt. Tuy nhiờn cú một nhược điểm lớn trong tớnh toỏn: kết cấu dầm dạng phao cú dạng khụng gian gồm tường, vỏch, sàn và đất nền làm việc cựng nhau, cú tương tỏc qua lại nờn việc tớnh toỏn riờng rẽ từng bộ phận là khụng chớnh xỏc. Do đú phương phỏp này tớnh toỏn thớch hợp nhất cho kết cấu trụ đặc.
*Phương phỏp phần tử hữu hạn:
Phương phỏp này xõy dựng trờn nguyờn lý biến phõn Largrang về cực tiểu của thế năng cú xột đến tổng thể tương tỏc giữa cỏc bộ phận kết cấu trong trụ pin. Đồng thời mụ phỏng được quan hệ chuyển vị từng điểm thụng qua tổng thể với ngoại lực tỏc dụng lờn tổng thể dầm van. Ngoài ra với phõn tớch bài toỏn này cú thể tớnh toỏn cho bài toỏn lớn, kết cấu chi tiết, cú thể xem và xử lý nội lực xuất hiện cục bộ trong kết cấu. Kiểm tra khả năng chống chọc thủng của cọc đối với trụ phao.
+ Phõn tớch bài toỏn:
Kể đến tương tỏc trong chuyển vị cục bộ và tổng thể, từ đú xỏc định độ cứng tổng thể của kết cấu, tức là quan hệ ứng suất trong kết cấu trụ. Sử dụng phương phỏp phần tử hữu hạn phõn tớch ứng suất biến dạng tương tỏc giữa kết cấu trụ làm
việc đồng thời với đất nền. Với sự phỏt triển vượt bậc của cụng nghệ thụng tin, phương phỏp phần tử hữu hạn được giải quyết rất nhanh bởi phương phỏp này cú thể lập trỡnh tớnh toỏn. Hiện nay cú nhều cỏc phần mềm đó được ứng dụng vào tớnh toỏn thiết kế của cỏc nước trờn thế giới như Thỏi Lan, Hàn Quốc, Đan Mạch, Mỹ,... Tuy nhiờn cỏc phần mềm hiện nay thường tập trung sõu vào một khớa cạnh nhất định, hoặc là kết cấu phần trờn như Sap2000, Ansys (Hoa Kỳ)… hoặc tập trung phõn tớch ứng suất biến dạng đất nền như Plaxis (Hà Lan), Sigma/w (GeoSlope, CaNaDa).
Với bài toỏn phõn tớch ứng suất biến dạng trong kết cấu trụ pin thỡ ứng dụng phần mềm phõn tớch kết cấu như Sap2000 hoặc Ansys sẽ giải được bài toỏn. Trong sơ đồ tớnh toỏn, kết cấu được mụ phỏng dạng khụng gian, trụ pin mụ phỏng cựng với cọc chịu lực, và khi đú liờn kết giữa trụ cọc và đất nền là cỏc liờn kết đàn hồi.
+ Mụ hỡnh bài toỏn:
Với trụ pin kết cấu dạng tường bản: Bản sàn trờn, bản đỏy và hệ thống tường dọc ngang được mụ hỡnh húa là cỏc phần tử shell, dầm cột (nếu cú) là cỏc phần tử Frame, cỏc đặc trưng hỡnh học và tớnh chất vật lý của kết cấu được gỏn tương ứng cho từng bộ phận kết cấu.
Với trụ pin kết cấu dạng khối đặc: Mụ phỏng là cỏc đoạn cú kớch thước khỏc nhau (xà mũ, thõn trụ, đỏy trụ) là phần tử thanh (Frame) và phần tử tấm (shell) tương ứng cú cỏc đặc trưng hỡnh học và tớnh chất vật lý của từng loại phần tử. Do toàn bộ lực trong trụ được truyền xuống hệ cọc , nờn mụ phỏng cọc liờn kết với trụ là phần tử thanh, liờn kết cọc với đất nền là cỏc liờn kết đàn hồi đặc trưng bởi hệ số phản lực nền.