Tài liệu bài tập ứng dụng SAP - tính tháp nước bê tông cốt thép pptx

THỰC HIỆN THEO CÁC BƯỚC SAU:  Tạo mô hình kết cấu: chọn Grid Only, nhập các thông số như hình bên đã làm ở các bài trước:  Vẽ thêm các thanh cột, dầm xung quanh, dầm giữa bản đáy,

GVC ThS Bùi Văn Chúng Page 1

Bài tập 9: Tính tháp nước bêtông cốt thép

Chiều cao chân tháp 9m (chia làm 3 đoạn), có 6 chân cột, dầm giằng chéo và

giằng xung quanh (như hình bên)

Chiều cao bể chứa : 2,5m; đường kính bể (tháp) : 3m Dầm, cột

tiết diện 20x30cm; sàn, tấm thành dày 15cm

Bêtông B20 Tải gió tác dụng vào đầu cột = 1T (đẩy) và 0,8T (hút)

 Tạo dáng kết cấu: chọn đơn vị sử dụng là kgf,m,C; lấy từ thư

viện mẫu kiểu Shell, nhập các thông số như đã làm ở bài tập 12:

o Cylinder Height - chiều cao trụ : 9 (m)

o Num of Divisions, Z - số đoạn chia theo phương Z: 3,

 Định nghĩa vật liệu bêtông B20 Định nghĩa tiết diện tấm,

thanh Gán tiết diện

 Gán ngàm ở các nút chân cột

 Chỉnh lại hệ số Self Weight = 1,1 Gán tải cho tấm =

2500kG/m2

 Xoay tiết diện cột cho đúng chiều, sau khi ta vẽ các cột thì tiết

diện có vị trí như hình (a), ta phải quay trục toạ độ địa phương

của các cột 2, 3, 5, 6 để được như hình (b), ta chọn các cột 2,

5, vào Assign/ Frame…/ Local Axes nhập vào góc xoay là 60o,

tương tự như thế ta chọn các cột 3,6 nhập vào góc xoay -60o

 Ghép thêm phần bể chứa cao 2,5m:

GVC ThS Bùi Văn Chúng

o Click chọn Locate Origin, trong hộp thoại hiện ra click chọn 3D, nhập các thông số trong hộp Translations như sau: X = 0, Y = 0, Z = 9 OK, OK

Ta được thêm phần thân bể chứa

 Để con trỏ trên màn hình click chuột phải, chọn Edit Grid Data, click chọn CSYS1, click hộp Modify/ Show System, chọn ô r2, vào Edit/ Insert Row để thêm 2 lưới, sửa r2

thành r4, thêm r2 = 0.5, r3 = 1 (r4 = 1.5), OK, OK Ta được lưới cho bản đáy bể chứa,

vẽ bản đáy như đã làm ở bài tập 12, nhân ra 18 bản (lệnh Replicate / Radial…)

 Gán áp lực nước tác dụng trong bể dạng Pattern như đã làm ở bài tập 12, với hệ số C

= -1, D=2.5, tải tác dụng vào mặt (Face) 6 (màu vàng theo mặc định) theo chiều âm (chiều dương là chiều hướng ra khỏi mặt đó), hay ta cũng có thể nhập tải vào mặt 5 theo chiều dương, giá trị nhập vào là 1000 (-1000) Ta có thể xem hình dưới để hiểu

rõ hơn vấn đề vừa nêu – vào Assign/ Area Loads/ Surface Pressure:

o Chiều dài 6m, ngang 4m, cao (chứa nước) 1.5m, có cột đở, dầm bao quanh

o Chiều dày bản đáy là 12cm, bản nắp là 8cm, bản thành là 10cm, dùng bêtông B20 cho cả dầm và bản

o Dầm đáy xung quanh là 20x40cm, dầm giữa bản đáy và dầm nắp 20x30, cột 20x20

o Tĩnh tải bản chương trình tự tính, hoạt tải là áp lực nước, tác dụng lên bản đáy 1.5m*1000kG/m3 = 1500kG/m2, tác dụng lên bản thành theo hình tam giác từ trong ra Hoạt tải tác dụng lên bản nắp là 150kG/m2

THỰC HIỆN THEO CÁC BƯỚC SAU:

 Tạo mô hình kết cấu: chọn Grid Only, nhập các

thông số như hình bên (đã làm ở các bài trước):

 Vẽ thêm các thanh cột, dầm xung quanh, dầm giữa bản

đáy, bản đáy, bản thành, bản nắp; gán ngàm ở 4 chân cột

 Đặt thuộc tính vật liệu (bêtông B20)

 Đặt tiết diện dầm, cột, bản thành, bản nắp, bản đáy, gán

tiết diện cột, dầm, bản

 Tĩnh tải và hoạt tải nhập chung nên ta không cần khai

báo thêm trường hợp tải, sửa hệ số SelfWeight = 1.1

 Gán tải vào bản đáy (1500), bản nắp (150)

 Chia 2 ô bản đáy : 1 cạnh chia thành 6 (cạnh 3m), 1 cạnh chia thành 8 (cạnh 4m); chia bản nắp: 1 cạnh chia thành 12 (cạnh 6m), 1 cạnh chia thành 8 (cạnh 4m) Tư tượng như thế ta chia bản thành hồ nước thành các ô nhỏ mỗi ô kích thước 0.5x0.5m

 Tải áp lực nước tác dụng vào bản thành dạng phân bố tam giác nên ta nhập dạng

Patern như sau:

o Vào Define/ Joint Patterns sửa lại tên Pattern là APLUCNUOC

GVC ThS Bùi Văn Chúng

o Chọn tất cả các tấm, kể cả nút (có thể chọn All), vào Assign/ Joint Pattern nhập

các thông số như hình bên:

o Giải thích các thông số như sau: giá trị tung độ của lực sẽ biến thiên theo các hướng X, Y, Z nên trong phương trình biểu diễn giá trị áp lực có cả 3 yếu tố X, Y, Z Trong trường hợp này ta thấy áp lực nước chỉ biến thiên theo phương Z nên các yếu

tố còn lại (X, Y) không quan tâm (bằng 0), phương trình còn lại là V = Cz + D; ta chú ý các điều kiện biên như sau:

chiều dương của các trục X,

Y, vào menu Assign/ Area

nhập vào giá trị 1000 như

hình bên:

 Tương tự, chọn các tấm thành

(kể cả nút) có tải tác dụng

theo chiều âm của các trục X,

Y, vào menu Assign/ Area

Loads/ Surface Pressure nhập

giá trị vào -1000

 Chạy chương trình, xem kết quả

(M3-3) trên dầm đáy hồ nước (dầm 6m)

M1-1, M2-2 trên các tấm shell

 Chú ý: để hiển thị chính xác kết quả trên tấm shell cần xem lại trục toạ độ địa phương của các tấm shell (đặc biệt là tấm thành) có cùng chiều hay không, nếu không cùng chiều phải quay hệ toạ độ lại

GVC ThS Bùi Văn Chúng

ĐÀI NƯỚC

GVC ThS Bùi Văn Chúng

1 Chọn đơn vị tính kN,m,C

2 Xây dựng dạng hình học của kết cấu

File  New Model  Chọn mô hình đài nước ( Storage Structure ), chọn đài dạng 1, nhập các thông số sau:

Num of Divisions , Angular = 16 : theo chu vi chia thành 16 phần x 22,50= 3600

Max Spacing, Surface Z = 1 : theo chiều cao, cứ 1m chia thành 1 phần tử

Không đánh dấu vào ô Restraints ( liên kết )

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Để tô đầy phần tử từ View  Set Display Options bỏ Invisible , chọn Fill Objet và

chọn Apply to All Windows

GVC ThS Bùi Văn Chúng

3 Khai báo vật liệu và tiết diện

Define  Material  Chọn CONC  Modify/Show

Nhập các thông số :

Mass per unit Volume : 2.5

Weight per unit Volume : 25

Modulus of Elasticity : 26500000

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Poisson’s Ratio : 0.25

Coeff of thermal Expansion : 0

4 Khai báo tiết diện

- Khai báo tiết diện cho Dầm :

Define  Frame Sections  Add Rectangular  Add New Property  Nhập các thông số của hình chữ nhật :

Section Name : DAMTREN

Material : CONC

Depth : t3 = 0.3 ( chiều cao )

Width : t2 = 0.2 ( chiều rộng )

Tương tự khai báo them cho các DAMGIUA, DAMDUOI, DAMVOM

DAMGIUA : 0.4x0.3, DAMDUOI : 0.4x0.3 m , DAMVOM : 0.3x0.25 m

GVC ThS Bùi Văn Chúng

- Khai báo tiết diện cho vỏ ( phần tử Shell )

Define  Area Sections  Chọn Add New Section : Nhập vào các thông số Section Name : CHANDAI

Xoay hình cho dể thấy, chọn View  Set 3D view  Nhập các góc nhìn như sau:

Bung chuột , chọn các phần tử ở thành đài ( xem hình )

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Assign  Area  Sections  THANHDAI OK

Tương tự chọn các phần tử vỏ nón cụt , gán VONONCUT

Chọn các phần tử chân đài , gán CHANDAI

6 Tạo nắp đài, vòm đáy , thành trong

a Tạo nắp đài :

Từ Menu, chọn Edit  Add to Model from Template

Chọn Shells Chọn mô hình Spherical Dome

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Chọn Spherical Dome

Nhấp vào Locate Origin…

Chọn chế độ 3D, nhập độ cao Z = 24 ( mô hình vòm nắp mới tạo ra được đặt ở độ cao Z = 24 m

Lưu ý : Bỏ dấu v ở Restraints và Gridlines

Với View  Set 3D View  chọn các thông số góc 2250,150,00 ta được hình như

sau:

GVC ThS Bùi Văn Chúng

b Tạo vòm đáy :

Từ bảng Tọa độ ở góc dưới phải, chọn lại gốc tọa độ là GLOBAL

Từ Menu , chọn Edit Add to Model from Template

Chọn Shells  Chọn mô hình Parabolic Dome

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Area : Chọn tiet dien VOMDAY

Không đánh dấu vào ô Restraints Girdlines

Chọn Locate Origin…, chọn chế độ 3D, nhập vào Z = 16 ( mô hình vòm đáy mới

tạo ra được đặt ở cao độ 16 m )

c Tạo thành trong

- Từ bảng tọa độ ở góc dưới phải , chọn lại gốc tọa độ là GLOBAL

- Chọn Edit  Add to Model from Template

- Chọn Shells  Chọn mô hình Cylinder

Nhập các thông số sau:

Cylinder Height : 9.25 Num of Divisons, Z :9

Radius : 1 Num od Divisons Angle : 16

Area : Chọn tiết diện THANHTR

Chọn Locate Origin, chọn chế độ 3D, nhập vào Z = 17

Không đánh dấu vào ô Restraints, Gridlines

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Sauk hi thực hiện các lệnh trên , màn hình sẽ có dạng sau:

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Ta có thể bung chuột một số phần tử ,sau đó chọn Show Selection Only và kết hợp với chức năng Rotate 3D View để xoay góc nhìn…

Để trở lại bình thường dùng chức năng Show All

7 Vẽ các dầm : Dầm trên, dầm giữa, dầm vòm đáy, dầm dưới

GVC ThS Bùi Văn Chúng

8 Khai báo các trường hợp tải trọng

9 Gán các trường hợp tải trọng

a DEAD : Máy tự tính vì nhập Weigth = 25 kN/m3

Yêu cầu đặt ra là chiều của tất cả các trục 3 ( hệ trục tọa độ địa phương của các

phần tử Shell đều phải cùng chiều so với áp lực thủy tĩnh của nước ( ở bên trong

đài )

Axes của Area

Từ Menu  Select  Select  Area Sections , chọn 2 tiết diện THANHTR,

VOMDAY ( giữ Ctrl trong khi chọn )

Từ Menu chọn View  Show Selection Only, thấy mặt đỏ ở mặt ngoài, mặt vàng ở mặt trong

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Assign Joints Pattern 

Chọn , Assign  Area Load  Surface 

GVC ThS Bùi Văn Chúng

a Gán tải sữa chữa

Chọn các phần tử Shell thuộc VOMNAP

Từ Menu  chọn Select Select  Area Selections  chọn tiết dien NAP

GVC ThS Bùi Văn Chúng

Ví dụ áp lực gió là 80 daN/m2 ( 0.8 kN/m2 )

10 Khai báo các tổ hợp tải trọng:

Ví dụ : COMB1 = DEAD x 1.1 + GIO x 1.2 ( Lúc mới thi công xong )

COMB2 = DEAD x 1.1 + GIO x 1.2 + THUYTINH COMB3 = DEAD x 1.1 + GIO x 1.2 + THUYTINH + SUACHUA x 1.2

GVC ThS Bùi Văn Chúng

BAO ( Lấy các giá trị Max, Min của các COMBO )

11 Giải bài toán