Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu 4 pdf

Để xem các thông tin thiết kế, định vị chuột vào một phần tử nào đó và nhấn chuột phải, chương trình sẽ mở hộp thoại Concrete Design Information hoặc vào Design  Concrete Frame Design 

Để xem các thông tin thiết kế, định vị chuột vào một phần tử nào đó và nhấn chuột phải, chương trình sẽ mở hộp thoại Concrete Design Information hoặc vào

Design  Concrete Frame Design  Display Design Information, cho bíêt các

thông tin về cốt thép dọc, thép đai trong từng mặt cắt muốn xem chi tiết hơn, nhấn vào ô Detail sẽ hiện hộp thoại mới và cho các thông tin sau:

 Frame ID: tên phần tử; Station ID: tên mặt cắt; Section ID: tên tiết diện; Combo ID: tên tổ hợp dùng cho thiết kế

 Các giá trị liên quan đến tiết diện và tham số thiết kế của vật liệu: L,B, E, Fy, fc…

 Các giá trị lực dùng cho thiết kế: PU, M2, M3 và diện tích thép tương ứng (Rebar area)

* Thay đổi các tham số trong quá trình thiết kế:

 Redefine: chọn lại thông tin thiết kế

 Reset Design Selection: lấy lại tiết diện ban đầu

 Update Analysis Section: lấy các tiết diện thay đổi làm tiết diện tính nội lực

 Nên sử dụng P- Delta để kiểm tra điều kiện ổn định của cột

4.5 Thiết kế kết cấu thép

 khai báo vật liệu: fy: cường độ giới hạn chảy

 Trình tự thực hiện: giống như kết cấu bê tông

 Kiểu phần tử

 Column: phần tử này song song với phương Z

 Beam:phần tử song song mặt phẳng XY

 Giằng: (Bracded)

 Effective Lengh Factor K: phụ thuộc vào liên kết (phần tử, gối tựa, phương…), SAP2000 sẽ tự động tính số K

B MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TOÁN TRONG THIẾT KẾ CẦU

1 Bài 1 : Tính toán dầm BTCT nhịp giản đơn

1.1.1 Yêu cầu bài toán

 Tính toán nội lực trong dầm

 Vẽ được đường ảnh hưởng các giá trị trong dầm, tổ hợp các trường hợp tải trọng, xuất các kết quả nội lực cũng như các đường ảnh hưởng

 Làm thêm một số bài toán để nâng cao kĩ năng Tuỳ biến được cách mô hình các bài toán khác nhau; các tải trọng khác nhau và các liên kết khác

nhau trong dầm Dùng được chức năng design trong Sap 2000 để tính

toán thép theo các tiêu chuẩn

1.1.2 Mô hình bài toán

1.1.2.1 Tính tóan nội lực

 Khi khởi động Sap2000 chúng ta sẽ nhìn thấy giao diện như hình sau đây Chú ý rằng các thanh toolbar có thể tùy biến theo ý người sử dụng giống như trong Microsoft Word

 Để khởi tạo được mô hình bài toán Ta bấm File  New Model… sẽ hiện ra giao diện như sau Trên giao diện này ta thấy có các mô hình được tạo sẵn tạo

sự tiện lợi cho người sử dụng

Ta thấy một số templates có các chức năng như sau:

 Blank : Không có sẵn bất

kì đối tượng nào

 Grid only : Chỉ tạo đối tượng tượng từ các hệ lưới

 Beam : Hệ dầm

 2D Trusses: Hệ giàn 2D

 3D Trusses: Hệ giàn 3D

 2D Frames: Hệ khung 2D

 3D Frames: Hệ khung 3D

 Wall: Tường mỏng

 ………

Ta thấy rằng với yêu cầu bài toán là dầm đơn giản, nhịp 20m, ta chọn Beam, hộp

thoại sau sẽ hiện ra Chọn các thông số như hình vẽ Chú ý rằng

 Number of Spans: Số lượng nhịp

 Span Length: Chiều dài của một nhịp

 Section properties: Chọn tiết diện của dầm Ở đây ta sẽ để nguyên như mặc định và sẽ chọn tiết diện sau khi định nghĩa mặt cắt dầm

 Chọn các loại vật liệu làm dầm Chọn Define → Materials… Hộp thoại sau sẽ hiện lên Trong hộp thoại này, chương trình đã mặc định sẵn cho bạn 5 loại vật liệu khác nhau Ở đây, ta quan tâm nhiều hơn đến Bêtông (CONC) và thép (STEEL)

Nếu như muốn định nghĩa một loại vật liệu khác, bấm Add New Materials, còn nếu muốn chỉnh sửa tính chất của vật liệu cho phù hợp với yêu cầu bài toán ta bấm Modify/Show Materials Lúc này sẽ hiện ra bảng hộp thoại như sau:

Một số tính chất quan trọng của vật liệu mà ta quan tâm được thể hiện trong bảng:

 Mass per unit Volume : Khối lượng riêng

 Weight per unit Volume : Trọng lượng riêng

 Modulus of Elasticity: Modyl đàn hồi

 Poisson’s Ratio: Hệ số possion

 Coeff of Thernal Expansion: Hệ số giãn nở nhiệt

 Shear Modulus: Modyl cắt

Với các giá trị này, có thể thay đổi trong mỗi ô để phù hợp với đặc trưng vật liệu của bài toán Ở đây ta để các giá trị mặc định của chương trình Các chức năng khác sẽ được quan tâm ở phần nâng cao

 Nhấn OK để kết thúc

 Chọn các mặt cắt của dầm ta bấm Define → Frame Sections Sau khi hộp thoại Frame Properties hiện ra thị chọn Add Tee trong mục Choose Frame Property

to Add Các thao tác trên là định nghĩa mặt cắt chữ T của dầm

Hộp thoại Tee Section giúp ta có thể xây dựng được mặt cắt chữ T với các kích thước được nhập vào tuỳ theo bài toán

 Đặt tên cho mặt cắt ở mục Section Name (MAT CAT DAM)

 Nhập vật liêu tương ứng với mặt cắt ở Material: CONC

 Nhập các thông số như hình vẽ

o Outside stem: 1.5; Chiều cao dầm

o Outside flange: 1.2; Bề rộng cánh dầm

o Flange thickness: 0.15; Chiều dày cánh

o Stem thickness: 0.2; Bề rộng thân dầm

 Các chức năng khác như:

o Section properties: Các đặc trưng hình học của tiết diện ứng với số liệu được nhập vào

o Set Modifiers: Hiệu chỉnh các số liệu theo một tỉ lệ cho trước

o Concrete Reinforcement: Xem ???

 Nhấn OK để kết thúc

 Để định nghĩa các loại tải trọng cho dầm ta bấm Define → Load Cases Sau khi hộp thoại Define Loads hiện ra thị, nhập tên (TT), loại tải trọng (DEAD) và

hệ số tải trọng bản thân (Self Weight Multiplier = 1) vào các ô tương ứng như hình vẽ, bấm Add New Load Tải trọng mới sẽ được thêm vào

 Chú ý rằng hệ số tải trọng ở đây bằng 1 có nghĩa là với loại tải trọng này tải trọng bản thân được tính toán tự động nhờ vào tiết diện của mặt cắt Nếu như

ta khai báo thêm tải trọng ngoài với loại tải trọng này thì tải trọng tính toán

sẽ bằng cả hai loại tải trọng cộng lại

 Nhấn OK để kết thúc

 Gán mặt cắt Chọn dầm, sau đó bấm Assign → Frame/Cable/Tendon → Frame section

 Chọn MATCTATDAM, nhấn OK để gán mặt cắt cho dầm

 Tiến hành phân tích bài toán Analyze → Set Analysis Options Hộp thoại sau

hiện ra

Bạn có thể nhấn vào khung Plane Frame để bài toán phân tích theo sơ đồ phẳng

nhằm giảm số lượng ẩn không cần thiết Sau đó nhấn OK

 Để xem nội lực trong dầm, bấm Display → Show Forces/Stresses → Frames/Cables… Hộp thoại sau hiện ra:

o Case/Combo: Chọn trường hợp tải trọng gây ra nội lực muốn xem trong dầm

o Axial Force: Xem lực dọc

o Shear 2-2: Xem lực cắt

o Moment 3-3: Xem moment

o Scaling: Tùy chọn để xem biểu

đồ nội lực theo tỷ lệ tùy ý hoặc mặc định của máy

o Fill Diagram: Tùy chọn để biểu

đồ được tô đậm

o Show Values on Diagram: Tùy chọn để xem giá trị nội lực tại các mặt cắt của dầm

o Show deformed Shape: Tùy chọn để xem biến dạng của dầm khi chịu tác động của tải trọng

Sau khi chọn xong, nhấn OK để xem biểu đồ

Lần lượt chọn xem biểu đồ momen và lực cắt trong dầm, ta được các biểu đồ như hình vẽ bên

Chú ý rằng dấu của biểu

đồ momen được quy ước như Cơ học kết cấu

 Muốn xem chi tiết hơn các biểu đồ nội lực ở các mặt cắt của dầm, ở màn hình xem nội lực, ta bấm trực tiếp vào cấu kiện, lúc này sẽ hiện hộp thoại như hình bên dưới

o Khi di chuyển vị trí của con chuột, các giá trị nội lực tại các mặt cắt

và độ võng sẽ hiển thị rõ ràng trong các ô tương ứng với tổ hợp hoạt tải đã chọn

o Ngoài ra còn có thể xem được vị trí và giá trị của nội lực lớn nhất bằng cách nhấn vào “Show Max”

1.1.2.2 Tải trọng di động và đường ảnh hưởng

Để tính toán được đường ảnh hưởng của nội lực trong dầm, ta phải khai báo các trường hợp tải trọng với loại tải trọng là Live (Tải trọng động) và buộc phải khai báo Analysis Cases Type là Moving Load

 Khai báo loại tải trọng

o Chọn Option → Lock Model để mở khoá (hoặc bấm nút mở khoá trên toolbar)

o Định nghĩa thêm các trường hợp tải trọng khác Chọn Define → Load case,

sau đó lần lượt nhập tên tải trọng TT2, Hoattai Nhấn Add New Case Tuy nhiên chí ý rằng cần phải để Self-weight Multiplier là 0 (vì ta sẽ nhập trực tiếp

tải trọng vào), chọn Type như hình vẽ

o Kết quả nhập xong như hình vẽ

 Khai báo làn xe (Mục đích khai báo làn xe là để khai báo đường xe chạy)

o Chọn Define → Bridge Load →

Lanes Hộp thoại Define Lanes

hiện ra

o Nhấn vào Add New Lane Defined from Frames Hộp thoại Lane Data hiện ra Đặt tên cho làn xe (Lane Name) để như mặc định

o Ở đây chỉ có 1 cấu kiện là dầm nên ta nhập 1 vào ô Frame (như hình vẽ), nhấn Add để thêm cấu kiện mà xe chạy qua

o Nếu như có nhiều cấu kiện thì ta phải khai báo đầy đủ các cấu kiện theo thứ tự mà xe đi qua

Một mẹo nhỏ ở đây là chỉ cần đặt tên làn xe, sau đó thoát ra khỏi cửa sổ này,

sử dụng chuột để chọn các frames mà đường xe chạy đi qua, sau đó nhấn

Assign→Cables/Frames/ Tendon→Lanes, như vậy

chỉ cần vào Lane Data kiểm tra theo đúng thứ tự chưa

Sau khi khai báo xong, nhấn OK sẽ trở về Define Lanes như ban đầu (xem hình

vẽ) Nhấn OK để thoát

 Khai báo xe (Vehicle): Để khai báo các loại xe, trong đó có thể chọn các loại xe

có sẵn hoặc khai báo một xe mới theo giao diện mà Sap cho sẵn

Chọn Define → Bridge Load → Vehicles sẽ hiện ra khung Define Vehicles Chọn Add Vehicles sẽ hiện ra khung Standard Vehicle Data

 Chọn loại xe theo tiêu chuẩn AASHTO ở Vehicle Type

 Có thể chọn loại xe mà gần giống với loại xe thiết kế Sau đó bấm Convert

to General Vehicle để chuyển sang loại xe tổng quát và chỉnh sửa

Ở đây, ta chọn loại xe P5 để làm ví dụ Nhấn OK sẽ trở lại với hộp thoại Define Vehicles

 Khai báo hạng xe (Vehicle Classes):

Hạng xe ở đây được định nghĩa như là một hay nhiều xe hoạt động trên các làn

xe được phân tích trong một trường hợp

phân tích tải trọng di động (Moving Load Analysis Case) Cần chú ý rằng

chỉ một loại xe hoạt động riêng lẻ trên các làn xe khi phân tích và trường hợp bất lợi nhất sẽ được ghi nhận vào kết quả đối với hạng xe đó Trong hạng xe, các xe có thể được khai báo với các tỉ lệ khác nhau nhờ vào Scale Factor

Chọn Define → Bridge Load → Vehicles sẽ hiện ra khung Vehicle Class Data

Trong ô Vehicle Name, chọn loại xe (Vehicle) P5 mà mình khai báo Nhấn OK để thoát ra ngoài

 Khai báo trường hợp phân tích tải trọng (Analysis Cases)

Chọn Define → Analysis Cases… sẽ hiện ra hộp thoại Analysis Cases (Hình dưới)

Trong hộp thoại này chọn Hoattai ở ô Case Name, sau đó nhấn Modify/Show Case… để chính sửa trường hợp này

Ở hộp thoại Analysis Case Data, trong ô Analysis Case Type, chọn Moving Load Trong mục Loads Applied, chọn hạng xe là VECL1, tỉ lệ là 1, nhấn Add

Nhấn OK để thoát ra ngoài

 Chạy chương trình và xem kết quả tương tự như trên

2 Bài 2 : Tính toán dầm liên tục 2 nhịp

2.1.1 Yêu cầu bài toán

Cho E= 3600 ksi Hệ số possion 0,2

f’c= 4 ksi

fy = 60 ksi

Hãy xác đinh lượng thép chịu lực và thép đai theo tiêu chuẩn ACI 318-95

2.1.2 Hướng dẫn:

1 Chọn File menu → New Model, hộp thoại New Model xuất hiện

2 Chọn đơn vị là kip, ft, F

3 Chọn Beam, hiện ra hộp thoại Beam Sau đó chọn tất cả các giá trị mặc định Nhấn OK

4 Chọn “X” ở góc trái cửa sổ 3-D để đóng lại

5 Chọn Define → Materials, họpp thoại Define Materials hiện ra In that form:

 Chọn CONC trong Materials, và chọn Modify/Show Material để hiện ra hộp thoại Material Property Data form

 Nhập 0.15 vào ô Weight per Unit Volume

 Nhấn OK trong cửa sổ Material Property Data and Define Materials forms

to close all forms

6 Thay đổi đơn vị để nhập đơn vị được dễ dàng Thay đổi sang Kip, in, F

.

7 Chọn Define menu → Materials, hộp thoại Define Materials xuất hiện