Bài tập cầu Đại học giao thông vận tải

Trong hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:  Chọn vào trạng Linear tab  Đa giá trị 12 vào Y trong khung Distance  Kiểm tra để giá trị 0 nằm trong hộp X và Z trong khung Distance 

Trang 1

Phần Bài tập Chú ý đơn vị tính

1ft=12inch

1ft=0.3048m

1inch=2.54cm

1lb=0454kg

1kgf=10N

1kgf/cm2=10Tf/m2

Bài tập cầu số 1.

Mô hình hóa bài toán cầu.

Số liệu và yêu cầu

 Đơn vị Kgf-m

 Vật liệu

o CONC: E=3.1 E+9

o STEEL: E=4.0 E+10

o Mọi giá trị khác để mặc

định

 Tiết diện

o DAY=C

Material=STEEL;T3=0.3

o BM=B

Material=CONCRETE;T3=4;T2=14;Tw=0.4;Tf=0.4

o TRU=C Material=CONCRETE;T3=3

 Tải trọng

o Tĩnh tải phân bố đều trên cầu với q=3000kgf/m và trọng lợng bản thân

 Yêu cầu

o Tĩnh nội lực tải điểm A của bản mặt cầu và trụ

 Chú ý: Sử dụng Constraints để khai báo điều kiện làm việc tải điểm A

Trang 2

Mô hình hóa bài toán cầu.

Mô tả bài toán:

Vật liệu, tiết diện, tải trọng nh bài tập số 1

Kích thớc nh sau: hai nhịp bên Lb=60m, nhịp giữa Lg=120m, Phần tháp cao 40m, phần trụ đỡ cao 25m Điểm chính giữa của nhịp giữa là khe co dãn

Yêu cầu

Mô hình hóa và tính nội lực tại điểm liên kết trụ và bản mặt cầu, chuyển vị đứng tại

điểm giữa của nhịp giữa

Chú ý: Điểm liên kết tháp và trụ; điểm giữa của nhịp giữa mô hình hóa bằng

constraint Các sợi cable liên kết hai đầu là khớp

2

Trang 3

Mô hình hóa bài toán cầu

Mô tả bài toán:

Hệ kết cấu là các dầm đơn giản, điểm A là khe co dãn

Đơn vị: Kgf-m

Vật liệu:CONC

Tiết diện:

T1=T; T3=1.2;T2=1;Tw=0.6;Tf=0.3

T2=T; T3=2;T2=1.5;Tw=0.8;Tf=0.3

Tải trọng Q=5000kgf-m

Yêu cầu

1 Mô hình hóa bằng Constraint, tính nội lực và chuyển vị

2 Mô hình hóa không sử dụng constraint mà sử dụng Release

3 Mô hình hóa bằng Constraint, tính nội lực và chuyển vị khi dầm tiết diện T1, T2 lần lợt chịu lực ứng suất trớc T=10 và 20T

4 Mô hình hóa không sử dụng constraint mà sử dụng Release , tính nội lực và chuyển vị khi dầm tiết diện T1, T2 lần lợt chịu lực ứng suất trớc T=10 và 20T

5 So sánh kết quả các trờng hợp 1với2; 3 với 4

Chú ý: Nên lu số liệu thành 4 file độc lập để tiện so sánh kết quả.

Trang 4

Kết cấu dàn cho cầu

I. Sốliệu vào và yêu cầu

1. Thép

E=29000 ksi, u=0.3

Tất cả các thanh giàn đều có tiết diện là W6x12

Fy=36

2. Sàn bê tông cầu

E=3600 ksi

u=0.2

Chiều dày của sàn là 12inch

Hoạt tải là 250 psf

3. Yêu cầu

Xem ứng suất trong các thanh gian do tải trọng bản thân là hoạt tải

Dùng tiêu chuẩn thiết kế là AISC-ASD89

II. Các bớc thực hiện

1 Chọn đơn vị cho mô hình: Kích vào hộp thả trên thanh trạng thái và chọn vào kip-ft

2 Chọn vào menu File > New Model From Template để mở hộp thoại Model

Template

3 Kích vào biểu tợng Vertical Truss để mở hộp thoại Vertical Truss

4 Trong hộp thoại này đa các thông tin sau:

 Chấp nhận giá trị mặc định trong hộp Number of Bays là 3

 Chấp nhận giá trị mặc định trong hộp Height of Truss là 12

 Chấp nhận giá trị mặc định trong hộp Truss Bay Length là 12

 Kích vào nút OK

5 Kích vào nút Select All để chọn tất cả các đối tợng trên mô hình

6 Chọn vào menu Edit > Replicate để mở hộp thoại Replicate

7 Trong hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:

 Chọn vào trạng Linear tab

 Đa giá trị 12 vào Y trong khung Distance

 Kiểm tra để giá trị 0 nằm trong hộp X và Z trong khung Distance

 Kiểm tra để giá trị 1 nằm trong hộp Number

 Kích vào nút OK để Sap2000 thực hiện lệnh sao chép đối tợng

8 Chọn vào menu Draw > Edit Grid để mở hộp thoại Modify Grid Lines

9 Trong hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:

 Chọn vào lựa chọn Y trong khung Direction

4

Trang 5

 Đa giá trị 12 vào hộp Y Location sau đó kích vào nút Add Grid Line

 kích vào nút OK

10 Kích hoạt cả sổ có tiêu đề là X-Z Plane @ Y=0

11 Kích vào biểu tợng xy 2D View để đổi sang khung nhìn mặt bằng Khi đó tiêu đề của cửa sổ đang đợc kích hoạt sẽ chuyển thành X-Y Plane @ Z=12 khi

đó màn hình sẽ giống hình X-1

12 Kích vào biểu tợng Quick Draw Frame Element trên thanh công cụ bên hoặc chọn vào menu Draw > Quick Draw Frame Element

13 Kích vào các đờng lới tại các điểm có ký hiệu là A, B, C, D trên hình minh

hoạ X-1 để vẽ bốn phần tử khung

14 Kích vào các đờng lới tại các điểm có ký hiệu là E, F, G trên hình minh hoạ

X-1 để vẽ ba phần tử khung

15 Kích vào biểu tợng Down One Gridline trên thanh công cụ chính để hiển

thị mặt bằng ở độ cao Z=0 khi đó thanh tiêu đề có nhãn là X-Y Plane @ Z=0

16 Kích vào biểu tợng Quick Draw Rectangular Shell Element trên thanh công cụ bên hoặc chọn vào menu Draw > Quick Draw Rectangular Shell Element

17 Kích vào các đờng lới tại các điểm có ký hiệu là A, B, C trên hình minh hoạ

X-2 để vẽ ba phần tử tấm

18 Kích vào biểu tợng Pointer để đa con trỏ về chế độ chọn đối tợng

19 Kích hoạt cửa sổ X-Y Plane @ Z=0

20 Kích vào biểu tợng Up One Gridline trên thanh công cụ chính để hiển thị mặt bằng tại độ cao Z=12

21. Chọn vào 4 đối tợng điểm ở giữa bằng cách kích vào từng điểm

22 Chọn vào menu Edit > Move để mở hộp thoại Move Selected Points

23. Trong hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:

 Đa giá trị 3 vào hộp Delta Z

24 Kích vào biểu tợng Perspective Toggle trên thanh công cụ chính để hiển

thị mô hình phối cảnh

25 Kích vào biểu tợng Set Intersecting Line Select Mode sau đó chọn tất cả

các đối tợng trên mái và dới sàn bằng chế độ chọn đối tợng này, khi đó sẽ chọn đợc 10 phần tử khung và 3 phần tử tấm và bạn có thể quan sát số đối t-ợng đợc chọn bên trái thanh trạng thái

26 Chọn vào menu Edit > Divide Frames để mở hộp thoại Divide Selected

Frames

 Chọn vào lựa chọn Break At Intersections With Selected Frames and Joint

 Kích vào nút OK để thêm một đối tợng điểm vào giao giứa các thanh giằng

28 Kích vào biểu tợng xz 2D View trên thanh công cụ chính để hiển thị mặt

đứng song song với mặt XZ khi đó tiêu đề là X-Z Plane @ Y=0

29 Kích vào biểu tợng Perspective Toggle trên thanh công cụ chính để hiển

thị mô hình phối cảnh

30 Kích vào biểu tợng Set Intersecting Line Select Mode sau đó chọn tất cả

các phần tử khung nằm theo phơng đứng và xiên bằng chế độ chọn đối tợng

Trang 6

này, khi đó sẽ chọn đợc 20 phần tử khung và bạn có thể quan sát số đối tợng

đợc chọn bên trái thanh trạng thái

31 Chọn vào menu Edit > Divide Frames để mở hộp thoại Divide Selected

Frames

 Chọn vào lựa chọn Break At Intersections With Selected Frames and Joint

 Kích vào nút OK để thêm một đối tợng điểm vào giao giứa các thanh giằng

33 Kích vào biểu tợng xz 2D View trên thanh công cụ chính để hiển thị mặt

đứng song song với mặt XZ khi đó tiêu đề là X-Z Plane @ Y=0

34. Chọn lại đơn vị cho mô hình bằng cách kích vào hộp thả trên thanh trạng

thái và chọn Kip-in

35 Chọn vào menu Define > Materials để mở hộp thoại Define Materials

36 Kích vào loại vật liệu là STEEL trong hộp thả Materials sau đó kích vào nút Modify/Show Material để mở hộp thoại Material Property Data

 Kiểm tra để giá trị mô đun đàn hồi - Modulus of Elasticity là 29000

 Kiểm tra để hệ số Poison - Poisson's ratio là 0.3

 Kiểm tra để giá trị ứng suất của thép - Fy là 36

 Kích vào nút OK

38. Kích vào loại vật liệu là CONC trong hộp thả Materials sau đó kích vào nút

Modify/Show Material để mở hộp thoại Material Property Data

 Kiểm tra để giá trị mô đun đàn hồi - Modulus of Elasticity là 3600

 Kiểm tra để hệ số Poison - Poisson's ratio là 0.2

 Kích lần lợt vào các nút OK trong các hộp thoại để đóng chúng lại

40. Chọn lại đơn vị cho mô hình bằng cách kích vào hộp thả trên thanh trạng

thái và chọn Kip-ft

41 Chọn vào menu Define > Materials để mở hộp thoại Define Materials

42 Kích vào loại vật liệu là CONC trong hộp thả Materials sau đó kích vào nút Modify/Show Material để mở hộp thoại Material Property Data

 Kiểm tra để trọng lợng riêng của CONC - Weight per Unit Volume là 0.15

 Kích lần lợt vào các nút OK để đóng các hộp thoại lại

44 Chọn vào menu Define > Frame Sections để mở hộp thoại Define Frame

Sections

 Trong khung Click To kích vào hộp thả Import I/Wide Flange và chọn vào

mục Import I/Wide Flange

 Nếu hộp thoại Property File xuất hiện thì có nghĩa là file Sections.pro ở cùng

th mục chơng trình Sap2000 khi đó bạn sẽ đánh dấu vào file Sections.pro và kích vào nút Open

 Một hộp thoại xuất hiện liệt kê danh sách tất cả các ký hiệu thép hình và các dữ liệu của nó trong hộp thoại này bạn thực hiện các thao tác sau:

 Dùng thanh cuốn để chọn vào tiết diện W6x12

 Kích lần lợt vào các nút OK trong các hộp thoại để đóng chúng lại

46 Chọn vào menu Define > Shell Sections để mở hộp thoại Define Shell

Sections

47 Trong khung Click To kích vào nút Modify/Show Section để hiển thị hộp

thoại Shell Sections

48. Thực hiện các thao tác sau trong hộp thoại này:

 Kiểm tra để loại vật liệu đợc chọn là CONC

 Trong khung Thickness đa giá trị độ dày 1 vào cả hai hộp Membrane và

Bending

 Kiểm tra để lựa chọn kiểu tấm là Shell dang đợc chọn

 Kích lần lợt vào các nút OK trong các hộp thoại để đóng chúng lại

49 Kích vào biểu tợng Select All trên thanh công cụ bên để chọn tất cả các đối

tợng trên mô hình

50 Chọn vào menu Assign > Frame > Sections để mở hộp thoại Define frame

Sections

 Chọn vào tiết diện W6x12

6

Trang 7

 Kích vào các nút OK

52 Kích vào biểu tợng Show Undeformed Shape trên thanh công cụ chính để

bỏ các hiển thị tiết diện đã gán cho đối tợng

53 Chọn vào menu Define > Static load Cases để mở hộp thoại Define Static

load Case Names

54. Thực hiện các thao tác sau trong hộp thoại này:

 Đa tên trờng hợp tải trọng là DL vào hộp Load

 Kích vào nút Change Load

 Đa tên trờng hợp tải trọng là LL vào hộp Load

 Kích vào hộp thả để chọn kiểu tải trọng là Live

 Đa hệ số tải trọng bản thân vào hộp Self Weight Multiplier là 0

 Kích vào nút Add New Load

55 Kích vào biểu tợng Select All trên thanh công cụ bên để chọn tất cả các đối

tợng trên mô hình

56 Chọn vào menu Assign > Shell Static Loads > Uniform để mở hộp thoại

Shell Uniform Loads

57. trong hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:

 Chọn vào trờng hợp tải trọng là LL trong hộp thả Load Case Name

 Trong khung Uniform Load đa giá trị -0.25 vào hộp Load vào chọn vào hớng tải trọng là Global Z trong hộp thả Dir

 Trong khung Option chọn vào lựa chọn Add To Existing Loads

 Kích vào nút OK để chấp nhận trờng hợp tải trọng vừa khai báo

58 Kích vào biểu tợng Show Undeformed Shape trên thanh công cụ chính để

bỏ các hiển thị tải trọng đã gán cho đối tợng

59 Kích vào biểu tợng Close (X) trên cửa sổ có tiêu đề là X-Z Plane @ Y=0 để

đóng nó lại

60 Kích vào biểu tợng Run Analysis trên thanh công cụ chính

61. Sau khi Sap2000 thực hiên phân tích xong bài toán bạn hãy xem các dòng nhắn trên cửa sổ nếu quá trình phân tích hoàn thành thì bạn đóng cửa sổ phân tích này lại và bắt đầu thực hiện các thao tác xem kết quả

62 Chọn vào menu Option > Preferences để mở hộp thoại Preferences

 Chọn vào trang Steel Tab

 Chọn vào tiêu chuẩn thiết kế là AISC-ASD89 trong hộp thả Steel Design Code

64 Chọn vào menu Design > Start Design/Check Of Structure để Sap2000

thực hiện thiết kế cho mô hình

65. Khi quá trình thiết kế thực hiện xong hệ số ứng suất sẽ hiển thị

Trang 8

bài tập số 5

Phân tích cầu phẳng với tải trọng di động.

III. Số liệu và yêu cầu bài toán

1. Bê tông

 E=5000 ksi, u=0.2

2. Các phần tử

 Cột trụ: A = 40 ft2 , I = 400 ft3, AS = 30 ft2

 Dầm: A = 35 ft2 , I = 500 ft3, AS = 12 ft

3. Tải trọng động

 Số làn tải trọng là 2

 Tính với trờng hợp tải trọng xe HS20-44 và tải trọng làn HS20-44L

4. Yêu cầu

 Số đọan tính nội lực trên mỗi dầm (number of output segment) bằng 2 Quan sát đờng ảnh hởng của chuyển vị đứng tại điểm A do tải trọng động chạy trên Lane 1 Quan sát mômen M33 của tải trọng di động chạy trên Lane1

 Tăng số đoạn tính nội lực trên mỗi dầm lên 10 đoạn và thực hiện các quan sát tơng tự nh trên

IV. Các bớc thực hiện

1 Chọn đơn vị: Kích vào hộp thả trên thanh trạng thái và chọn vào kip-ft

2 Chọn vào menu File > New Model From Template để mở hộp thoại Model

Templates

3 Kích vào biểu tợng khung phẳng Potal Frame trong hộp thoại để mỏ hộp thoại

Potal Frame

4 Trong hộp thoại này đa vào những thông tin sau:

 Number of Stories: 1

 Number of Bay: 3

 Story Height: 70

 Bay Width: 100

 Bỏ đánh dấu trong hộp Restraints

5 Kích vào biểu tợng Close (X) ở góc trái trên của cửa sổ 3D

6 Kích vào biểu tợng Set Elements trên thanh công cụ chính hoặc vào menu View > Set Elements để mở hộp thoại Set Elements

7 Thực hiện các thao tác sau đây trong hộp thoại:

 Đánh dấu vào hộp Labels trong khung Joints

8

Trang 9

 Đánh dấu vào hộp Labels trong khung Frames

8 Chọn vào đối tợng cột có nhãn là 1 và 4 sau đó kích vào phím Delete trên bàn

phím

9 Kích vào biểu tợng Refresh Window để cập nhật thông tin xoá hai đối tợng

trên

10 Chọn vào các đối tợng điểm 2, 3, 5, 8

11 Chọn vào menu Assign > Joint > Restraints để mở hộp thoại Joint Restraints.

12. Trong hộp thoại này ta thực hiện các thao tác sau:

 Kiểm tra để các hộp Translation1, 2, 3 đợc đánh dấu

13 Chọn vào đối tợng điểm 5

14 Chọn vào menu Edit > Move để mở hộp thoại Move Select Point

 Đa giá trị 20 vào hộp Delta Z

 Kiểm tra để trong hộp Delta X và hộp Delta Y các giá trị đều bằng 0

16 Chọn vào các phần tử khung 5, 6, 7

17 Chọn vào menu Edit > Divide Frames để hiển thị hộp thoại Divide

Selected Frames

18. Thực hiên các thao tác sau trong hộp thoại này:

 Chọn vào lựa chọn Divide into

 Đa giá trị 2 vào hộp Divide into

 Đa giá trị 1 vào hộp last/First ratio

19 Chọn vào các phần tử khung có nhãn từ 8 đến 13

20 Chọn vào menu Assign > Frame > Output Segments để mở hộp thoại

Frame Output Segments

21. Tron hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:

 Đa giá trị 2 vào hộp Number of Segments

22 Kích vào biểu tợng Show Undeformed Shape trên thanh công cụ để bỏ tất

cả các hiển thị đợc gán

23. Chọn lại đơn vị bằng cách kích vào hộp thả trên thanh trạng thái và chọn

vào Kip-in

24 Chọn vào menu Define > Materials để hiển thị hộp thoại Define Materials

25 Đánh dấu vào dòng CONC trong khung Materials và kích vào nút Modify/Show Material để hiển thị hộp thoại The Material Property Data

26. Trong hộp thoại này đa vào những thông tin sau:

 Modulus of Elasticity: 5000

 Poisson's Ratio: 0.2

 Chấp nhận những dữ liệu khác

 Kích vào các nút OK trong các hộp thoại để đóng chúng lại

27. Chọn lại đơn vị bằng cách kích vào hộp thả trên thanh trạng thái và chọn

vào Kip-ft

28 Chọn vào menu Define > Frame Sections để hiển thị hộp thoại Define

Frame Sections

29 Trong khung Click To kích vào hộp thả Add I/Wide Flange sau đó chọn vào mục Add General để mở hộp thoại Property Data

30. Trong hộp thoại này bạn thực hiện các thao tác sau:

 Đa giá trị 40 vào hộp hiệu chỉnh Cross Sectional (Axial) Area

 Đa giá trị 400 vào họp hiệu chỉnh Moment Of Inertia About 3 Axis

 Đa giá trị 30 vào hộp hiệu chỉnh Shear Area in 2 Direction

 Kích vào nút OK để trở về hộp thoại General Section

 Trong hộp thoại này thực hiện các thao tác sau:

 Đa tên tiết diện là COLUMN vào hộp Section Name

 Chọn loại vật liệu là CONC trong hộp thả trong khung Material

 Kích vào nút OK để trở về hộp thoại Define Frame Section

31 Trong khung Click To kích vào hộp thả Add I/Wide Flange sau đó chọn

vào mục Add General để mở hộp thoại Property Data

32. Trong hộp thoại này bạn thực hiện các thao tác sau:

Trang 10

 Đa giá trị 35 vào hộp hiệu chỉnh Cross Sectional (Axial) Area

 Đa giá trị 500 vào họp hiệu chỉnh Moment Of Inertia About 3 Axis

 Đa giá trị 12 vào hộp hiệu chỉnh Shear Area in 2 Direction

 Kích vào nút OK để trở về hộp thoại General Section

 Đa tên tiết diện là GIRDER vào hộp Section Name

 Chọn loại vật liệu là CONC trong hộp thả trong khung Material

 Kích vào nút OK để trở về hộp thoại Define Frame Section

33 Chọn vào các phần tử khung có nhãn từ 8 đến 13

34 Chọn vào menu Assign > Frame > Sections để mở hộp thoại Define

Frame Sections

35. Trong hộp thoại này chúng ta thực hiện các thao tác sau:

 Đánh dấu vào tiết diện GIRDER trong khung Frame Sections

36. Chọn vào hai phần tử cột

37 Chọn vào menu Assign > Frame > Sections để mở hộp thoại Define

Frame Sections

38. Trong hộp thoại này chúng ta thực hiện các thao tác sau:

 Đánh dấu vào tiết diện COLUMN trong khung Frame Sections

39. Kích vào biểu tợng Show Undeformed Shape để bỏ các hiển thị tiết diện

đ-ợc gán

40 Chọn vào menu Define > Moving Load Cases > Lanes để mở hộp thoại

Define Bridge Lanes

 Kích vào nút Add New Lane để mở hộp thoại Lane Data

 Chấp nhận tên khai báo mặc định trong hộp Lane Name là LANE1

 Đa giá trị 8 vào hộp Frame

 Đa giá trị -6 vào hộp Eccentricity

 Kích vào nút Add

 Kích vào nút OK để trở về hộp thoại Define Bridge Lanes

 Kích vào nút Add New Lane để mở hộp thoại Lane Data

 Chấp nhận tên khai báo mặc định trong hộp Lane Name là LANE2

 Đa giá trị 6 vào hộp Eccentricity

 Kích vào nút OK để trở về hộp thoại Define Bridge Lanes

42 Chọn vào menu Define > Moving Load Cases > Vehicles để mở hộp thoại

Define Vehicles

10

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	421 KB