Nghiên cứu cơ sở khoa học của một số yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép trong tcvn8642 2011

Cơ sở khoa học của một số tiêu chuẩn đã quy định - Đặt bài toán tính toán để thực hiện các tiêu chuẩn quy định trên cơ sở thuật toán của phương pháp phần tử hữu hạn .... LỜI CẢM ƠN Trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60-58-40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM NGỌC KHÁNH

TS PHẠM XUÂN KHANG

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đính nghiên cứu đề tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH XI PHÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠ CHÌM 1.1 Sự phát triển của công trình Xi phông 4

1.2 Các phương pháp thi công hạ chìm Xi phông đã và đang được áp dụng 13 1.2.1 Phương pháp hạ chìm có gối đỡ 4

1.2.2 Phương pháp hạ chìm dùng phao 5

1.2.3 Phương pháp hạ chìm tự do 7

1.2.4 Phương pháp hạ chìm dùng cần cẩu nổi hoặc các gối đỡ mang thiết bị nâng 9

1.2.5 Phương pháp kéo trượt ngang đáy sông 10

1.3 Sự quan trọng của quá trình hạ chìm xi phông bằng phương pháp hạ chìm tự do 14

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG TÍNH TOÁN HẠ CHÌM XI PHÔNG ĐƯỢC QUY ĐỊNH TRONG TCVN 8642-2011 VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MỘT SỐ CÁC QUY ĐỊNH NÀY 2.1 Một số yêu cầu kỹ thuật quan trọng trong thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép quy định trong TCVN 8642 : 2011 27

2.1.1 Yêu c ầu của công tác chuyên chở đường ống từ nơi sản xuất đến công trường lắp ráp hoàn thiện đường ống 28

2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật về lắp ráp đường ống trong hào thi công trước khi hạ

chìm 30

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật neo giữ ống xi phông trên mặt nước chờ hạ chìm 35

2.1.4 Yêu cầu về kiểm tra xác định trạng thái ứng suất – biến dạng của đường ống khi xi phông trong quá trình hạ chìm 35

2.1.5 Yêu cầu về tính toán xác định trạng thái ứng suất – biến dạng của đường ống sau khi đã được neo giữ hoặc lấp phủ bề mặt 35

2.2 Cơ sở khoa học của một số tiêu chuẩn đã quy định - Đặt bài toán tính toán để thực hiện các tiêu chuẩn quy định trên cơ sở thuật toán của phương pháp phần tử hữu hạn 38

2.3 Giới thiệu về phần mềm sap2000 sử dụng trong luận văn 43

2.3.1 Hệ thống đơn vị (Unit Sytem) - SAP 2000 38

2.3.2 Hệ thống toạ độ (Coordinate Systems) 38

2.3.3 Chọn cửa sổ màn hình (Windows) 39

2.3.4 Tạo hệ lưới phẳng và không gian 40

2.3.5 Chức năng vẽ các phần tử thanh 41

2.3.6 Chọn đối tượng để thực hiện các lệnh tiếp theo (xoá, gán, sao chép, nhân bản, di chuyển, ) 41

2.3.7 Xoá một số bộ phận của kết cấu đã vẽ hoặc khôi phục bộ phận vừa xoá) 41

2.3.8 Nhân bản một số bộ phận của kết cấu 41

2.3.9 Chức năng chia phần tử dầm thành nhiều phần tử nhỏ 41

2.3.10 Chức năng di chuyển nút 41

2.3.11 Kết cấu mẫu 41

2.3.12 Định nghĩa đặc trưng hình học và vật liệu của các phần tử 41

2.3.13 Gán các đặc trưng hình học và vật liệu vào các phần tử của kết cấu 41

2.3.14 Gắn liên kết 41

2.3.15 Định nghĩa trường hợp tải trọng 41

2.3.16 Gán tải trọng vào kết cấu 41

2.3.17 Tổ hợp tải trọng (Load Combinations) 41

2.3.18 Sắp xếp lại mã nút và mã phần tử (Change Labels) 41

2.3.19 Kiểm tra số liệu nhập vào 41

2.3.20 Phân tích kết cấu đã mô hình hoá 41

2.3.21 Hiển thị hình dạng biến dạng của kết cấu 41

2.3.22 Hiển thị nội lực hoặc ứng suất của các thành phần kết cấu 41

2.4 Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để làm sáng tỏ cơ sở khoa học của các yêu cầu kỹ thuật trong TCVN 8642:2011 nêu trên 41

2.4.1 Cơ sở khoa học của yêu cầu kỹ thuật chuyên chở đường ống từ nơi sản xuất đến công trường lắp ráp hoàn thiện đường ống 41

2.4.2 Cơ sở khoa học của yêu cầu kỹ thuật lắp ráp đường ống trong hào thi công trước khi hạ chìm 41

2.4.3 Cơ sở khoa học của yêu cầu kỹ thuật neo giữ ống xi phông trên mặt nước chờ hạ chìm 41

2.4.4 Cơ sở khoa học của yêu cầu kỹ thuật tính toán trạng thái ứng suất trong quá trình hạ chìm 41

2.4.5 Cơ sở khoa học của yêu cầu về tính toán xác định trạng thái ứng suất – biến dạng của đường ống sau khi đã được neo giữ hoặc lấp phủ bề mặt 41

CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG TCVN 8642 : 2011 TÍNH TOÁN THI CÔNG CÔNG TRÌNH XI PHÔNG SÔNG CHANH 3.1 Giới thiệu công trình xi phông Sông Chanh 44

3.1.1 Nhiệm vụ của công trình 44

3.1.2 Hiện trạng công trình 44

3.2 Thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình xi phông sông Chanh mới 44

3.3 Áp dụng TCVN 8642:2011 tính toán phương án thi công hạ chìm xi phông sông Chanh 44

3.3.1 Các số liệu cơ bản dùng để tính toán 44

3.3.2 Tính toán con kê để nối ống trong hào lắp ráp 44

3.3.3 Tính toán neo giữ ống trên mặt nước chờ hạ chìm 44

3.3.4 Tính toán hạ chìm ống xi phông 44

3.3.5 Tính toán trạng thái ứng suất của ống sau khi đã hạ chìm xong 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 Kết luận 86

2 Kiến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 88

Tiếng Anh 89

Tiếng Nga 89

THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách công trình xi phông xây dựng ở Việt Nam Bảng 2.1: Hệ số gối đỡ ko ( Theo TCVN 8642:2011) Bảng 3.1: Tải trọng tác dụng lên ông khi neo THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Siphon Hình 2.1: Bố trí các đầu cảm biến Hình 2.2: Sơ đồ giải bài toán kết cấu theo phương pháp PTHH Hình 2.3: Dầm đặt trên gối cứng

Hình 2.4: Sơ đồ tính ống và dây neo

Hình 2.5: Sơ đồ quá trình hạ chìm ống dài

Hình 2.6: Sơ đồ tính toán đường ống hạ chìm tự do dạng uốn cong hình chữ S Hình 2.7: Sơ đồ tính toán đường ống hạ chìm tự do ống có dạng công xôn bị uốn

Hình 2.8 Sơ đồ hạ chìm xi phông ống ngắn

Hình 2.9: Sơ đồ tính toán ứng suất biến dạng của ống xi phông khi đã được neo giữ đúng tuyến thiết kế

Hình 3.1 : Sơ bộ bố trí dây neo cánh đều nhau

Hình 3.2 : Tải trọng tác dụng lên đường ống khi neo ngang sông

Hình 3.3 :Biểu đồ Mômen xuất hiện trong ống khi bố trí cáp đều nhau

Hình 3.4 :Biểu đồ lực cắt xuất hiện trong ống khi bố trí cáp đều nhau

Hình 3.5 :Lực dọc xuất hiện trong cáp neo khi bố trí cáp đều nhau

Hình 3.6 : Chuyển vị của ống xi phông khi bố trí neo đều nhau

Hình 3.7 : Sơ bộ bố trí lại vị trí dây neo theo sự phân bố tải trọng

Hình 3.8 : Tải trọng tác dụng lên đường ống khi neo ngang sông

Hình 3.9 :Biểu đồ Mômen xuất hiện trong ống sau khi bố trí lại neo

Hình 3.10 :Biểu đồ lực cắt xuất hiện trong ống sau khi bố trí lại neo

Hình 3.11: Lực dọc xuất hiện trong cáp neo sau khi bố trí lại neo

Hình 3.12: Chuyển vị của ống xi phông sau khi bố trí lại neo

Hình 3.13: Ống xi phông bị uốn cong hình chữ S

Hình 3.14 Kết quả giải phương trình siêu việt tìm n

Hình 3.15: Kết thúc giai đoạn 1

Hình 3.16: Mô hình tính toán nội lực trong ống khi được cố định trong hào Hình 3.17 :Biểu đồ Mômen xuất hiện trong ống khi được cố định trong hào Hình 3.18 :Biểu đồ chuyển vị khi ống được cố định trong hào

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học của một số yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép trong TCVN 8642 : 2011”, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, chu đáo của các nhà khoa học, các chuyên gia và đồng nghiệp

Tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Ngọc Khánh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả nhiều vấn đề quý báu trong nghiên cứu khoa học nói chung cũng như trong bản thân luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Công trình, bộ môn Sức bền-Kết cấu, phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học trường đại học Thuỷ Lợi đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả về các tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn

Do trình độ có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những tồn tại và hạn chế, tác giả rất mong nhận được mọi ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành Tác giả

hi vọng rằng những vấn đề còn tồn tại của luận văn sẽ được phát triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn góp phần đưa những kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất

Hà Nội, tháng 2 năm 2012

Vũ Đức Tài

MỞ ĐẦU

Nước là nơi bắt đầu của sự sống Có lẽ vì vậy mà mọi sinh vật trên trái đất đều cần có nước để tồn tại Và con người chúng ta cũng không ngoại lệ, chính vì thế các nền văn minh của loài người luôn bắt nguồn từ những con sông Như nền văn minh sông Ấn, nền văn minh sông Nil hay nền văn minh sông Hồng…

Con người dùng nước để sinh hoạt, để sản xuất lương thực, để phát điện… Và để có nước sử dụng con người xây dựng các công trình dẫn nước

từ các hồ chứa nước tự nhiên hoặc nhân tạo bằng kênh dẫn nước hoặc đường ống kín

Đất nước Việt Nam của chúng ta có một hệ thông sông ngòi dày đặc, trong quá trình thi công các công trình dẫn nước theo tuyến, việc phải dẫn nước vượt qua sông là chuyện rất dễ gặp phải

Một trong những công trình được sử dụng phổ biến để dẫn nước vượt qua các con sông chính là “Xi phông”

Xi phông là các ống dẫn nước bằng thép, bằng bê tông hoặc các vật liệu khác Các kỹ sư sử dụng xi phông khi cần dẫn nước luồn qua các công trình khác hay luồn qua các con sông …để đảm bảo việc dẫn nước được liên tục

mà không làm ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của các công trình đó hay ảnh hưởng đến giao thông thủy trên các dòng sông cần dẫn nước vượt qua

quây, sau đó bơm cạn nước ra khỏi hố móng và tiến hành lắp đặt hoặc xây dựng đường ống xi phông

Nhưng đối với trường hợp sông có mực nước lớn, nếu thi công bằng phương pháp này sẽ rất tốn kém Khi đó các kỹ sư thường thi công lắp đặt ống xi phông ngay trong dòng nước đang chảy Trong trường hợp này ống xi phông kết cấu thép là lựa chọn tối ưu Để có thể lắp đặt đường ống xi phông vào đúng tuyến thiết kế trong khi dòng nước đang chảy là một việc không hề đơn giản Một trong các phương pháp thường được sử dụng đó là phương pháp “hạ chìm” ống xi phông Nghĩa là định vị ống vào đúng tuyến trên mặt nước nhờ hệ thống neo, sau đó bơm nước vào ống để ống chìm dần xuống đáy vào đúng tuyến hào thiết kế

Trong quá trình hạ chìm ống xi phông rất dễ xảy ra những sự cố, như là ống cong quá mức hay ống nằm lệch khỏi tuyến hào… Để có thể thi công hạ chìm ống xi phông vào đúng tuyến hào thiết kế mà không làm đường ống cong vênh, thậm chí đứt gãy trong qua trình ống chìm xuống, yêu cầu người

kỹ sư phải có đủ kiến thức chuyên môn về lĩnh vực này

Hiện nay, Bộ khoa học và Công nghệ đã công bố TCVN 8642:2011 quy định về các yêu cầu kỹ thuật trong thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép Việc ban hành tiêu chuẩn này sẽ góp phần giúp các kỹ sư Việt Nam giải quyết bài toán thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép

Luận văn này, với mục đích nghiên cứu cơ sở khoa học của một số yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất trong TCVN 8642:2011 về thi công hạ chìm ống

xi phông kết cấu thép và áp dụng tiêu chuẩn tính toán cụ thể cho một công trình, sẽ giúp cho các đơn vị có liên quan hiểu rõ về các quy định kỹ thuật trong tiêu chuẩn Từ đó áp dụng tiêu chuẩn này vào để thiết kế, thẩm tra và thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép

1 Tính cấp thiết của Đề tài

“TCVN 8642 : 2011, Thi công công trình thủy lợi – Yêu cầu kỹ thuật trong thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép” là một trong những tiêu chuẩn quốc gia mới nhất vừa được bạn hành

Do đó việc nghiên cứu cơ sở khoa học của tiêu chuẩn giúp cho các đơn

vị có liên quan hiểu rõ và có thể áp dụng tiêu chẩn này vào trong thực tế thi công hạ chìm các công trình xi phông ở Việt Nam là một vấn đề cấp thiết Đưa ra phương pháp tính toán giải một số bài toán thực hiện các yêu cầu mà tiêu chuẩn quy định giúp các đơn vị thiết kế và thi công áp dụng thuận lợi

2 Mục đích của đề tài

Ứng dụng những kiến thức đã được học để nghiên cứu cơ sở khoa học của một số yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép trong TCVN 8642 : 2011 Đặt và giải một số bài toán làm sáng tỏ cơ sở khoa học một số quy định trong tiêu chuẩn giúp cho các đơn vị liên quan hiểu rõ về tiêu chuẩn và áp dụng tiêu chuẩn vào trong thực tế Cung cấp sơ đồ tính toán và thuật toán để giải một số bài toán do các quy định của tiêu chuẩn đặt ra

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là một số yêu cầu về kỹ thuật trong TCVN 8642 :

2011 – Yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép

Dựa trên cơ sở những môn đã được học, đặt bài toán, thiết lập thuật toán

và trình bày phương pháp giải một số bài toán thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép được quy định trong TCVN 8642 : 2011

Áp dụng tiêu chuẩn tính toán cho một công trình cụ thể làm ví dụ tham khảo

Sưu tầm tài liệu, tổng quan về công trình xi phông, đặc biệt là nêu được tầm quan trọng của quá trình thi công hạ chìm Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để làm rõ cơ sở khoa học của một số yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép trong TCVN 8642 : 2011

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH XI PHÔNG VÀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP HẠ CHÌM 1.1 Sự phát triển của công trình Xi phông

Xi phông trong tiếng Việt Nam có nguồn gốc từ tiếng Pháp: ‘siphon’ Trong tiếng anh cũng là ‘siphon’ Và theo định nghĩa phổ biến nhất thì siphon

từ để chỉ một ống tròn uốn cong hình chữ u dùng để dẫn chất lỏng Nguyên tắc hoạt động của nó là do trọng lực kéo nước ở trong ống dài chày xuống, làm cho áp suất ở đỉnh siphon giảm và áp suất này kéo nước trong ông ngắn chảy lên đỉnh siphon và chảy sang ống dài

Hình 1.1: Siphon

Theo những hình vẽ tìm được của những người Ai Cập thì siphon đã được sử dụng từ 1500 BC

Bằng chứng về hiện vật cho thấy những kỹ sư Hy Lạp đã sử dụng siphon

từ thế kỷ 3 BC, với mục đích chính là rót chất lỏng dự trữ trong bình lớn vào bình nhỏ Và Alexandria đã viết về siphon trong luận án ‘Peumatica’ của ông

Ngày nay, siphon ngược (siphon có hình chữ u) được sử dụng rộng rãi hơn trong đời sống cũng như trong kỹ thuật, đặc biệt là khi cần dẫn chất lỏng vượt qua địa hình khó khăn hay vượt qua công trình khác

Ở Việt Nam chúng ta, từ giữa thế kỷ 20 nhiều công trình xi phông đã được xây dựng (bảng 1.1) với nhiều loại kết cấu: bê tông cốt thép, gạch xây, ống thép, ống nhựa hay vật liệu tổng hợp

Bảng 1.1 Danh sách công trình xi phông xây dựng ở Việt Nam

Quảng

6

Xi phông sông Vệ

Quảng

Quảng

9

Xi phông sông Chanh

- Phương pháp thả ống bằng cần cẩu nổi hoặc nhờ các thiết bị nâng;

- Phương pháp kéo trượt ngang sông theo đáy sông;

Việc lựa chọn phương pháp hạ chìm phụ thuộc và nhiều yếu tố như:

- Kết cấu ống, loại ống: Vật liệu làm ống, đường kính ống, phương pháp nối các đoạn ống;

- Điều kiện thủy lực, thủy văn, điều kiện địa hình, địa chất như: Độ sâu,

bề rộng sông, hồ, vận tốc dòng chảy, điều kiện mặt bằng để thi công…

- Thời gian hạ chìm, điều kiện thi công…

Phương tiện, kỹ thuật thi công

Mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng, tùy thuộc vào điều kiện, khả năng thi công của mỗi nước, mỗi vùng mà lựa chọn phương pháp phù hợp

- Sau khi kiểm tra vị trí của ống, neo các điểm gối nổi

- Cần cẩu giữ để bơm nước vào ống cho cân bằng với sức đẩy nổi của các phao

- Giữ cần cẩu cho nước tiếp vào một số phao, lúc này cân bằng bị phá

vỡ, trọng lượng của ống được truyền tới các gối tựa

- Đánh chìm ống đến đáy: thả dần dây cáp của tời neo ở gối một cách đều đặn

Trình tự cho phép gia tải đều các gối mà không cần bơm nước vào một đầu xi phông

* Ưu điểm:

- Có thể hạ ống chính xác vào tuyến thiết kế;

- Ống sau khi đẵ đặt trên gối vẫn có thể dịch chuyển theo hướng bất kỳ

để có thể thuật lợi nối tiếp các công trình hai đầu ống

- Với các gối đỡ nổi, khi chìm đến đáy ống vẫn không bị uốn (trừ khoảng cách giữa hai gối) do đó có thể hạ chìm ở độ sâu tùy ý

* Nhược điểm:

- Đòi hỏi phải tạm dừng giao thông khi thi công đường ống

- Yêu cầu nhiều dây neo, phao

- Giá thành thi công khá lớn

1.2.2 Phương pháp hạ chìm dùng phao

Dùng phao để hạ chìm xi phông theo nhiều giai đoạn khi độ sâu của sông tương đối lớn Phương pháp này chỉ dùng cho những nơi không có hoặc ít phương tiện giao thông đi lại

* Ưu điểm:

- Không cần gối đỡ nào ở đáy sông, hồ

- Sử dụng ít thiết bị, thiết bị đơn giản nên rẻ tiền

* Nhược điểm:

Trong quá trình hạ chìm ống có thể bị uốn ở mức độ lớn có thể dẫn đến trạng thái phá hoại, đây là khâu nguy hiểm nhất của quá trình thi công xi phông, do vậy cần hết sức lưu ý khi thi công và phải tính toán đảm bảo sao

cho biến dạng của ống còn nằm trong giai đoạn đàn hồi Độ uốn của ống phụ thuộc vào tác động ngoài và trọng lượng bản thân của ống, hình dạng ống, phụ thuộc vào đặc trưng hình học của mặt cắt ngang và các đặt trưng cơ học của ống

1.2.4 Phương pháp hạ chìm dùng cần cẩu nổi hoặc các gối đỡ mang thiết

bị nâng

Phương pháp này thường dùng hạ chìm các ống có đường kính lớn với điều kiện địa hình, điều kiện thủy văn thuận lợi Sau khi giữ ống ở tuyến hạ chìm, giữ ống ổn định bằng gối đỡ ta sử dụng tải dằn hoặc tải bằng nước nhồi vào ống Để làm giảm bớt tải tác dụng vào ống có thể dùng thêm một số phao giảm tải Giữ ống bằng cần cẩu ở 2 đầu và hạ từ từ cho ống chìm tới đấy hào

* Ưu điểm:

- Có thể hạ chìm chính xác ống vào vị trí thiết kế Điều này đặc biệt có ý

nghĩa với các công trình dẫn nước, dầu, … tránh được sự tổn hao thủy lực

- Dùng thiết bị hạ là các cần cẩu nổi có thể hạ ống mà giữ cho ống không bị uốn quá mức, do đó có thể hạ chìm ống trong điều kiện độ sâu nước bất kỳ

* Nhược điểm;

- Cản trở việc thông luồng

- Dùng thiết bị đặc biệt nên giá thành cao

- Chỉ ứng dụng được trong điều kiện địa hình và điều kiện thủy văn thuận lợi

1.25 Phương pháp kéo trượt ngang đáy sông

Ở nước ngoài, với đầy đủ các phương tiện kỹ thuật, thường sử dụng phương pháp kéo trượt ngang sông theo đáy sông

* Trình tự tổng quát của phương pháp:

- Dẫn cáp qua sông, hồ, biển tại nơi hạ chìm vào kéo trước

- Lắp ráp ống có các tải dằn

- Bố trí đường dẫn

- Hạ chìm dây cáp nặng (qua sông…)

- Dùng máy kéo kéo ống

- Tốn ít dây cáp và thiết bị phao

- Trong thời gian hạ chìm, ống không bị tác động bởi tải trọng sóng và gió

* Nhược điểm:

- Công trường đủ lớn để lắp ráp và bố trí thiết bị hạ chìm

- Mặt cắt ngang sông phải đủ thoải để đảm bảo bán kính cong của ống khi bị uốn còn nằm trong giới hạn cho phép uốn

1.3 S ự quan trọng của quá trình hạ chìm xi phông bằng phương pháp hạ chìm tự do

Chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng, quá trình hạ chìm xi phông là công việc phức tạp nhất trong thi công công trình xi phông qua sông bằng phương pháp hạ chìm Nhất là ở nơi có vận tốc dòng chảy lớn, hay ở gần cửa sông có mực nước thủy triều lên xuống phức tạp

Những sai sót dễ xảy ra trong quá trình hạ chìm là:

- Đường ống bị nằm lệch khỏi tuyến hào thiết kế;

- Trong quá trình chìm, ống bị cong quá giới hạn đàn hồi dẫn đến rạn nứt ống

Mặc dù trong tiêu chuẩn TCVN 8642:2011 đã nêu đầy đủ về những yêu cầu kỹ thuật trong thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép Nhưng điều kiện thi công thực tế rất khác nhau, người kỹ sư cần biết vận dụng chính xác những yêu cầu đó vào thực tế Muốn vậy người kỹ sư thi công phải hiểu rõ cơ

sở khoa học của yêu cầu kỹ thuật quy định trong TCVN 8642:2011 để có thể

áp dụng chính xác vào công trình của mình

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG TÍNH TOÁN HẠ CHÌM

XI PHÔNG ĐƯỢC QUY ĐỊNH TRONG TCVN 8642-2011 VÀ CƠ SỞ

KHOA HỌC CỦA MỘT SỐ CÁC QUY ĐỊNH NÀY

phông kết cấu thép quy định trong TCVN 8642 : 2011

Hạ chìm ông xi phông là công việc rất dễ xảy ra sự cố trong quá trình thi công, vì vậy cần được đặc biệt chú trọng, phải có biện pháp thi công khả thi, được tính toán kỹ lưỡng và tuân thủ toàn bộ những yêu cầu kỹ thuật trong TCVN 8642:2011 Dưới đây trích một số quy định cần thiết trong tiêu chuẩn

2.1 1 Yêu cầu của công tác chuyên chở đường ống từ nơi sản xuất đến công trường lắp ráp hoàn thiện đường ống [8]

Thông thường đường ống được sản xuất trong nhà máy cách xa công trường thi công Sau khi lốc xong từng đoạn ống, dùng xe chuyên chở các đoạn ống tới công trường để thực hiện tiếp việc thi công lắp ráp các đoạn ống thành đường ống hoàn chỉnh Các đoạn ống thường dài trên 6m Khi chuyên chở các đoạn ống bằng ô tô, phải dùng các gối để kê và phải dùng dây neo giữ các đoạn ống để tránh bị uốn quá mức quy định và tránh sự phá hoại do tải trọng xung kích khi đi trên đường Đây là một công việc rất hệ trọng để đảm bảo an toàn, không bị biến dạng các đoạn đường ống trong quá trình chuyên chở, nhất là không được để biến dạng ô van các đầu ống

Trong tiêu chuẩn quy định khi kê kích đường ống để vận chuyển, khoảng cách gữa các gối kê tính theo công thức:

G k

D R G

k

W R

0

4 3

2 0

2 0 , 1 ( 1 − η )

=

trong đó:

L: khoảng cách giữa các gối kê, cm;

R2: ứng suất tính toán cho phép của ống xi phông, Mpa;

W: mô đun chống uốn của ống, cm3

; Dtr: đường kính trong của ống, cm;

Dng: đường kính ngoài của ống, cm;

2.1 2 Yêu cầu kỹ thuật về lắp ráp đường ống trong hào thi công trước khi

hạ chìm [8]

Sau khi chuyên chở các đoạn ống đến công trường sẽ tiến hành hàn các đoạn ống thành đường ống hoàn chỉnh theo thiết kế Tuyến hào thi công lắp ráp phải đảm bảo điều kiện thuận lợi để thi công lắp ráp đường ống khi thi công và phải đảm bảo đủ điều kiện thuận lợi để lai dắt đường ống ra vị trí tuyến công trình chuẩn bị hạ chìm Nên chọn tuyến hào có phương thẳng trùng với tuyến công trình là tốt nhất (nếu điều kiện cho phép)

Các gối phải đảm bảo điều kiện ổn định về lún, ổn định về trượt trong quá trình thi công lắp ráp và kiểm tra thử thủy lực

Khoảng cách giữa các gối đỡ được tình bằng công thức (2.1) nhưng có thêm các tải trọng trong khi thi công hoàn thiện đường ống và tải trọng khi tiến hành kiểm tra thủy lực đường ống

2.1.3 Yêu cầu kỹ thuật neo giữ ống xi phông trên mặt nước chờ hạ chìm [8]

Trước khi hạ chìm ống phải được neo giữ trên mặt nước ngang sông Khi triều cường, cho nước vào hào thi công, kéo ống ra khỏi hào, đặt vào tuyến thiết kế Ống cần được giữ đúng vị trí thiết kế tới khi mực nước kiệt mới tiến hành hạ chìm để đảm bảo độ sâu hạ chìm là nhỏ nhất Do đó cần phải tính toán quá trình chịu lực của ống và dây neo dước tác dụng của dòng chảy và gió Lúc này trong ống không có nước, một phần ống chìm trong nước

Bài toán neo giữ ống trên tuyến nhằm giải quyết các yêu cầu:

- Bố trí dây neo giữ;

- Xác định số lượng tầu neo giữ và công suất của các tời kéo;

- Xác định vị trí của các tời và trị số lực kéo trước của các tời để đảm bảo ống nằm thẳng (không bị cong) và đúng vị trí thiết kế

2.1 4 Yờu cầu về kiểm tra xỏc định trạng thỏi ứng suất – biến dạng của đường ống khi xi phụng trong quỏ trỡnh hạ chỡm [8]

Với đường ống dài nhất thiết phải tiến hành kiểm tra thực nghiệm xỏc định trạng thỏi ứng suất – biến dạng ở mặt cắt xảy ra ứng suất lớn nhất trong quỏ trỡnh hạ chỡm và một số mặt cắt khỏc

Trong quỏ trỡnh hạ chỡm, ngoài việc phải tớnh toỏn trạng thỏi ứng suất – biến dạng của đường ống để điều chỉnh tiến độ thi cụng để đảm bảo ứng suất lớn nhất khụng vượt quỏ ứng suất cho phộp, cũn bắt buộc phải dựng thiết bị

đo để cỏc đại lượng cần thiết tại mặt cắt cú ứng suất lớn nhất sẽ sảy ra trong quỏ trỡnh hạ chỡm, để xỏc định trạng thỏi ứng suất – biến dạng của đường ống, xỏc định mụ men uốn theo phương đứng và phương ngang, từ đú suy ra độ cong (bỏn kớnh cong) của ống theo phương đứng, phương ngang để đảm bảo trong quỏ trỡnh thi cụng hạ chỡm độ cong của đường ống và mụ men uốn khụng vượt quỏ giỏ trị cho phộp

1

2

Chú dẫn:

1,2 là dat tric điện trở;

3 là cảm biến đo độ sâu.

) 1 ( 05 , 0

Mx: mô men uốn theo phương ngang, N.m;

My: mô men uốn theo phương thẳng đứng, N.m;

d

ρ : bán kính cong của ống theo phương đứng, m;

n

ρ : bán kính cong của ống theo phương ngang, m;

E: mô đun đàn hồi của thép làm ống, N/m2

D : đường kính ngoài của ống, m

2.1.4 Yêu cầu về tính toán xác định trạng thái ứng suất – biến dạng của đường ống sau khi đã được neo giữ hoặc lấp phủ bề mặt [8]

Theo tiêu chuẩn, người kỹ sư phải kiểm tra trạng thái ứng suất có thể xuất hiện trong đường ống với mọi trường hợp tải trọng bất lợi nhất sau khi đường ống đã được neo giữ hoặc lấp phủ bề mặt theo đúng thiết kế

Yêu cầu kiểm tra bằng phương pháp thực nghiệm và so sánh với kết quả tính toán lý thuyết Đảm bảo các kết quả này không được vượt quá ứng suất cho phép của ống xi phông

a) Kiểm tra bằng thực nghiệm: Xác định các giá trị ứng suất tại một số mặt cắt nguy hiểm nhất bằng những thí nghiệm

b) Tính toán bằng lý thuyết: Sử dụng mô hình tính toán phủ hợp để tính nội lực xuất hiện trong ông xi phông

2.2 Cơ sở khoa học của một số tiêu chuẩn đã quy định - Đặt bài toán tính toán để thực hiện các tiêu chuẩn quy định trên cơ sở thuật toán của phương pháp phần tử hữu hạn [7]

Để thực hiện các quy định của tiêu chuẩn, ta cần phải biết đặt các bài toán tính toán tìm các đại lượng được quy định trong tiêu chuẩn trong từng trường hợp cụ thể của quá trình thi công, từ đó mà kiểm tra xem có đảm bảo quy định của tiêu chuẩn không Mặt khác cần phải tìm hiểu đặt bài toán giải cho nhiều phương án có thể xẩy ra trong quá trình thi công hạ chìm, từ đó chọn được phương án lợi nhất và xử lý các trường hợp có thể xẩy ra trong quá trình thi công hạ chìm Để thực hiện điều đó trong luận văn đặt bài toán trên

cơ sở thuật toán của phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp tính hiện đại có nhiều ưu điểm trong việc giải các bài toán cơ học kết cấu Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp rời rạc kiểu vật lý Miền tính toán được rời rạc thành một số hữu hạn các phần tử trong đó các phần tử được nối với nhau tại một số hữu hạn các điểm nút – đó

lá các đỉnh của phần tử hay là một số điểm được quy ước trên mặt (cạnh) của phần tử Trong phương pháp này ta không tìm hàm xấp xỉ của hàm ẩn trong toàn miền tính toán mà chỉ tìm trong từng miền con thuộc miền tính toán Điều này đặc biệt thuận lợi khi giải các bài toán mà miền xác định gồm nhiều miền con có các đặc trưng cơ lý khác nhau (bài toán đập cấu tạo bằng nhiều loại vật liệu, bài toán kết cấu trên nền nhiều lớp…) Trong đề tài chỉ giới hạn

bài toán trong khuôn khổ tính toán hệ thanh trên gối cứng hoặc trên nền đàn hồi Trình tự giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn như sau:

* Thiết lập phương trình cơ bản của bài toán (trường hợp tổng quát tính dầm và cả tính dầm trên nền đàn hồi)

Phương pháp phần tử hữu hạn với mô hình tương thích, phương trình cơ bản có dạng:

K ∆ = F (2.6)

trong đó:

K: ma trận cứng của hệ trong hệ tọa độ chung;

∆:Véc tơ chuyển vị nút của hệ;

F: Véc tơ tải quy nút của hệ

Để giải bài toán này ta chỉ thiết lập ma trận cứng phần tử và véctơ tải của phần tử rồi bằng phương pháp số mã thiết lập ma trận cứng K và véctơ tải F của hệ Sau khi sử dụng kỹ thuật ép ma trận và giải hệ bằng phương pháp khử Gause ta xác định được véctơ chuyển vị nút ∆ của toàn hệ, từ đó xác định được véctơ chuyển vị nút của các phần tử và bằng các mối liên hệ của lý thuyết đàn hồi ta hoàn toàn xác định được véctơ nội lực, biến dạng của các phần tử, tức là xác định được trường nội lực và trường biến dạng của toàn kết cấu Tuy nhiên với phương pháp số mã ta chỉ cần xác định ma trận cứng phần

tử và véc tơ tải phần tử là có thể dễ dàng xác định được ma trận cứng và véc

tơ tải của toàn hệ

* Thiết lập ma trận độ cứng và véctơ tải hệ

Ma trận cứng của hệ (hệ thanh) trong trường hợp tổng quát được tính bằng công thức:

K=Kd+Kn

l l

l l

l l

l l

l l

l l

l l

l l

l l

J E 4 J E 6 0 J

E 2 J E 6 0

J E 6 J E 12 0

J E 6 J E 12 0

0 0

F E 0

0 F E

J E 2 J

E 6 0 J E 4 J E 6 0

J E 6 J E 12 0

J E 6 J E 12 0

0 0

J E 0

0 F E

K

2 2

2 3

2 3

2 2

2 3

2 3

10 1 8 3

9 8 7 2

4 3 2 1

Kne với các số được quy ước với giá trị:

2

2

1l + Trong luận văn dùng nền Wincler nên c2 = 0

Toàn bộ quá trình giả bài toàn kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn được tiến hành theo sơ đồ hình 2.2, trong đó:

- Fe: là véc tơ tải của phần tử;

- Le: Là ma trận định vị của các phần tử e có kích thước ndxn, nó cho ta

- Ae: là ma trận toạ độ nút của phần tử

Ghi chú: Đường mũi tên bằng nét đậm chỉ quá trình thiết lập hệ phương trình cơ bản của bài toán, còn đường mũi tên nét nhạt biểu diễn quá trình giải bài toán để xác định trường ứng suất, biến dạng và trường chuyển vị của kết cấu Sơ đồ giải bài toán theo thuật toán của phương pháp phần tử hữu hạn được thực hiện trên phần mềm SAP2000 Đây là phần mềm rất hiệu quả để giải bài toán tính toán kết cấu

2.3 Giới thiệu về phần mềm sap2000 sử dụng trong luận văn [4]

Trên cơ sở thuật toán của phương pháp phần tử hữu hạn, trong luận văn đã sử dụng phần mềm SAP 2000 để tính toán

SAP 2000 là chương trình tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) với mô hình tương thích Để tiện cho việc trình bày và phân tích kết quả tính toán kết cấu ống xi phông ở các phần sau

2.3.1 Hệ thống đơn vị (Unit Sytem) - SAP 2000

Hệ thống đơn vị cho phép người sử dụng chọn một trong số hệ đơn vị thường gặp, danh sách các hệ đơn vị nằm ở cửa sổ bên phải phía dưới của màn hình Trong cùng một bài toán cho phép chọn nhiều hệ đơn vị ở mỗi bước tính toán khác nhau, song kết quả của bài toán sẽ có hệ đơn vị tương ứng với hệ đơn vị được chọn ban đầu và cũng có thể đổi kết quả tính này sang hệ đơn vị khác

e V

e

N Fe

e e

∫

=

e e V

T

e DB dV B

2.3.2 Hệ thống toạ độ (Coordinate Systems)

Hệ toạ độ chung (Global Coordinate Systems): Hệ toạ độ chung (hệ toạ độ kết cấu hay hệ toạ độ tổng thể) thường dùng là hệ toạ độ thuận vuông góc được ký hiệu

là XYZ, chiều dương được mặc định của trục Z hướng thẳng đứng từ phía dưới lên phía trên màn hình Chiều của trọng lượng bản thân có chiều mặc định ngược lại với chiều của trục Z trong hệ toạ độ chung

Hệ toạ độ phụ trợ (Set Coordinate Systems): SAP2000 cho phép đưa thêm vào một hoặc nhiều hệ toạ độ phụ trợ giúp cho quá trình mô hình hoá một bộ phận nào

đó của kết cấu được thuận lợi hơn Hệ toạ độ phụ trợ cũng thường dùng là hệ toạ độ thuận vuông góc được định vị trong hệ toạ độ chung, vì thế nó có thể dùng thay thế

hệ toạ độ chung, nên cũng được ký hiệu là XYZ Chiều mặc định của trục Z trong

hệ toạ độ phụ trợ cũng thẳng đứng và hướng từ dưới lên trên được quy ước là dương Cần lưu ý điều này trong bài toán có xét tới tác dụng của trọng lượng bản thân của kết cấu

Để tạo hệ toạ độ phụ trợ ta dùng menu Options:

Options > Set Coordonate System > Add System

Sẽ xuất hiện hộp thoại, chọn hệ toạ độ vuông góc (Cartesian), ta có hệ toạ độ phụ trợ thuận vuông góc có tên (System Name) mặc định là: CSYS1, nhập các số liệu từ bàn phím về số khoảng lưới (Number of Grid Spaces) theo các phương X,Y,Z và độ lớn các bước lưới (Grid Spacing) theo các phương X,Y,Z, nhấn nút Advanced sẽ xuất hiện hộp thoại để khai báo về vị trí hệ toạ độ mới, dịch chuyển (Translatians) theo X,Y,Z và góc xoay của hệ toạ độ phụ trợ quanh các trục Z,X’,Y’ tính bằng độ so với hệ toạ độ chung (Global), OK,OK,OK

Hệ toạ độ địa phương (Local Coordinate System): Mỗi thành phần của kết cấu (nút, phần tử, liên kết hay ràng buộc, .) đều được gắn với một hệ toạ độ địa phương của riêng nó Hệ toạ độ địa phương dùng để định nghĩa các đặc trưng hình học, xác định tải trọng tác dụng lên phần tử và xuất ra các kết quả nội lực Các hệ toạ độ địa phương cũng là hệ toạ độ vuông góc thuận có các trục được ký hiệu là 1,

2 và 3 Khi hiển thị ở chế độ chọn màu mặc định, SAP2000 quy định trục 1 màu đỏ, trục 2 màu trắng, trục 3 màu xanh da trời

Với phần tử thanh, trục 1 của phần tử luôn luôn dọc theo thanh và có chiều dương hướng từ nút i (nút được chỉ định trước) đến nút j, còn trục 2 và 3 nằm trong mặt phẳng quán tính chính của mặt cắt ngang của thanh và tạo thành hệ toạ độ thuận Khi cần thay đổi góc của toạ độ địa phương cho phần tử, ta chọn một phần tử hay một nhóm phần tử cẫn thay đổi, rồi từ menu

Assign: Assign > Frame > Local Axes

Nhập góc xoay tính bằng độ (Angle in Degree), nếu cần thay đổi trục 1 từ nút j tới nút i của phần tử thanh (Frame), ta nhấn chuột vào [*] Reverse Start and End Connectivity

Khi cần đổi hướng các trục, từ menu Assign: Assign > Shell > Local Axes

Nhấn chuột vào [*] Reverse direction of normal để thay đổi chiều trục 3, hoặc muốn thay đổi hướng trục 2 ta nhập góc xoay quanh trục 3 (Angle in Degrees) theo quy tắc bàn tay phải từ 1 đến 2 là dương (+)

2.3.3 Chọn cửa sổ màn hình (Windows)

Sau khi thực hiện một chức năng nào đó, chẳng hạn chức năng vẽ hệ lưới, màn hình sẽ được chia mặc định thành hai cửa sổ màn hình, cửa sổ bên trái cho hình không gian (3D) và đang làm việc, cửa sổ bên phải là cho hình phẳng (2D), số lượng cửa sổ lớn nhất là 4 và có thể tuỳ chọn từ 1 đến 4 Muốn thay đổi số cửa sổ màn hình thì từ menu Options:

Options > Windows > One/Two/Three/Four

Muốn làm việc với cửa sổ màn hình nào thì nháy chuột vào một điểm bất kỳ trong ô cửa sổ đó và có thể thay đổi hình thức thể hiện từ 3D sang 2D và ngược lại

nhờ menu View:

View > Set 3D View > Fast View >3D/xz/xy/yz > OK

2.3.4 Tạo hệ lưới phẳng và không gian

Để thuận tiện cho việc mô hình hoá một kết cấu không gian hoặc kết cấu phẳng, trước hết ta cần tạo ra một hệ lưới và thực hiện mô hình hoá kết cấu trên hệ

lưới đó, từ menu File:

File > New Model > Từ Coordinate System Definition Chọn Cartesian / Cylindrical

- Nhập số các bước lưới (Number of Grid Spaces) theo các phương X,

Y, Z

- Nhập độ dài mỗi bước lưới (Grid Spacing) theo các phương X, Y, Z

Tuỳ theo hình dạng kết cấu cần mô hình hoá mà chọn một mặt phẳng lưới để

vẽ Chẳng hạn mặt X - Y có Z = 0, từ menu View:

View > Set 2D View → Set 2D View → Nháy chuột vào [*] X-Y plan với Z=0, OK

Có thể thay đổi kích thước của mỗi bước lưới bất kỳ, từ menu Draw:

Draw >Edit Grid > Modify Grid Lines → Sửa khoảng cách các bước lưới,

OK

2.3.5 Chức năng vẽ các phần tử thanhTừ menu Draw

Draw > Add Special Join t dùng để vẽ nút

> Add Frame Element dùng để vẽ phần tử thanh

> Quick Draw Frame Element dùng để vẽ nhanh phần tử thanh

2.3.6 Chọn đối tượng để thực hiện các lệnh tiếp theo (xoá, gán, sao chép, nhân bản, di chuyển, )

Từ menu Select /Deselect (Chọn đối tượng hoặc xoá đối tượng chọn):

Select/Deselect > Pointer/Windraw/Intersecting Line/Groups, All,

Dùng để chọn đối tượng hoặc xoá đối tượng đã chọn bằng nháy chuột trực tiếp vào đối tượng hoặc chọn bằng khung bao đối tượng, hoặc dùng đường cắt hoặc

ch ọn nhóm đối tượng đã định nghĩa trước hoặc chọn tất cả,

2.3.7 Xoá một số bộ phận của kết cấu đã vẽ hoặc khôi phục bộ phận vừa xoá Chọn các đối tượng muốn xoá theo các cách trình bày ở trên, từ menu Edit: Edit >Delete/Undo/Redo

2.3.8 Nhân bản một số bộ phận của kết cấu

Chức năng này cho phép ta nhân bản theo kiểu dãy tịnh tiến (Linear), theo kiểu quay quanh một trục (Radial), theo kiểu đối xứng gương (Miror)

Để nhân bản trước hết ta chọn đối tượng muốn nhân bản theo một trong các

cách trình bày ở trên, rồi từ menu Edit > Replicate, chọn kiểu nhân bản:

> Linear → Nhập các khoảng cách theo các phương X, Y, Z lấy giá trị dương khi nhân bản về phía chiều dương của trục toạ độ đang làm việc (hiện hành), theo hướng ngược lại lấy giá trị âm và nhập số lượng bản nhân, OK

> Radial → Chọn phép nhân bản kiểu quay (Rotate About) quanh trục X hoặc

Y hoặc Z, nhập gia số góc xoay lấy giá trị dương khi véc tơ quay có chiều cùng chiều với trục quay, theo hướng ngược lại lấy giá trị âm và nhập số lượng nhân bản,

OK Khi trục quay quanh hệ toạ độ hiện hành không phù hợp với mục đích phép nhân bản, cần chọn hệ toạ độ phụ trợ thích hợp cho phép quay nhân bản này

> Mirror → Chọn phép nhân bản đối xứng gương qua mặt XY hoặc YZ hoặc

XZ và nhập toạ độ vị trí mặt gương, OK

2.3.9 Chức năng chia phần tử dầm thành nhiều phần tử nhỏ

Chức năng Divide dùng để chia phần tử thanh thành nhiều phần tử nhỏ

Chọn đối tượng chia, từ menu Edit:

Edit > Divide > Nhập thông số chia, có thể chia đều hoặc không đều,

OK

2.3.10 Chức năng di chuyển nút

Chức năng Move dùng để di chuyển một nút hoặc nhiều nút

Chọn đối tượng di chuyển, từ menu Edit:

Edit > Move > Nhập gia số toạ độ chuyển, OK

Với kết cấu mẫu đầu tiên, từ menu File:

File > New Model from Template

Trong các Model Templates > Chọn kết cấu mẫu thích hợp và nhập các số liệu cần thiết từ bàn phím, OK

Với kết cấu mẫu thứ hai hoặc trên màn hình đã có một bộ phận kết cấu rồi, thì

từ menu Edit:

Edit > Add to Model from Template

Trong các Model Templates > Chọn kết cấu mẫu thích hợp và nhập các số liệu cần thiết từ bàn phím

> Advanced sẽ xuất hiện hộp thoại Location và Orientation

Nhập các số liệu xác định vị trí của hệ toạ độ cục bộ của kết cấu mẫu vừa chọn trong hệ toạ độ chung của kết cấu, chính là để định vị trí của kết cấu mẫu vào kết cấu tổng thể, OK

2.3.12 Định nghĩa đặc trưng hình học và vật liệu của các phần tử

Định nghĩa vật liệu (đặt tên khác nếu không muốn dùng tên mặc định) và nhập

đặc trưng vật liệu (Materials), từ menu Define:

Define > Materials > Đặt tên vật liệu mới > Chọn loại vật liệu >Add Neư Material > Modify/Show Material (sửa đổi hoặc xem các đặc trưng cơ lý của vật liệu)) > OK, OK

Định nghĩa mặt cắt dầm và vỏ (đặt tên mặt cắt nếu không muốn dùng tên mặc

định) và nhập đặc trưng hình học của phần tử dầm (Frame)/vỏ (Shell), từ menu

Define:

Define > Frame Sections/Shell Sections

> FSEC1/SSEC1 (có thể thay đổi tên mặc định này) > Modify/Show Section (để kiểm tra hoặc thay đổi kích thước), muốn chọn tên khác và loại vật liệu khác > AddI/Wide Flange, đặt tên mặt cắt, loại vật liệu và nhập kích thước mặt cắt

2.3.13 Gán các đặc trưng hình học và vật liệu vào các phần tử của kết cấu

Chọn đối tượng gán là các phần tử dầm hay phần tử vỏ, từ menu Assign: Assign > Frame/Shell > Section > Tên mặt cắt gán cho các phần tử có thể là tên mặt định FSEC1/SSEC1 hoặc các tên đã định nghĩa ở trên tương ứng với phần

tử được gán > Modify/Show Section (sửa hoặc xem lại mặt cắt), OK

2.3.14 Gắn liên kết

Liên kết có thể là các gối tựa cứng (Restraints) hoặc gối tựa lò xo (Springs),

các liên kết phải được gán vào các nút Số lượng liên kết phải đủ để kết cấu không

bị biến hình Để gán liên kết trước hết phải chọn các nút cần gán, từ menu Assign: Assign > Joinsts > Restraints/Springs > Nhasy chuột vào các phương 1, 2, 3

mà liên kết không cho dịch chuyển thẳng và vào các trục 1, 2, 3 liên kết không cho chuyển vị góc hoặc có thể nháy chuột vào các biểu tượng liên kết tương ứng, OK

2.3.15 Định nghĩa trường hợp tải trọng

Các tải trọng tác dụng lên kết cấu trong SAP2000 có thể là trọng lượng bản thân của kết cấu, tải trọng tập trung, tải trọng phân bố đều, tải trọng phân bố dạng hình thang, tác động của nhiệt độ, tác động của ứng suất trước, áp lực bề mặt

Định nghĩa trường hợp tải trọng (đặt tên cho các tải trọng), từ menu Define: Define > Static Load Cases > Define Static Load Case Name (đặt tên cho các

tải trọng) > Add New Load

Ngoài tải trọng bản thân có tên mặc định LOAP1 có hệ số Self-weight Multiplier lấy bằng 1, đặt tên cho các tải trọng tiếp theo và nhập hệ số Self-weight Multiplier bằng 0

Riêng đối với áp lực bề mặt tác dụng lên mặt phần tử (Surface Pressure Load),

với SAP2000 Version 11 cần có định nghĩa riêng như sau, từ menu Define:

Define > Joint Pattern > Define Pattern Names

→Chọn tên Pattern (NUOC chẳng hạn) → Add New Pattern Name, có thể thay đổi hoặc xoá tên Pattern đã định nghĩa trước bằng cách nháy chuột vào Change/Delete Joint Pattern, OK

2.3.16 Gán tải trọng vào kết cấu

Tải trọng bản thân (Self-weight Loads) – Tải trọng bản thân tác dụng lên tất cả

các phần tử và có chiều ngược với chiều trục Z của hệ toạ độ tổng thể (Global), có tên mặc định (LOAD1), chương trình tự tính, không cần khai báo gì thêm

Tải trọng tập trung (Joint Loads) – Nếu đối tượng gán là các nút, từ menu