Phần I: Dự án 4_1: Hệ vòm phẳng và bài toán đường ảnh hưởng

  1. Mục đích của dự án

           Xây dựng kết cấu dạng vòm với MIDAS/Civil.

           Chuyển đổi kiểu làm việc cho một phần tử.

           Khai báo tải trọng di động trong MIDAS/Civil.

           Hiển thị kết quả nội lực của phần tử đàn.

           Hiển thị kết quả các đường ảnh hưởng của kết cấu (đ.a.h của phản lực, mô men, lực dọc của phần tử dầm và phần tử dàn, đ.a.h của chuyển vị,…)

  2. Số liệu và yêu cầu dự án

   2.1. Số liệu

      2.1.1. Sơ đồ kết cấu

 

           Đường cong trục vòm dạng parabol bậc 2

     2.1.2. Vật liệu:

           Vòm: vật liệu thép ASTM(S)-A416-250(Normal).

           Dầm: vật liệu bê tông ASTM(RC)-Grade C4000.

           Thanh treo: vật liệu thép ASTM(S)-A416-250(Low).

     2.1.3. Mặt cắt:

            Mặt cắt của vòm, thanh treo và dầm dọc có kích thước như hình vẽ dưới đây (đơn vị sử dụng là cm).

    2.1.4. Tải trọng:

           Tải trọng bản thân (TTBT).

  2.2. Yêu cầu thực hiện:

          Xây dựng mô hình theo sơ đồ kết cấu trên.

          Hiển thị các kết quả tính toán sau: phản lực, nội lực của dầm, vòm, thanh treo, chuyển vị của kết cấu.

          Tính và vẽ các đường ảnh hưởng sau: Lực dọc của các thanh treo, mômen uốn của vòm, mômen uốn của dầm dọc, lực dọc trong dầm dọc, phản lực của gối,                   chuyển vị của kết cấu.

 3. Thực hiện dự án

   3.1. Tạo và lưu dự án

          Thực hiện như các dự án đã làm.

  3.2. Thiết lập ban đầu cho dự án

          Thiết lập hệ thống đơn vị: kN, m.

          Thiết lập hệ tọa độ người dùng (UCS) tương ứng với mặt phẳng XZ của hệ tọa độ tổng thể (GCS).

          Định nghĩa lưới vẽ dạng đường (Line Grids) với 8 khoảng lưới 5m theo phương x và 1 khoảng lưới 12m theo phương y (tương ứng với UCS đã chọn).

  3.3. Thực hiện mô hình hóa

    3.3.1. Khai báo vật liệu

          Thực hiện như các dự án đã làm

   3.3.2. Khai báo mặt cắt

 

          Thực hiện như các dự án đã làm

3.3.3. Xây dựng mô hình phần tử

       Trình tự việc xây dựng mô hình phần tử của dự án này thực hiện như sau:

           Bước 1: Tạo phần vòm của kết cấu: sử dụng tính năng Create Line Elements on Curve o Mục Curve Type: chọn “Parabolic Curve by 3 Points” o Mục Number of                               Segments: nhập vào giá trị “8” o Mục Divide by Equal distance on: chọn “Projecting line” o Chọn 3 điểm (P1, P2, P3) tạo nên vòm trên các điểm lưới đã                           tạo  (chú ý: Bật tính nang bắt điểm trên lưới)

           Bước 2: Tạo các thanh treo: sử dụng tính năng Extrude o Mục Generation Type: chọn “Project” o Mục Projection Type: Chọn “Project on a line” o Chọn 2 điểm                               (P1,P2) của đường thẳng cần chiếu. o Quét chọn các nút bắt đầu của thanh treo.

           Bước 3: Tạo phần tử dầm: sử dụng tính năng Create Elements o Mục Intersect: kích chọn cả 2 mục “Node” và “Element” o Kích vào mục Nodal Connectivity và                              chọn 2 điểm đầu và cuối dầm.

           Bước 4: Chuyển các thanh treo từ phần tử dầm sang phần tử dàn: Sử dụng tính năng Change Element Parameters

                       o Chọn các phần tử thanh treo.

                       o Chọn menu Model -> Elements -> Change Element Parameters…

                       o Mục Parameter Type: chọn “Element Type”

                       o Mục Mode:

                              Phần From: chọn “General beam/Tapered beam”

                              Phần To: chọn “Truss”

  3.3.4. Gán vật liệu và mặt cắt cho các phần tử

          Thực hiện việc gán vật liệu và mặt cắt như đã học.

  3.3.5. Khai báo liên kết

          Trong dự án này, chỉ có liên kết dạng gối cứng hoàn toàn (gối cố định, gối cứng di động): Sử dụng tính năng khai báo gối cứng hoàn toàn Supports.

  3.3.6. Khai báo tải trọng tĩnh

3.3.6.1. Tạo các trường hợp tải trọng tĩnh

          Tiến hành thêm các trường hợp tải đã cho như đầu bài vào chương trình như sau:

Tên trường hợp tải trọng (Name) Kiểu (Type) Mô tả (Description)
TTBT User Defined Load (USER) Tai trong ban than

                                                  

  3.3.6.2. Khai báo các tải trọng tĩnh  Khai báo tải trọng bản thân (TTBT) tương tự như các dự án đã được học.

  3.3.7. Khai báo tải trọng di động

   Trình tự khai báo tải trọng di động như sau:

           Bước 1: Chọn tiêu chuẩn hoạt tải thích hợp    

                     o Chọn menu Load -> Moving Load Analysis Data -> Moving Load Code…

                     o Mục Moving Load Code: Chọn “AASHTO LRFD”

           Bước 2: Khai báo làn của tải trọng di động chạy trên

                    o Chọn menu Load -> Moving Load Analysis Data -> Traffic Line Lanes…, kích vào nút Add để thêm 1 làn mới.

                    o Mục Lane Name: nhập “Lan”

                    o Mục Moving Direction: chọn “Both”

                    o Mục: chọn “2 Points”, sau đó kích chọn 2 điểm đầu và cuối làn.

  3.3.8. Chạy chương trình

          Nhấn nút F5 để chạy chương trình.

  3.3.9. Các kết quả chính

   3.3.9.1. Phản lực

           Để xem giá trị phản lực, chọn menu Results -> Reactions -> Reaction Forces/Moments…

  3.3.9.2. Biểu đồ nội lực của dầm, vòm

           Để xem biểu đồ nội lực, chọn menu Results -> Forces -> Beam Diagrams…

  3.3.9.3. Biểu đồ nội lực của thanh treo

           Để xem biểu đồ nội lực, chọn menu Results -> Forces -> Truss Forces…

  3.3.9.4. Biểu đồ chuyển vị

           Để xem giá trị chuyển vị, chọn menu Results -> Deformations -> Deformed Shape...

  3.3.9.5. Đường ảnh hưởng của phản lực

           Để xem giá trị chuyển vị, chọn menu Results -> Influence Lines -> Reactions...

  3.3.9.6. Đường ảnh hưởng của lực dọc trong thanh treo

           Để xem giá trị chuyển vị, chọn menu Results -> Influence Lines -> Truss Forces...

  3.3.9.7. Đường ảnh hưởng của mômen uốn trong vòm, dầm và lực dọc trong dầm

           Để xem giá trị chuyển vị, chọn menu Results -> Influence Lines -> Beam Forces/Moments...

  3.3.9.8. Đường ảnh hưởng của chuyển vị

           Để xem giá trị chuyển vị, chọn menu Results -> Influence Lines -> Displacements...

Phần II: Bài tập thực hành

            Video hướng dẫn có thể được download tại diễn đàn của website: http://www.cadcamvn.com

 1. Số liệu  

  1.1. Sơ đồ kết cấu

           Đường cong trục vòm AB, CD dạng cung tròn.

           Đường cong trục vòm BC dạng parabol bậc 2.

  1.2. Vật liệu

           Các vòm làm bằng vật liệu thép tiêu chuẩn ASTM(S) A416-250(Normal).

           Các trụ làm bằng vật liệu bê tông tiêu chuẩn ASTM(RC) Grade C5000.

  1.3. Mặt cắt

 

  1.4. Tải trọng

           Tải trọng bản thân (TH1).

           Các tải trọng phân bố (TH2): q1 = 10 (kN/m); q2 = 15 (kN/m);

           Các tải trọng phân bố (TH3): q3 = 8 (kN/m); q3 = 12 (kN/m)

           Các tải trọng tập trung (TH4): P1 = 60 (kN); P2 = 100(kN)

           Tổ hợp tải trọng (CB): CB1 = 1,1TH1 + 1,25TH2 + 1,3TH3 + 0,9TH4 CB2 = 0,9TH1 + 1,1TH2 + 0,9TH3 + 1,4TH4 

 2. Yêu cầu thực hiện:

           Xây dựng mô hình theo sơ đồ tính trên.

           Xuất các kết quả: phản lực, biểu đồ nội lực và chuyển vị ứng với từng trường hợp tải và tổ hợp tải trọng đã cho.