Phần I: Dự án5_1 – Hệ dầm cong trên mặt bằng

 1. Yêu cầu chung

           Thực hiện mô hình hóa hệ dầm cong.

           Thực hiện xoay mặt cắt của các phần tử trụ (xoay hệ tọa độ địa phương của phần tử).

 2. Yêu cầu chi tiết

  2.1. Số liệu

           Sơ đồ kết cấu như hình vẽ (kích thước được ghi theo đơn vị m).

             Các trụ có chiều cao 7m.

           Vật liệu. Dầm và trụ được chế tạo từ thép theo tiêu chuẩn ASTM A416-250 (Normal).

           Mặt cắt Mặt cắt dầm và trụ có kích thước như hình vẽ (đơn vị vẽ là cm).

           Liên kết: dầm được hàn cứng vào trụ; chân trụ được ngàm cứng vào nền móng phía dưới.

           Tải trọng: tải trọng bản thân của hệ.

  2.2. Yêu cầu

           Xây dựng mô hình kết cấu đã cho.

 3. Kết quả của dự án

  3.1. Mô hình kết cấu

           Hệ thống các dầm chạy theo đường cong với kích thước đã cho.

           Các trụ với hướng xoay tương ứng vuông góc với dầm.

 4. Trình tự thực hiện dự án

  4.1. Thiết lập ban đầu

           Tạo dự án mới: File -> New Project…

           Thiết lập đơn vị cho dự án: Tools -> Unit System…

           Thiết lập hệ tọa độ người dùng (UCS): Model -> User Coordinate System -> XY Plane, chọn mặt phẳng XZ (mặt phẳng xy của UCS trùng với mặt phẳng XY của hệ               tọa độ tổng thể GCS).

  4.2. Khai báo vật liệu

 

           Khai báo vật liệu tương tự như các dự án đã được học.

  4.3. Khai báo mặt cắt

           Mặt cắt dầm.

            o Chọn menu Model -> Properties -> Section…

            o Chọn tab Combined (tương ứng với mặt cắt ghép của các thép hình); tiếp tục chọn dạng mặt cắt

                      và nhập các kích thước tương ứng.

           Mặt cắt trụ: mặt cắt trụ có dạng hộp rỗng và được nhập dữ liệu tương tự như các dự án đã được học trước đây.

  4.4. Xây dựng mô hình phần tử và gán các đặc trưng tương ứng cho phần tử

           Tạo hệ thống lưới dạng điểm (Point Grid) để phục vụ cho việc tạo mô hình phần tử với kích thước mắt lưới dx,dy = 5,5 (m). Tiếp theo, chọn chế độ bắt điểm                  lưới.

 

           Tạo các phần tử thuộc nhánh cong thứ nhất

             o Chọn menu Model -> Elements -> Create Line Element on Curve… và thiết lập các thông số:

             o Curve Type: chọn Arc by Center and 2 Points.

             o Element Type: Beam

             o Chọn vật liệu và mặt cắt tương ứng với dầm thép.

             o Number of Segments: 8 (chia cung tròn thành 8 đoạn thẳng).

             o Kích chuột vào hộp văn bản tương ứng với C (Center), sau đó ra ngoài màn hình chọn vào điểm tương ứng với tâm của cung tròn; tiếp tục chọn điểm tương                     ứng với P1 và P2 của cung tròn.

 

          Tạo các phần tử thuộc nhánh cong thứ hai tương tự như đã tạo với nhánh cong thứ nhất.

           Vẽ tiếp đoạn dầm thẳng còn lại: Model -> Elements -> Create Element…

           Chia đoạn dầm thẳng làm 3 đoạn: Model -> Elements -> Divide…

           Các phần tử tương ứng với trụ được tạo bằng lệnh Extrude.

           Gán vật liệu và mặt cắt cho phần tử.

           Xoay góc bê ta của phần tử tương ứng với các trụ.

            o Chọn các trụ T1 và T6.

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

            o Trong mục Parameter Type: chọn Element Local Axis.

            o Trong mục Beta Angle: nhập 90 (xoay mặt cắt một góc 90o ).

            o Chọn Apply để chấp nhận.

           Tương tự như vậy, xoay mặt cắt của các phần tử trụ T2 và T5 một góc 45o .

  4.5. Khai báo các liên kết

           Khai báo các liên kết gối ngàm tương tự như các dự án đã được học.

  4.6. Nhập các dữ liệu về tải trọng

           Tải trọng tác dụng lên kết cấu trong bài toán này chỉ có tải trọng bản thân. Việc khai báo tải trọng được thực hiện tương tự như các dự án đã được học.

  4.7. Chạy chương trình phân tích

  4.8. Xuất các kết quả cần thiết

           Biểu đồ nội lực

           Phản lực gối

           Chuyển vị của kết cấu

Phần II: Dự án 5_2 – Bài toán dàn và đường ảnh hưởng cho kết cấu dàn

1. Yêu cầu chung

           Thực hiện mô hình hóa kết cấu dàn với mô hình phần tử phù hợp.

           Nhập các dữ liệu về đường ảnh hưởng cho kết cấu dàn.

           Xuất các kết quả.

 2. Yêu cầu chi tiết

  2.1. Số liệu

           Sơ đồ kết cấu dàn hình vẽ:

 

           Kích thước hình học: d = 8m, H = 12m, H1 = 15m, H2=18m.

           Vật liệu: Thép có = 78.5 kN/m3 , E = 2E8 kN/m2 , = 0.3, = 1E-5.

           Mặt cắt:

             o Thanh biên: hình hộp b×h = 100×120cm (b=chiều rộng, h=chiều cao); dày 2cm.

             o Thanh xiên: chữ H (chữ I xoay ngang); b×h=100×100cm; dày cánh 2cm, dày sườn 1.5cm.

             o Thanh đứng: hình hộp b×h = 80×100cm (b=chiều rộng, h=chiều cao); dày 2cm.

           Liên kết: dàn liên tục tính theo sơ đồ phẳng với các gối được biểu diễn trên hình vẽ.

           Tải trọng:

             o Trường hợp 1 (TH1): tải trọng bản thân các thanh.

             o Trường hợp 2 (TH2): P1=200 kN, P2=150 kN.

             o Tổ hợp tải trọng: CB = TH1.1,1 + TH2.1,3.  

  2.2. Yêu cầu

           Tính và vẽ biểu đồ nội lực của kết cấu dưới tác dụng của các tải trọng trên.

           Vẽ biểu đồ chuyển vị đứng của dàn dưới tác dụng của các tải trọng trên.

           Vẽ đường ảnh hưởng phản lực các gối, đường ảnh hưởng lực dọc các thanh và đường ảnh hưởng chuyển vị các nút giữa của các nhịp.

 3. Kết quả của dự án

  3.1. Biểu đồ lực dọc các thanh dàn

  3.2. Biểu đồ chuyển vị đứng của kết cấu dàn

  3.3. Đường ảnh hưởng

           Đường ảnh hưởng phản lực gối trái.

           Đường ảnh hưởng lực dọc.

           Đường ảnh hưởng chuyển vị nút giữa nhịp thứ nhất.

 4. Trình tự thực hiện dự án

  4.1. Thiết lập ban đầu

           Tạo dự án mới: File -> New Project…

           Thiết lập đơn vị cho dự án: Tools -> Unit System…

           Thiết lập kiểu kết cấu tính toán: Model -> Structure Type, sau đó chọn XZ Plane.

           Thiết lập hệ tọa độ người dùng (UCS): Model -> User Coordinate System -> XZ Plane, chọn mặt phẳng XZ (mặt phẳng xy của UCS trùng với mặt phẳng XZ của hệ              tọa độ tổng thể GCS).

  4.2. Xây dựng mô hình phần tử và gán các kiểu phần tử tương ứng

           Xác định kiểu phần tử: các phần tử làm việc chỉ chịu lực dọc trục. Do vậy kiểu phần tử là kiểu phần tử dàn (Truss). Với các phần tử thanh biên dưới: để phục vụ                các tính toán liên quan đến đường ảnh hưởng thì chọn kiểu phần tử là kiểu phần tử dầm tổng quát (General Beam). Sau đó phải giải phóng mômen ở đầu các                  phần tử này (trong phần liên kết).

           Tạo nút đầu dàn (nút có gối trái): Model -> Nodes -> Create Nodes…

           Dựa trên nút vừa chọn, dùng lệnh Extrude để tạo các thanh biên dưới. Model -> Elements -> Extrude…

 

          Dùng tiếp lệnh Extrude để tạo các đứng cho nửa trái của dàn.

           Dùng lệnh vẽ phần tử trực tiếp để tạo các thanh còn lại của nửa trái dàn.

             Model -> Elements -> Create Elements…

 

          Sử dụng lệnh lấy đối xứng để tạo nốt phần còn lại bên phải của dàn.

              Model -> Elements -> Mirror…

 

            Chú ý: trong các lệnh trên, nếu có lựa chọn kiểu phần tử thì chọn phần tử kiểu dàn (Truss Type).

           Gán lại kiểu phần tử General Beam cho các thanh biên dưới của dàn  

             Model -> Elements -> Change Element Parameters…

  4.3. Khai báo vật liệu

  4.4. Khai báo mặt cắt và gán cho các phần tử

           Trong quá trình khai báo mặt cắt, chú ý với mặt cắt chữ H (áp dụng cho thanh xiên) thì lúc đầu định nghĩa như mặt cắt chữ I. Sau đó, tiến hành xoay góc bêta                 của các phần tử tương ứng.

  4.5. Khai báo các liên kết

           Khai báo các liên kết gối.

           Giải phóng liên kết ở đầu phần tử cho các thanh biên dưới

            Model -> Boundaries -> Beam End Release…

  4.6. Nhập các dữ liệu về tải trọng

           Khai báo các trường hợp tải trọng

             Load -> Static Load Cases…

            o Nhập tải trọng bản thân.

            o Nhập các tải trọng tại nút dàn.

              Load -> Nodal Loads…

           Tạo tổ hợp tải trọng

             Results -> Combinations…

           Khai báo tải trọng di động

             o Xác định tiêu chuẩn hoạt tải

                Load -> Moving Load Analysis Data -> Moving Load Code…

             o Khai báo làn xe

               Load -> Moving Load Analysis Data -> Traffic Line Lanes…

  4.7. Chạy chương trình phân tích

  4.8. Xuất các kết quả cần thiết

            Biểu đồ nội lực

            Phản lực gối

            Chuyển vị của kết cấu

            Đường ảnh hưởng

              Result -> Influence Line …

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

 1. Số liệu

           Sơ đồ kêt cấu như hình vẽ (đơn vị m).

 

          Vật liệu: vật liệu chế tạo khung với các thông số sau:

             o VL_Pylon: áp dụng cho trụ tháp, có các thông số tương ứng với bê tông theo tiêu chuẩn ASTM – Grade4000.

             o VL_Beam: áp dụng cho dầm, có các thông số tương ứng với thép theo tiêu chuẩn ASTM – A416_250 (Normal).

             o VL_Cable: áp dụng cho các dây cáp văng, có các thông số tương ứng với thép theo tiêu chuẩn ASTM – A416_270 (Low).

          Mặt cắt:

             o MC_Pylon: áp dụng trụ tháp, dạng chữ nhật với b×h = 80×140 cm (trong đó h là kích thước tính theo phương dọc cầu, b tính theo phương ngang cầu).

             o MC_Beam: áp dụng dầm, dạng hình chữ nhật rỗng với b×h×d = 60×120×4 cm.

             o MC_Cable: áp dụng cho các dây văng, dạng hình tròn với đường kính 8 cm.

           Liên kết.

           Tải trọng:

             o Tải trọng bản thân (TH1).

             o Các tải trọng phân bố (TH2): q1 = 10 (kN/m); q2 = 15 (kN/m); q3 = 20 (kN/m)

             o Tổ hợp tải trọng (CB): CB = 1,1.TH1 + 1,3.TH2.

 2. Yêu cầu

           Mô hình hóa kết cấu.

           Tính toán và xuất các kết quả về nội lực và chuyển vị.