Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 140 CHƢƠNG V THIẾT KẾ CẦU VỚI MIDAS CIVIL Trong chƣơng này bao gồm các vấn đề sau: Thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT DƯL Thiết kế cầu dầm thép liên hợp BTCT Thiết kế cầu đúc hẫng BTCT DƯL 1. Thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT 1.1 Số liệu thiết kế Thiết kế cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn với các số liệu sau: - Chiều dài nhịp L = 33m; - Khổ cầu B = 14.5m; - Dầm chủ sử dụng là dầm định hình PCI của Mỹ. (hình vẽ) Hình 5. 1: Mặt cắt ngang cầu - Vật liệu sử dụng: o Bản mặt cầu và dầm ngang sử dụng bê tông theo tiêu chuẩn ASTM Grade C4000; o Dầm chính đúc trước sử dụng bê tông theo tiêu chuẩn ASTM Grade C6500; o Cốt thép thường sử dụng A36 theo tiêu chuẩn ASTM; o Cốt thép DƯL sử dụng tao cáp 7 sợi 15,2mm cấp 270 theo ASTM. - Tải trọng thiết kế HL93. - Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN – 272 – 05. Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 141 Hình 5. 2: Mặt cắt ngang dầm chính 1.2 Tính toán thiết kế Các bước tính toán thiết kế bằng MIDAS Civil: Bắt đầu Chuẩn bị các số liệu cần thiết của bài toán Mô hình hóa kết cấu Mô hình hóa tải trọng Tổ hợp tải trọng Thiết lập các thông số cho quá trình phân tích Chạy chương trình, phân tích đánh giá kết quả Xuất kết quả Kết thúc Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 142 a. Lựa chọn đơn vị tính toán - Khởi động MIDAS Civil. - Trên menu chính lựa chọn File/New Project hoặc bấm vào biểu tượng trên thanh Toolbars. - Lựa chọn Tools/ Unit System, xuất hiện hộp thoại: Hình 5. 3: Hộp thoại lựa chọn đơn vị hệ thống Lựa chọn đơn vị chiều dài Length: m; đơn vị lựa chọn là tonf; … b. Khai báo các đặc trưng hình học của mặt cắt và vật liệu  Khai báo các đặc trưng của vật liệu Các loại vật liệu cần khai báo là: + Bản mặt cầu; + Dầm chính; + Cốt thép DƯL; + Dầm ngang. Khai báo: - Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Material. - Kích vào nút trên hộp thoại xuất hiện. - Khai báo các thông số vào hộp thoại sau: Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 143 Name: Banmc; Type of Design: Concrete; Standard: None; Modulus of Elastic: 2.6956e+6; Poission’s Ratio: 0.2; Weight Density: 0; Hình 5. 4: Khai báo các đặc trƣng của vật liệu Sau đó bấm nút Apply và khai báo cho các loại tiếp theo (theo bảng sau). Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 144 STT Bộ phận Name Type of Design Standard Modulus of Elastic Poission’s Ratio Weight Density 1 Dầm chính Dam chinh Concrete None 3.4366e+006 0.2 2.403 2 Cáp DƯL Cap DUL User Defined None 2.0037e+007 0.3 2.403 3 Dầm ngang Dam ngang Concrete None 2.6956e+006 0.2 0 Khai báo ảnh hưởng của từ biến, co ngót tới vật liệu: - Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Time Dependent Material (Creep/Shrinkage). - Bấm nút trên hộp thoại xuất hiện. - Khai báo các thông số vào hộp thoại: Hình 5. 5: Khai báo từ biến, co ngót Name: Co ngot – Tu bien; Code: CEB – FIP; Compressive Strength of concrete at the age of 28 days: 4500; Relative Humidity of ambient environment (40 – 99): 70; Notational size of member: 1; Type of cement: (N, R); Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 145 Age of concrete at the beginning shrinkage: 3. - Sau đó bấm nút để biểu diễn kết quả. Hình 5. 6: Biểu diễn co ngót, từ biến theo thời gian Khai báo ảnh hưởng của thời gian tới cường độ vật liệu: - Trên menu chính lựa chọn Model/ Propertoes/ Time Dependent Material (Com. Strength); - Bấm nút trên hộp thoại xuất hiện. - Khai báo các thông số yêu cầu: Hình 5. 7: Khai báo ảnh hƣởng của thời gian tới cƣờng độ bê tông Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 146 Name: C6500; Type: Code; Development of Strength: CEB – FIP; Concrete Compressive Strength at 28 days: 4500; Cement Type: N, R: 0.25. - Bấm nút để biểu diễn kết quả trên đồ thị. Gán ảnh hưởng của thời gian tới vật liệu (Time Dependent Material Link): - Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Time Dependent Material Link. - Khai báo các thông số vào hộp thoại xuất hiện. Hình 5. 8: Gán ảnh hƣởng của thời gian tới vật liệu Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 147 Time Dependent Material Type: Creep/Shrinkage: Co ngot – Tu bien; Comp. Strength: C6500. Select Material to Assign: Material: 2: Dam chinh; Bấm vào nút để chuyển loại vật liệu đã lựa chọn sang hộp Selected Material. Bấm nút để thực hiện phép gán. Bấm nút để kết thúc quá trình gán.  Khai báo các đặc trưng hình học của mặt cắt Các mặt cắt cần khai báo: + Mặt cắt dầm trong; + Mặt cắt dầm biên; + Dầm ngang đầu dầm; + Dầm ngang bên trong. Khai báo mặt cắt dầm trong: - Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Section. - Tab Section bấm nút trên hộp thoại. - Khai báo các thông số cần thiết vào hộp thoại Section Data. - Chuyển sang Tab Composite và khai báo các thông số sau: Name: Damtrong; Section Type: Composite – I; Slab Width: 1540 (Bề rộng toàn cầu); Girder: Num: 6 (Số lượng dầm chủ); CTC: 270 (Khoảng cách giữa tim 2 dầm chủ); Slab: Bc: 270; tc: 20; Hh: 0; Girder: Symmetry: on; (Khai báo đối xứng qua trục). Joint: tích vào các điểm J1, JL1; Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 148 Hình 5. 9: Khai báo mặt cắt dầm trong Nhập giá trị mặt cắt theo bảng sau: H1 180.000 HL1 8.000 HL2 10.000 HL2-1 5.000 HL3 135.000 HL4 12.000 HL5 15.000 BL1 7.500 BL2 52.500 BL2-1 40.000 BL4 32.500 Material: Egd/Esb: 1.2749; (Tỷ số mô đun đàn hồi giữa dầm chính và bản Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/Civil- Trang 149 mặt cầu). Dgd/Dsb: 0; Consider Shear Deformation: on. Nếu muốn lựa chọn vật liệu theo các tiêu chuẩn sẵn có của MIDAS bấm vào nút . Bấm vào nút hoặc đê kết thúc quá trình khai báo. Nếu muốn xem kết quả tính toán các đặc trưng hình học của mặt cắt, bấm vào nút . Khai báo mặt cắt dầm biên: - Trên Tab Section lựa chọn mặt cắt dầm trong vừa khai báo. Sau đó bấm nút để tạo mặt cắt như dầm trong. - Lựa chọn mặt cắt vừa Copy và bấm vào nút để hiệu chỉnh. - Hiệu chỉnh các thông số cần thiết: Name: dambien; Slab: Bc = 230; (Tính từ mép ngoài mặt cầu đến giữa dầm biên và dầm trong). - Bấm nút để kết thúc quá trình khai báo. Khai báo mặt cắt dầm ngang đầu dầm: - Trên Tab Section lựa chọn và khai báo mặt cắt dầm ngang. - Lựa chọn Tab DB/ User trên hộp thoại xuất hiện và khai báo các thông số sau: Name: damngangdaudam; Lựa chọn mặt cắt dạng chữ nhật: Solid Rectangle; User: on; Kích thước mặt cắt: H: 20; B: 108; Khai báo mặt cắt dầm ngang: Name: damngang; Lựa chọn mặt cắt dạng chữ nhật: Solid Rectangle; User: on; Kích thước mặt cắt: [...]... Compressive Strength at 28 Days (S28) (20000) o Cement Type(a)>N, R : 0.25; -MIDAS/ Civil- Trang 173 Bài giảng Tin ứng dụng Hình 5 32 Khai báo ảnh hƣởng của thời gian tới cƣờng độ v t liệu Trong MIDAS/ Civil, v t liệu phụ thuộc thời gian được định nghĩa một cách tách biệt v i v t liệu thông thường, v các thông số v t liệu phụ thuộc thời gian có thể được gán cho các v t liệu thông thường được chọn Trong v ... -MIDAS/ Civil- v nút Trang 157 Bài giảng Tin ứng dụng Hình 5 16 Khai báo trọng lƣợng bản thân dầm o Khai báo tải trọng dự ứng lực Hình 5 17 Tọa độ trọng tâm của mặt cắt -MIDAS/ Civil- Trang 158 Bài giảng Tin ứng dụng Hình 5 18 Bố trí cáp DƢL trên mặt cắt ngang Hình 5 19 Bố trí cáp DƢL trên mặt cắt dọc cầu - Khai báo nhóm tải trọng dự ứng lực:  Trên Tree Menu lựa chọn Tab Group  Kích phải chuột v o... Tin ứng dụng Sử dụng tính năng Element Beam Loads để nhập tĩnh tải phần 2 2.2 Thiết lập điều kiện làm việc v nhập các thuộc tính mặt cắt /v t liệu a) Thiết lập điều kiện làm việc Đặt hệ thống đơn v là ‘kN’ v ‘m’ cho mô hình của v dụ này  Tools/Unit System  Length>m ; Force>kN b) Nhập các thông số v t liệu Các thông số v t liệu của dầm chủ, dầm ngang v bản có thể được định nghĩa bằng cách sử dụng. .. dầm I liên hợp 3 nhịp liên tục, bản bê tông Chiều dài cầu: L = 45.0 + 55.0 + 45.0 = 145.0m Bề rộng cầu: B = 12.14m Cầu thẳng, mố trụ đặt vuông góc v i cầu a) Mặt cắt ngang Hình 5 25 Mặt cắt ngang cầu -MIDAS/ Civil- Trang 166 Bài giảng Tin ứng dụng b) V t liệu Cấu kiện Mặt cắt Ghi chú Dầm chủ A53 Thép Dầm ngang A36 Thép Bản Mác C6000 Bê tông (Sử dụng một hàm cường độ nén của bê tông) c) Tải trọng Tải... dầm số 3, 4, 5 v i tọa độ y cộng thêm 108inch Sau đó tạo thêm profile cho dầm số 6 như dầm số 1 v i tọa độ của điểm Profile Insert Point: -6, 540, -52.79 - Tương tự như v y khai báo cho các nhóm cáp còn lại o Khai báo hoạt tải -MIDAS/ Civil- Trang 163 Bài giảng Tin ứng dụng Hình 5 24 Làn xe v độ lệch tâm của làn  Chuyển đơn v v dạng: Length (ft); Force (kips)  Khai báo các nhóm kết cấu cho dầm... Bài giảng Tin ứng dụng Hình 5 22 Bố trí cáp dự ứng lực xiên Tendon Property: TH; Kích chuột v o ô Assigned Element: 1to23by2; Input Type: 3D; Curve Type: Spline; Straight Length of Tendon: Chiều dài đoạn cáp thẳng tại hai -MIDAS/ Civil- Trang 162 Bài giảng Tin ứng dụng đầu dầm Trong mục Profile/Reference Axis lựa chọn Straight (trục dẫn hướng là trục thẳng) Trong bảng tọa độ của cáp dự ứng lực, nhập v o... Analysis Chọn trường hợp tải trọng v chọn: o Element Number: chọn phần tử cần xem; o Stress Section: (chọn phương pháp tính ứng suất) Normal (theo ứng suất pháp); o Nhấp chuột v o nút Trong cửa sổ Beam Detail Analysis chọn Tab Section để hiển thị 2 Thiết kế cầu dầm thép liên hợp BTCT 2.1 Số liệu thiết kế Kiểu cầu v nhịp liên tục được sử dụng trong v dụ này như sau: Kiểu cầu: cầu dầm I liên hợp 3 nhịp liên... Analysis hoặc bấm F5 o Hiển thị v phân tích kết quả:  Hiển thị biểu đồ mô men: Result/Force/Beam Diagram; Chọn trường hợp tải trọng cần hiển thị -MIDAS/ Civil- Trang 165 Bài giảng Tin ứng dụng Nhấp chuột v o nút để hiển thị kết quả  Hiển thị biểu đồ độ v ng: Result/Deformation/Deformed Shape Chọn trường hợp tải trọng cần hiển thị Nhấp chuột v o nút để hiển thị kết quả  Ứng suất trên mặt cắt ngang:... tử là đủ v hình học của kết cấu không thay đổi theo các giai đoạn thi công Sử dụng tính năng Composite Section for Construction Stage, định nghĩa một mặt cắt liên hợp/không liên hợp theo quá trình thi công bản Giả thiết rằng cần 25 ngày để chế tạo v n khuôn v bản bê tông có được cường độ -MIDAS/ Civil- Trang 168 Bài giảng Tin ứng dụng ban đầu tại ngày thứ 5 Sau đó, cần 30 ngày để hoàn thành việc thi... số v t liệu phụ thuộc thời gian sẽ được gán cho bản bê tông (Mác C6000) Model/Property/Time Dependent Material Link Khai báo các thông số sau: o Time Dependent Material Type>Creep/Shrinkage>Mat-1 o Comp Strength>Mat-1 o Select Material for Assign>Materials>  Nhấp chuột v o loại v t liệu 3:Grade C6000 v bấm nút  -MIDAS/ Civil- Operation> Trang 174 Bài giảng Tin ứng dụng Hình 5 33 Gán các thông số v t . Bài giảng Tin ứng dụng -MIDAS/ Civil- Trang 140 CHƢƠNG V THIẾT KẾ CẦU V I MIDAS CIVIL Trong chƣơng này bao gồm các v n đề sau: Thiết kế cầu dầm. đơn BTCT DƯL Thiết kế cầu dầm thép liên hợp BTCT Thiết kế cầu đúc hẫng BTCT DƯL 1. Thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT 1.1 Số liệu thiết kế Thiết kế cầu bê tông