Xác định nội lực trong các bộ phận của tường chắn-- 123docz.net

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BẢN CHỐNG TƯỜNG

7.5. Xác định nội lực trong các bộ phận của tường chắn- Dùng phần mềm Sap Tính toán nội lực bằng phần mềm Sap2000

7.5.1. Mục đích tính toán

Dựa vào cấu tạo của tường chắn để mô hình bài toán bằng phần mềm Sap2000, sau đó xuất ra nội lực tại các vị trí tương ứng bằng phương pháp tính tay để so sánh, nhận xét.

7.5.2. Giới thiệu phần mềm Sap2000

Phần mềm SAP 2000 (Structural Analysis Program) ra đời vào năm 1998 (Version 6.11) – Đại học Avenue – Mỹ.

Các phiên bản của SAP 2000:

 Nonlinear Version: Phiên bản phi tuyến

 Standard Version: Phiên bản chuẩn

 Plus Version: Phiên bản nâng cao

 Education Version: Phiên bản dành cho học tập.

Các phiên bản ngày càng không ngừng cải tiến và tạo ra nhiều chức năng tiên tiến. Và bây giờ đã có SAP2000 phiên bản 14.0 với nhiều tính năng tiên tiến sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu, trong công nghiệp và các ngành khoa học khác.

Các tính năng nổi bật của SAP 2000

SAP 2000 dựa vào các phần tử mẫu nhƣ: Phần tử thanh, phần tử vỏ, phần tử khối, phần tử tấm... để mô tả các dạng kết cấu.

SAP 2000 tiến hành phân tích kết cấu dựa theo phương pháp PTHH (dựa vào mô hình tương thích), tìm ra chuyển vị tại các điểm nút của các phần tử, từ đó tính đƣợc nội lực, ứng suất của phần tử...

Khả năng của SAP 2000:

Khả năng giao tiếp: Dễ sử dụng, để mô tả các dạng kết cấu, sửa đổi, in ấn thuận tiện... Kết quả tính toán có thể xem trực tiếp trên màn hình hay đọc ở dạng văn bản.

Khả năng tính toán & thiết kế:

 Tính toán xác định ứng suất, nội lực của kết cấu.

 Tải trọng có thể là tĩnh tải, hoạt tải, nhiệt độ...

 Thiết kế kết cấu bêtông cốt thép theo các tiêu chuẩn: BS, ACI, AASHTO, CSA, EUROCODE, CISC, AASHTO

5.2.8. Nội dung tính toán Xây dựng mô hình tính toán

- Chọn hệ đơn vị: Ton, m, C

- Mô hình hóa tường: tường gồm bản đáy, bản mặt và thanh chống được mô hình hóa bằng phần tử Shell.

- Mô hình hóa tràn: File > New Model > Grid only > Xuất hiện Quick Grid Lines > nhập số đường lưới theo phương X, Y, Z lần lượt là 3; 1; 2. Sau đó chỉnh thông số lưới như hình:

- Định nghĩa vật liệu: Define > Materials > Xuất hiện bảng Define Materials >

Add New Material > Xuất hiện bảng Material Property Data > Nhập các số liệu bê tông M200, Modun đàn hồi Eb = 2,4.106 T/m2, hệ số b= 0,2, trọng lƣợng riêng b= 2,5 T/m3 > OK

- Định nghĩa phần tử shell: Define > Area Sections > Xuất hiện bảng Area Sections > Add New section > Nhập tên phần tử Shell, mẫu vật liệu là M200 > OK.

Chọn View > Set 2D View > Chọn XZ plane, nhập Y = 0 > Vẽ thanh chống dùng Draw Poly Area Object > Chia mạng lưới phần tử, chọn thanh chống > Edit >

Edit Area > Divide Area > Nhập số chia phần tử > OK.

- Gán tiết diện cho thanh chống: chọn hết các phần tử thanh chống >assign

>area > section > chọn tiết diện thanh chống > OK

Chọn hết các phần tử thanh chống > Edit > Replicate > chọn như hình dưới >

OK.

- Vẽ đường thẳng ở mặt trước thanh chống, chọn đường thẳng và nút dọc đường thẳng đó > edit lines > chọn Break at intersections with selected

joints,.. > chọn cả nút và cả đoạn thẳng > edit > extrude > extrude lines to areas > chọn như hình dưới > OK

- Tường đáy tương tự

- Ta được mô hình tường như hình

Mô hình tường dài 15m

- Định nghĩa tải trọng: Define > Load Patterns > Nhập ALD, TLD > OK.

- Định nghĩa tải trọng nút: Define > Joint Patterns > Nhập ALD > OK - Gán ALD vào tường

Bước 1: Gán ALD vào các nút tường mặt, 2 thanh chống ngoài, chọn các nút ở tường mặt và 2 thanh chống ngoài cùng từ z=0, đến z=13,9> Assign > Joint Patterns > Xuất hiện bảng Pattern Data > Nhập tên tải trọng: ALD, nhập giá trị áp lực

p AxBy Cz  D CzD, tại Z = 0, có p = 9,18, tại Z = 9.58 có p = 0, vậy C = - 0,958, D = 9,18, chọn Zero Negative Values > Chọn Replace Existing Values >

OK.

Bước 2: Gán ALD từ nút vào mặt, chọn lại nút ở phần tử trên, nhấn chuột vào PS ở thanh công cụ bên trái màn hình > Assign > Area Load > Suface Pressure

> Xuất hiện bảng Area Surface Pressure Load > Nhập tên Pattern: ALD, chọn By Joint Pattern: ALD, nhập mặt: 1 > chọn Replace Existing Loads > OK.

- Gán trọng lƣợng đất (TLD) chọn các nút và tấm ở bản đáy (phần phía trong bản mặt) > assign > Area Loads Surface Pressure > điền như hình dưới >OK

- Xác định điều kiện biên:

+ Tường được đặt trên nền đá chọn đối tượng gán là các nút và các phần tử Shell tiếp giáp với nền> gán liên kết theo phương 3> OK. Để tránh suy biến cho bài toán, cần gán thêm liên kết theo phương 1 và 2 ở cạnh đáy tường để kết cấu không bị biến hình.

- Tổ hợp tải trọng: Define > Load Combination Data > Nhập tổ hợp tải trọng:

TH = 0,9DEAD + 0,95TLD + 1,2ALD

5.2.9. Kết quả tính toán Kết quả tính toán nhƣ sau:

Phổ ứng suất S11 bản mặt Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn nhất 151.1199 T/m2

Giá trị lớn nhất là giá trị cục bộ tính toán bằng phần mềm Sap2000, tính toán bằng phương pháp dầm trên nền đàn hồi ra kết quả bé hơn và không có hiện tượng ứng suất cục bộ.

Biện pháp: bố trí thép cấu tạo tại những vị trí có ứng suất cục bộ lớn.

Phổ ứng suất S22 bản mặt Nhận xét: Giá trị ứng suất lớn nhất 47.40 T/m2