Section 5 Bridge Design With Midas 8893

(1)

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.

(2)

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

(3)

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:

(4)

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

(5)

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;

(6)

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:

(7)

- Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Time Dependent Material Link.

- Khai báo các thông số vào hộp thoại xuất hiện.

(8)

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;

(9)

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:

(10)

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;

(11)

Hình 5. 10: Hộp thoại tạo điểm của kết cấu Coordinates (x, y, z): 0,0,0;

Copy/ Number of Times: 5; Distances (dx, dy, dz): 0, 270, 0;

- Sau đó bấm nút và .

o Mô hình hóa dầm chính:

- Trên menu chính lựa chọn Model/ Element/ Extrude (Alt + 5). - Lựa chọn điểm 1 và 6;

- Extrude Type: Node Elements. - Element Atribute/ Element Type: Beam; - Material: 2: Dam chinh;

- Section: 2: Dam bien; - Generation Type: Translate;

(12)

- Translation: Equal Distance; dx, dy, dz: 300, 0, 0; - Number of Times: 12;

- Bấm vào nút .

Hình 5. 11: Mô hình hóa dầm biên - Lựa chọn điểm 2, 3, 4, 5;

- Extrude Type: Node Elements. - Element Atribute/ Element Type: Beam; - Material: 2: Dam chinh;

- Section: 1: Dam trong; - Generation Type: Translate;

(13)

- Material: 4: Dam ngang;

- Section: 3: Damngangdaudam; - Generation Type: Translate;

- Bấm vào nút .

- Lựa chọn điểm 7to27by2 (lựa chọn những điểm có số hiệu lẻ bắt đầu từ điểm có số hiệu 7, kết thúc bởi điểm có số hiệu 27).

- Extrude Type: Node Elements. - Element Atribute/ Element Type: Beam; - Material: 4: Dam ngang;

- Section: 4: Damngang; - Generation Type: Translate;

- Bấm vào nút .

o Gán thay đổi thuộc tính vật liệu do thời gian:

- Trên menu chính lựa chọn Model/ Properties/ Change Element Dependent Material Properties.

- Lựa chọn tất cả các điểm và phần tử.

- Element Dependent Material: Notational Size of Member; - Lựa chọn tùy chọn Auto Calculate;

- Code: CEB – FIP;

- Bấm nút và .

(14)

- Trên menu chính lựa chọn Model/ Boundaries/ Support. - Lựa chọn điểm 1;

Boundary Group Name: Default; Options: Add;

Support Type (Local Direction): D – ALL;

- Bấm nút .

- Lựa chọn điểm 29;

Support Type (Local Direction): Dy, Dz;

- Bấm nút .

- Lựa chọn từ điểm 2 đến 6;

Support Type (Local Direction): Dx, Dz;

- Bấm nút .

- Lựa chọn điểm 30 và 43 đến 46; Boundary Group Name: Default; Options: Add;

Support Type (Local Direction): Dz;

- Bấm nút và .

 Mô hình hóa tải trọng

Mô hình hóa tải trọng bao gồm những công việc sau:  Khai báo nhóm tải trọng

 Khai báo tĩnh tải

 Khai báo tải trọng dự ứng lực  Khai báo hoạt tải

o Khai báo nhóm tải trọng:

- Để thực hiện phân tích theo các giai đoạn thi công thì cần phải khai báo các nhóm như nhóm kết cấu, nhóm điều kiện biên, nhóm tải trọng.

- Trên menu chính lựa chọn Model/Group/Define Load Group. - Trong mục Name điền tên các nhóm tải trọng cần khai báo:

(15)

Hình 5. 12. Khai báo nhóm tải trọng

- Sau đó bấm nút .

- Nếu muốn thay đổi tên một nhóm thì bấm nút , muốn xóa bỏ

bấm nút .

- Cuối cùng bấm nút . o Khai báo tĩnh tải

- Trên menu chính lựa chọn Load/Static Load Cases

(16)

- Trong mục Name tiến hành nhập tên các trường hợp tải trọng tĩnh. Ở đây ta khai báo các trường hợp tải trọng tĩnh sau:

Damchinh&Damngang (DC); Lancan&Gochan (DC); Banmatcau (DC); Lopphu (DW); DUL (PS); Creep (CR); Shrinkage (SH). - Gán tải trọng tĩnh lên kết cấu:

 Chuyển kết cấu sang dạng biểu diễn 3D (Iso View).  Lựa chọn phần tử theo mặt cắt có tên là 1: Damtrong.

Trong mục Select Type chọn: Section. Nhấp chuột vào tên mặt cắt là 1: Damtrong.

Sau đó bấm nút và .

Hình 5. 14. Hộp thoại lựa chọn phần tử

 Từ menu chính lựa chọn Load/Element Beam Loads.  Trong hộp thoại khai báo các thông số sau:

Load Case Name: Banmatcau; Load Group Name: Banmatcau; Direction: Global Z;

(17)

Hình 5. 15. Khai báo tải trọng bản mặt cầu

 Lựa chọn phần tử theo mặt cắt có tên là 2: Dambien. Trong mục Select Type chọn: Section.

Nhấp chuột vào tên mặt cắt là 2: Dambien.

 Trong hộp thoại khai báo các thông số sau: Load Case Name: Banmatcau; Load Group Name: Banmatcau;

(18)

Direction: Global Z; Projection: No; Value: Relative; W: - 1.1 tonf/m.

Sau đó bấm nút .

 Lựa chọn phần tử theo mặt cắt có tên là 1:Damtrong và 2:Dambien.  Trong hộp thoại khai báo các thông số sau:

Load Case Name: Lopphu; Load Group Name: Lopphu; Direction: Global Z;

Projection: No; Value: Relative; W: - 0.25 tonf/m.

Sau đó bấm nút .

 Nhấp chuột vào nút đê lựa chọn các phần tử trước đó.  Trong hộp thoại khai báo các thông số sau:

Load Case Name: Lancan&Gochan; Load Group Name: Lancan&Gochan; Direction: Global Z;

Projection: No; Value: Relative; W: - 0.14 tonf/m.

Sau đó bấm nút và nút .

 Từ menu chính lựa chọn Load/Self Weight.  Trong hộp thoại khai báo các thông số sau:

Load Case Name: Damchinh&Damngang; Load Group Name: Damchinh&Damngang; Self Weight Factor: Z = -1;

(19)

Hình 5. 16. Khai báo trọng lƣợng bản thân dầm o Khai báo tải trọng dự ứng lực

(20)

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 vào mục Tendon Group và lựa chọn New...  Khai báo các thông số yêu cầu vào hộp thoại xuất hiện:

Name: DUL (tên nhóm tải trọng dự ứng lực); Suffix: 1to12 (tạo ra 12 nhóm tải trọng DƯL);

- Khai báo đặc trưng của cáp dự ứng lực:  Chuyển đơn vị sang dạng kips – in.

Từ menu chính lựa chọn Tools/Unit System. Chuyển đơn vị: Length – in, Force – kips.  Khai báo đặc trưng của cáp dự ứng lực.

Từ menu chính chọn Load/Prestress Loads/Tendon Property. Trên hộp thoại Tendon Property bấm nút .

(21)

Hình 5. 20. Khai báo cáp dự ứng lực kéo xiên

o Name: TH (tên loại cáp DƯL kéo xiên).

o Tendon Type: Internal (Pre-Tension) (cáp DƯL phía trong kéo trước).

o Material: 3: DUL

o Khai báo diện tích bó cáp DUL hoặc bấm vào nút để khai báo chi tiết.

 Strand Diameter: 12.7mm; (đường kính tao cáp)

 Number of Strands: 14; (số lượng tao cáp)

 Bấm nút .

o Ultimate Strength: 270 (cường độ giới hạn) o Yield Strength: 243 (cường độ chịu uốn).

o Sau đó bấm nút .

Lặp lại quá trình như vậy cho cáp dự ứng lực kéo thẳng. Chú ý số lượng tao cáp của bó cáp kéo thẳng là 34 tao cáp.

(22)

Hình 5. 21. Khai báo cáp dự ứng lực thẳng - Kích hoạt các phần tử thuộc dầm chính:

 Tắt chế độ hiển thị số hiệu điểm và bật chế độ hiển thị số hiệu phần tử .

 Chuyển mặt phẳng biểu diễn về mặt phẳng X-Y (Top View).  Lựa chọn phần tử theo thuộc tính .

Trên hộp thoại Select Identity mục Select Type lựa chọn Section.

Bấm và giữ phím Ctrl rồi nhấp chuột vào hai dạng mặt cắt là 1: damtrong và 2: dambien;

 Cuối cùng bấm nút (Active) hoặc bấm phím F2. - Bố trí cáp dự ứng lực trên mặt cắt:

 Trên menu chính lựa chọn Load/Prestress Loads/Tendon Profile.  Trên hộp thoại Tendon Profile bấm vào nút .

 Khai báo các thông số vào hộp thoại xuất hiện: Tendon Name: TH1;

(23)

Hình 5. 22. Bố trí cáp dự ứng lực xiên Tendon Property: TH;

Kích chuột vào ô Assigned Element: 1to23by2; Input Type: 3D;

Curve Type: Spline;

(24)

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 vào các giá trị. Profile Insert Point: -6,0,-52.79; (điểm đầu cáp tại đầu dầm). Kích chuột vào TH1, trong mục Distance: 0, 180, 0. Sau đó

bấm .

Bấm nút để chỉnh sửa.

Hình 5. 23. Thiết lập các nhóm cáp trên mặt cắt dọc Thay đổi tên TH1-Copy thành TH2; Group: DUL2;

Kích chuột vào ô Assigned Element, sau đó loại bỏ lựa chọn các phần tử bằng việc kích vào nút (Unselect All). Cuối cùng nhập vào 25to69by4 (phần tử thuộc dầm dọc số 2). Profile Insert Point: -6, 108, -54.57

Thực hiện tương tự cho dầm số 3, 4, 5 với tọa độ y cộng thêm 108inch. Sau đó tạo thêm profile cho dầm số 6 như dầm số 1 với tọa độ của điểm Profile Insert Point: -6, 540, -52.79. - Tương tự như vậy khai báo cho các nhóm cáp còn lại.

(25)

Hình 5. 24. Làn xe và độ lệch tâm của làn

 Chuyển đơn vị về dạng: Length (ft); Force (kips).  Khai báo các nhóm kết cấu cho dầm ngang:

Name: Dam ngang;

Suffix: 1to5 (vì có 5 khoang dầm).

Lựa chọn phần tử trong từng khoang dầm rồi gán cho từng nhóm kết cấu.

 Từ menu chính lựa chọn Load/Moving Load Analysis Data/Moving Load Code.

 Lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế: AASHTO LRFD;

 Khai báo làn xe: Load/Moving Load Analysis Data/Traffic Line Lanes.

 Khai báo các thông số vào hộp thoại Traffic Line Lanes: Name: Lan1;

Eccentricity: 4.5;

Vehicle Load Distribution: Cross Beam; Cross Beam Group: Dam ngang1; Moving Direction: Both;

Selection by: 2 points> lựa chọn các phần tử của dầm chính thứ nhất.

Các làn khác khai báo tương tự, kích thước trên hình 5.24.  Khai báo xe:

Từ menu chính Load/Moving Load Analysis Data/Vehicles. Nhấp chuột vào nút để nhập đoàn xe tiêu chuẩn:

(26)

o Standard Name: AASHTO LRFD Load; o Vehicle Load Type: HL – 93TRK;

o Dynamic Load Allowance: 25;

o Nhấp chuột vào nút .

o Tương tự như vậy cho xe hai trục (tandem).  Khai báo trường hợp tải trọng di động:

Load/Moving Load Analysis Data/Moving Load Cases. Nhấp chuột vào nút để nhập trường hợp tải trọng

di động mới.

Nhập các thông số vào hộp thoại Define Moving Load Case: o Load Case Name: MLC;

o Trong phần Sub – Load Cases:  Loading Effect: Independent;

 Bấm nút để khai báo cho hộp thoại Sub – Load Cases:

Vehicle Class: VL: HL – 93TRK; Scale Factor: 1;

Min. Number of Loaded Lanes: 1; Max. Number of Loaded Lanes: 4;

Assignment Lanes: List of Lanes: Chọn tất cả các làn và bấm nút .

Nhấp chuột vào nút .

o Tổ hợp tải trọng:

 Từ menu chính Load/Create Load Casrs Using Load Combinations  Tạo các tổ hợp tải trọng trong hộp thoại Load Combinations.

c. Phân tích và hiển thi kết quả

o Thực hiện quá trình phân tích:

 Từ menu chính lựa chọn Analysis/Perform Analysis hoặc bấm F5. o Hiển thị và phân tích kết quả:

 Hiển thị biểu đồ mô men:

Result/Force/Beam Diagram;

(27)

Chọn trường hợp tải trọng và 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 vào 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 và nhịp liên tục được sử dụng trong ví dụ này như sau: Kiểu cầu: cầu 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 với cầu. a) Mặt cắt ngang

(28)

b) Vật 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 trọng tĩnh trước khi liên hợp

o Tải trọng bản thân của dầm thép chủ: được tự động chuyển đổi thành tải trọng bản thân trong chương trình

o Tải trọng bản thân của bản: được nhập vào dưới dạng các tải trọng dầm Tải trọng tĩnh sau khi liên hợp

o Được nhập vào thành các tải trọng dầm d) Tạo các giai đoạn thi công

Định nghĩa các trường hợp tải trọng và nhóm tải trọng.

Hình 5. 26. Quá trình thi công bản và mỗi phần của mặt cắt bản

Các bản có một điểm cong tại vị trí 0.2L tính từ gối giữa, khi đổ bê tông mới trên bê tông cũ, tạo đoạn cong ở nơi không có ứng suất xảy ra.

Trƣờng hợp tải trọng Nhóm tải trọng Kiểu tải trọng Ghi chú

DL (BC)1 DL (BC)1 Self – Weight Trọng lượng bản thân của dầm

DL (BC)2 DL (BC)2 Beam load Trọng lượng bản thân của bản trong phạm vi 0.8L1

DL (BC)3 DL (BC)3 Beam load Trọng lượng bản thân của bản trong phạm vi 0.2L1 + 0.8L2

(29)

E_Width1 Effect Width Scale Factor

Tỷ số của mô men quán tính tính với chiều dài có hiệu và mô men quán tính tính với tổng chiều dài có hiệu. Mặt cắt CS2 (tại vị trí giữa của nhịp thứ nhất)

Tỷ số của mô men quán tính tính với chiều dài có hiệu và mô men quán tính tính với tổng chiều dài có hiệu. Mặt cắt CS3 (tại vị trí gối giữa thứ nhất và ở giữa của nhịp thứ hai)

Tỷ số của mô men quán tính tính với chiều dài có hiệu và mô men quán tính tính với tổng chiều dài có hiệu. Mặt cắt CS4 (tại vị trí gối giữa thứ hai và ở giữa của nhịp thứ ba) Định nghĩa các giai đoạn thi công

Giai đoạn thi công Nhóm kết cấu Nhóm điều kiện biên Nhóm tải trọng

(đƣợc kích hoạt) Khoảng _thời gian Ghi chú Nhóm Bước CS1 SGroup BGroup DL (BC)1 DL (BC)2 First Step First Step 5 Mặt cắt chưa liên hợp CS2 - E_Width1 DL (BC)3 25 ngày 30 Mặt cắt CS2 đã liên hợp CS3 - E_Width2 DL (BC)4 25 ngày 30 Mặt cắt CS3 đã liên hợp

CS4 - E_Width3 DL (AC) First Step 10000 Mặt cắt CS4 đã liên hợp

SGroup biểu diễn một nhóm kết cấu gồm có tất cả các cấu kiện (dầm chủ, dầm ngang)

Một nhóm phần tử là đủ vì 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.

(30)

ban đầu tại ngày thứ 5. Sau đó, cần 30 ngày để hoàn thành việc thi công.

Trọng lượng bản than của bản được nhập vào theo dạng tải trọng phần tử dầm (Element Beam Loads) sẽ được kích hoạt tại ngày thứ 25 khi ván khuôn đã được lắp ráp xong.

Hình 5. 27. Trọng lƣợng bản và tĩnh tải 2 đƣợc xếp trong các giai đoạn thi công

CS1

Phát sinh các dầm chủ bằng thép và các dầm ngang dọc theo chiều dài cầu.

Sử dụng tính năng Self Weight để nhập vào trọng lượng bản thân của dầm và dùng tính năng Element Beam Loads để nhập trọng lượng bản thân bản của mặt cắt CS2. (xem hình 5.26).

CS2

Mặt cắt CS2 khi liên hợp

Nhập vào bề rộng có hiệu của mặt cắt CS2

Sử dụng tính năng Element Beam Loads để nhập trọng lượng bản thân bản của mặt cắt CS3 (xem hình 5.26).

CS3

Mặt cắt CS3 khi liên hợp

Nhập bề rộng có hiệu của mặt cắt CS3

Sử dụng tính năng Element Beam Loads để nhập trọng lượng bản thân bản của mặt cắt CS4 (xem hình 5.26).

CS4

Mặt cắt CS4 liên hợp

(31)

cách sử dụng thư viện được xây dựng trong MIDAS/Civil. Từ menu chính lựa chọn Model/Property/Material Khai báo các thông số cấn thiết vào hộp thoại xuất hiện:

o Type>Steel ; Standard>ASTM(S)

o DB>A53, bấm nút ; DB>A36, bấm nút . o Type>Concrete ; Standard>ASTM(RC)

o DB>Grade C6000, bấm nút .

Hình 5. 28. Khai báo vật liệu c) Nhập các thông số mặt cắt

(32)

giai đoạn này đến giai đoạn khác. Trong ví dụ này, giả thiết tất cả các mặt cắt dầm là giống nhau; như vậy, các dầm sẽ có các thông số mặt cắt giống nhau nhưng có các tên khác nhau (Sec 1, Sec 2, Sec 3 và Sec 4). Để tạo các dầm ngang, sử dụng mặt cắt kiểu người dùng định nghĩa.

Hình 5. 29. Mặt cắt ngang cầu

Phân loại Mặt cắt Ghi chú

Dầm chủ H 3200×800×900×20×32/34 Mặt cắt liên hợp

Dầm ngang H 800×400×20×20/20 Mặt cắt người dùng định nghĩa

Từ menu chính lựa chọn Model/Property/Section Trên Tab Composite, khai báo các thông số sau:

o Section ID (1); Name (Sect 1); Offset>Center-Center o Section Type>Steel-I; o Slab Width (12.14); o Girder>Num (2); CTC (6.15) o Slab>Bc (6.07); tc (0.25); Hh (0.028) o Girder>Hw (3.2); tw (0.02); B1 (0.8); tf1 (0.032); B2 (0.9); tf2 (0.034) o Material> .

 Concrete Material>DB>ASTM(RC); Name>Grade C6000  Steel Material>DB>ASTM(S); Name>A53

o Section ID (2); Name (Sect 2) o Section ID (3); Name (Sect 3)

(33)

Hình 5. 30. Khai báo thông số mặt cắt Trên Tab DB/User:

o Section ID (4); Name (CBeam); Offset>Center-Center o Section Shape>I-Section; User

o H (0.84); B1 (0.4); tw (0.02); tf1 (0.02) d) Nhập các thông số vật liệu phụ thuộc thời gian

Các thông số vật liệu phụ thuộc thời gian sẽ được định nghĩa với sự thay đổi của cường độ bê tông dẫn đến sự thay đổi của mô đun đàn hồi bê tông, từ biến và co ngót phát triển theo thời gian.

Các thông số vật liệu phụ thuộc thời gian được xác định từ tiêu chuẩn CEB-FIP. Bề dày của bản là 25cm sẽ được sử dụng để tính toán kích thước danh định của cấu kiện.

Cường độ ở tuổi 28 ngày: 20000 kN/m2 Độ ẩm tương đối: 70%

Kích thước danh định: 2×Ac/u = (2×12.14×0.25)/(12.14+0.25) 2 = 0.245 Kiểu bê tông: Bê tông thường

Thời gian bỏ ván khuôn: 3 ngày sau khi đổ bê tông (thời gian bắt đầu xảy ra hiện tượng co ngót)

Trình tự khai báo:

Từ menu chính lựa chọn Model/Property/Time Dependent Material (Creep & Shrinkage).

(34)

Khai báo các thông số sau:

o Name (Mat-1); Code>CEB-FIP

o Compressive strength of concrete at the age of 28 days (20000) o Relative humidity of ambient environment (40 ~ 99) (70) o Notational size of member (0.245)

o Type of cement>Normal or rapid hardening cement (N, R) o Age of concrete at the beginning of shrinkage (3)

Hình 5. 31. Định nghĩa các thông số phụ thuộc thời gian

Bê tông được đổ được làm cứng và thu được cường độ theo tuổi. Để xem xét điều này, một hàm cường độ nén của bê tông được đưa ra ở đây theo tiêu chuẩn CEB-FIP. Số liệu được nhập vào trong hộp thoại Time Dependent Material (Creep/Shrinkage) được lấy trong hộp thoại Time Dependent Material (Comp.Strength).

Model/Property/Time Dependent Material (Comp. Strength) Khai báo các thông số sau:

o Name (Mat-1) ; Type>Code

o Development of Strength>Code>CEB-FIP

o Concrete Compressive Strength at 28 Days (S28) (20000) o Cement Type(a)>N, R : 0.25;

(35)

Hình 5. 32. Khai báo ảnh hƣởng của thời gian tới cƣờng độ vật liệu

Trong MIDAS/Civil, vật liệu phụ thuộc thời gian được định nghĩa một cách tách biệt với vật liệu thông thường, và các thông số vật liệu phụ thuộc thời gian có thể được gán cho các vật liệu thông thường được chọn.

Trong ví dụ này, các thông số vật 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 vào loại vật liệu 3:Grade C6000 và bấm nút  Operation>

(36)

Hình 5. 33. Gán các thông số vật liệu phụ thuộc vào thời gian cho vật liệu thông thƣờng

2.3. Tạo mô hình cầu

Sau khi định nghĩa các nhóm cần thiết để tạo các giai đoạn thi công, xây dựng mô hình cầu cho mỗi giai đoạn thi công. Ví dụ này giải thích kỹ thuật gán các giai đoạn thi công khi sử dụng mặt cắt liên hợp.

a) Định nghĩa các nhóm

Từ menu chính lựa chọn Model/Group/Structure Group o Name: SGroup.

o Nhấp chuột vào nút

Từ menu chính lựa chọn Model/Group/Boundary Group o Name: BGroup.

o Nhấp chuột vào nút

o Name: E_Width; Suffix: 1to3 o Nhấp chuột vào nút

(37)

Trong ví dụ này, các dầm ngang được đặt tại khoảng cách 5m và bê tông bản được đổ theo quá trình thi công như trên hình 5.25. Để xem xét chiều rộng có hiệu của các dầm chủ, các phần tử dầm sẽ được phát sinh có các chiều dài sau đây:

Mặt cắt CS2 7@5 + 1 = 36m (Dùng Sect 1)

Mặt cắt CS3 4 + 3@5 +1 + 3 + 6@5 = 53m (Dùng Sect 2) Mặt cắt CS4 1 + 3@5 + 4 + 1 + 7@5 = 56m (Dùng Sect 3) Trình tự khai báo:

Top View, Node Snap (on), Element Snap (on), Auto Fitting (on)

Model/Nodes/Create Nodes o Coordinates (0, 0, 0)

o Copy>Number of Times (1); Distance (0, 6.15, 0) Model/Elements/Extrude Elements

o Select All

o Extrude Type>Node → Line Element o Element Attribute>Element Type>Beam

 Material>1:A53 ; Section>1: Sect 1  Generation Type>Translate

 Translation>Unequal Distance

 Axis>x; Distance (7@5,1,4,3@5,1,4,5@5,4,1,3@5,4,1,7@5)

Để gán các phần tử dầm chủ của CS3 cho mặt cắt Sect 2, và các phần tử dầm của CS4 cho Sect 3, sử dụng tính năng kéo và thả.

Trên Tree Menu lựa chọn Tab Works

o Select Window: 17to40; Properties>Section>Sect 2 (Kéo và thả) o Select Window: 41to66; Properties>Section>Sect 3 (Kéo và thả)

(38)

Hình 5. 34. Gán mặt cắt cho mỗi phần của mặt cắt  Phát sinh dầm ngang:

Trình tự thực hiện:

Node Number (on)

Từ menu chính lựa chọn Model/Elements/ Create Elements o Element Type>General beam/Tapered beam o Material>2:A36; Section>4:CBeam; Beta Angle (0) o Nodal Connectivity (1, 2)

Model/Elements/Translate Elements o Select Recent Entities

o Mode>Copy; Translation>Equal Distance o dx, dy, dz (5, 0, 0); Number of Times (145/5)

(39)

Hình 5. 35. Phát sinh dầm ngang

2.4. Nhập các điều kiện biên

a) Nhập các điều kiện biên gối

Vì tất cả các điều kiện biên của kết cấu được kích hoạt đồng thời tại giai đoạn 1 (CS1), nhóm BGroup là nhóm điều kiện biên gồm tất cả các liên kết của cầu.

Model/Boundary/Supports

o Boundary Group Name>BGroup o Select Single (Node: 21)

o Options>Add ; Support Types>D-ALL (on) o Select Single (Nodes: 1, 47, 67)

o Options>Add ; Support Types>Dy, Dz (on) o Select Single (Nodes: 2, 48, 68)

o Options>Add ; Support Types>Dz (on) o Select Single (Nodes: 22)

o Options>Add ; Support Types>Dx, Dz (on) b) Nhập chiều rộng có hiệu

(40)

bề rộng có hiệu. Trong MIDAS/Civil, hệ số tỷ lệ bề rộng có hiệu (Effective Width Scale Factor) sẽ được sử dụng để tính toán các thành phần ứng suất.

Nếu bạn muốn tính toán các ứng suất trong một mặt cắt có xét đến bề rộng cánh có hiệu, sử dụng tính năng Effective Width Scale Factor với tỷ số mô men quán tính Iyy của mặt cắt có hiệu và mô men quán tính mặt cắt nguyên, được nhập trong mục Scale Factor for Iy.

Phân loại Bề rộng có hiệu

Mô men quán tính Iyy

Hệ số tỷ lệ của Iy, Iyy_2/Iyy_1 Iyy_1 (Bề rộng đầy đủ) Iyy_2 (Bề rộng có hiệu) Tại vị trí giữa nhịp biên 5.653 0.4696905 0.4628585 0.985 Tại gối 5.117 0.4696905 0.4530761 0.965 Tại vị trí giữa nhịp chính 5.839 0.4696905 0.4659784 0.992 Display

o Boundary>All ; Support (on)

Node Number (off), Element Number (on) Model/Boundary/Effective Width Scale Factor

o Boundary Group Name>E_Width1 o Select Single (Elements: 1~16) o Scale Factor Iy ( 0.985 )

o Boundary Group Name>E_Width2 o Select Single (Elements: 17~26) o Scale Factor Iy ( 0.965 )

o Select Single (Elements: 27~40) o Scale Factor Iy ( 0.992 )

o Boundary Group Name>E_Width3 o Select Single (Elements: 41~50) o Scale Factor Iy ( 0.965 )

o Select Single (Elements: 51~66) o Scale Factor Iy ( 0.985 )

(41)

Hình 5. 36. Nhập hệ số tỷ lệ mô men quán tính mặt cắt có xét đến bề rộng có hiệu

2.5. Nhập số liệu tải trọng

Trong ví dụ này đưa các tải trọng trước và sau khi liên hợp bằng cách sử dụng tính năng Element Beam Loads. Xem bảng dưới đây để đưa tải trọng cho mỗi giai đoạn thi công. Phân loại Dầm trái Dầm phải Tải trọng phương Mô men đứng (FZ) Mô men xoắn Tải trọng phương Mô men đứng (FZ) Mô men xoắn Tải trọng trước khi liên hợp, DL (BC) -38.96 -1.49 -38.96 1.49

Tải trọng sau khi liên

hợp, DL (AC) -18.69 19.69 -18.69 -19.69

Để định nghĩa các tải trọng tác dụng tại mỗi giai đoạn thi công, chọn tải trọng giai đoạn thi công (Construction Stage Load) cho mục loại tải trọng (Load Type).

Đầu tiên bạn cần phải định nghĩa các trường hợp tải trọng. Load/Static Load Cases

o Name ( DL(BC)1 ); Type>Construction Stage Load (CS); o Name ( DL(BC)2 ); Type>Construction Stage Load (CS);

(42)

o Name ( DL(BC)3 ); Type>Construction Stage Load (CS);

o Name ( DL(BC)4 ); Type>Construction Stage Load (CS); o Name ( DL(AC) ); Type>Construction Stage Load (CS);

a) Gán các tải trọng tĩnh cho mặt cắt trước khi liên hợp: Iso View, Element Number (off)

Load/Self Weight

o Load Case Name>DL(BC)1; o Load Group Name>DL(BC)1; o Self Weight Factor>Z ( -1 ); o Operation>Add

Load/Element Beam Loads

o Select Identity-Elements

o Select Type>Section>1:Sect 1 ;

o Load Case Name>DL(BC)2; o Load Group Name>DL(BC)2; o Load Type>Uniform Loads;

o Direction>Global Z; Projection>No ;

o Value>Relative x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -38.96 ) o Select Polygon

o (Elements: 2to16by2, phần thứ nhất của mặt cắt liên hợp ở bên trái dầm) o Load Type>Uniform Moments/Torsions

o Direction>Global X; Projection>No; o Value>Relative x1 ( 0 ); x2 ( 1 ); w ( 1.49 ) o Select Polygon

o (Elements: 1to15by2, phần thứ nhất của mặt cắt liên hợp ở bên phải dầm) o x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -1.49 )

Tương tự, đưa tải trọng trước khi liên hợp DL (BC) 3 cho mặt cắt CS3 và tải trọng trước khi liên hợp DL (BC) 4 cho mặt cắt CS4.

(43)

Hình 5. 37. Tải trọng bản của mặt cắt trong giai đoạn CS3 và CS4 b) Gán các tải trọng tĩnh sau khi liên hợp:

Load/Element Beam Loads Select Identity-Elements

o Select Type>Section ; 1:Sect 1, 1:Sect 2, 1:Sect 3 Load Case Name> DL(AC) ;

Load Group Name>DL(AC) Load Type>Uniform Loads

Direction>Global Z ; Projection>No ;

Value>Relative x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -18.69 ) Select Polygon

(Elements: 2to62by2, left girders) Load Type>Uniform Moments/Torsions Direction>Global X ; Projection>No ;

Value>Relative x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -19.69 )

Select Polygon (Elements: 1to61by2, right girders) x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( 19.69 )

(44)

Hình 5. 38. Khai báo tĩnh tãi hình 2

2.6. Định nghĩa các giai đoạn thi công

a) Định nghĩa một nhóm phần tử

Gán các nút và các phần tử thích hợp thành nhóm phần tử, nhóm phần tử này sẽ được đưa vào trong phân tích các giai đoạn thi công tiếp theo.

Select All

Group>Structure Group>SGroup (Kéo và thả )

(45)

các thành phần lực và chuyển vị của tất cả các cấu kiện tại mỗi giai đoạn thi công nhất định, và cách thứ hai là xem sự thay đổi của các ứng suất tại mỗi phần của mặt cắt liên hợp do các giai đoạn thi công trước đó theo dạng bảng.

a) Biểu diễn các thành phần lực

Xem các thành phần lực tại giai đoạn thi công CS4, biểu diễn mất mát dài hạn. Ở đây, Summation = Dead + Erection Load + Creep Secondary + Shrinkage Secondary. Stage>CS4

Results/Forces/Beam Diagrams

o Load Cases/Combination>CS:Summation; o Step>Last Step Components>My

o Output Options>5 Points ; Line Fill o Type of Display>Contour (on)

(46)

Hình 5. 41. Mô men tại giai đoạn CS4 b) Biểu diễn các thành phần ứng suất

Xem các ứng suất của mỗi phần mặt cắt liên hợp tại giai đoạn thi công CS4, biểu diễn mất mát dài hạn.

Result/ Result Table/Composite Section for C.S./Beam Stress Node or Element> ; (19)

Loadcase/Combination>Summation(CS) (on) Stage/Step>CS1:001(first) ~ CS4:002(last) (on) Part Number>Part j (on)

(47)

550 250 25 50 25 30 250 100 50 30 30 50 100 25 25 600 25 50 30 250 100 50 50 25 100 25 50 30 25 30 25 50 25 300 250 550 50 100 250 250 100 50

mÆ t c¾ t gi÷a nhÞp

1050 25 100 50 100 25 50 Hình 5. 43. Kích thƣớc mặt cắt ngang - Mặt cắt trụ có kích thước như hình vẽ: Mặt cắt giữa nhịp

(48)

Hình 5. 44. Kích thƣớc trụ cầu

- Quá trình thi công được phân thành các đoạn với sơ đồ sau:

Hình 5. 45. Phân chia đốt đúc tại nhịp giữa và nhịp biên

- Vật liệu:

 Dầm chính: Bê tông có số hiệu C5000;  Trụ: Bê tông có số hiệu C3000;

(49)

o Name: Nhập vào tên của vật liệu hoặc chương trình tự điền tên theo loại vật liệu mà người dùng lựa chọn. Ở đây ta để chương trình tự điền tên.

o Type of Design: Lựa chọn loại vật liệu thiết kế, bê tông (Concrete), thép (Steel), SRC hoặc loại tự định nghĩa User Defined.

o Standard: Lựa chọn loại tiêu chuẩn vật liệu muốn khai báo hoặc có thể tự nhập các thông số cho vật liệu bằng cách chọn None.

o DB: Lựa chọn loại vật liệu tương ứng với tiêu chuẩn đã lựa chọn. o Cuối cùng nhấp chuột vào nút và .

(50)

c) Khai báo ảnh hưởng của co ngót và từ biến

Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Time Dependent Material (Creep/Shrink)...

Nhấp chuột vào nút trên hộp thoại xuất hiện. Khai báo các thông số vào hộp thoại xuất hiện:

o Name: Nhập tên tùy ý theo người dùng (C5000).

o Code: Lựa chọn code tương ứng, ở đây thường dùng CEB-FIP. o Cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày: (50000).

o Độ ẩm môi trường: (70%) o Kích thước danh định: (1). o Loại xi măng: (N, R).

o Tuổi bê tông bắt đầu co ngót: (3) (ngày).

o Sau đó nhấp chuột vào nút và .

o Để xem kết quả hàm ảnh hưởng thời gian tời vật liệu nhấp chuột vào nút .

Hình 5. 47. Khai báo co ngót, từ biến d) Khai báo ảnh hưởng của thời gian tới cường độ của vật liệu

Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Time Dependent Material (Comp. Strength).

Nhấp chuột vào nút trên hộp thoại xuất hiện. Khai báo các thông số sau vào hộp thoại:

o Name: Nhập tên (C5000). o Type: (Code)

(51)

Hình 5. 48. Khai báo ảnh hƣởng của thời gian tới cƣờng độ vật liệu e) Gán ảnh hưởng co ngót, từ biến và thời gian tới cường độ vật liệu

Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Time Dependent Material Link. Nhập các thông số sau trong hộp thoại:

o Time Dependent Material Type  Creep/Shrink: (C5000);  Comp. Strength: (C5000). o Selected Material to Assign

 Material: Nhấp chuột vào 1: Grade C5000;

 Nhấp chuột vào nút để chuyển loại vật liệu sang ô Selected

Materials.

(52)

Hình 5. 49. Gán các thuộc tính phụ thuộc thời gian cho vật liệu

3.3. Khai báo mặt cắt:

a) Khai báo mặt cắt trụ cầu:

Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Section.

Trên Tab Section của hộp thoại Properties, nhấp chuột vào nút . Khai báo các thông số vào hộp thoại Section Data>DB/User:

o Loại mặt cắt: ;

o Name: (Than tru); o User: on;

o Nhập kích thước mặt cắt: H (3); B (7.5); a (1); b (0.75); o Nhấp chuột vào nút .

(53)

 Offset: (Center – Center);  Dạng thay đổi mặt cắt: (Liner);  Nhấp chuột vào nút . b) Khai báo mặt cắt dầm chủ:

Trên hộp thoại Section lựa chọn Tab PSC; Khai báo các thông số sau:

 Khai báo mặt cắt trên trụ:

o Lựa chọn loại mặt cắt: ;

o Name: (Tai tru);

o Joint On/Off: JI1 (on); JI5 (on); o Các thông số mặt cắt:

HO1 HO2 HO3 BO1 BO2 BO3

0.25 0.25 5.5 2.5 0 2.75

HI1 HI2 HI2-1 HI3 HI4 HI4-1 HI5 BI1 BI1-1 BI3 BI3-1 0.25 0.25 0 4.6 0.3 0 0.6 2.25 1.25 2.25 1.95

o Nhấp chuột vào nút ;  Khai báo mặt cắt giữa nhịp:

o Name: (Giua nhip);

o Joint On/Off: JI1 (on); JI5 (on);

o Nhập các thông số mặt cắt theo số liệu sau:

HO1 HO2 HO3 BO1 BO2 BO3

(54)

HI1 HI2 HI2-1 HI3 HI4 HI4-1 HI5 BI1 BI1-1 BI3 BI3-1 0.25 0.25 0 1.9 0.3 0 0.3 2.25 1.25 2.25 1.95

Hình 5. 50. Khai báo mặt cắt dầm chính  Khai báo dạng mặt cắt thay đổi:

Trên hộp thoại Section lựa chọn Tab Tapered;

Lựa chọn loại mặt cắt: ;

Khai báo mặt cắt từ trụ đến giữa nhịp: o Name: (Tai tru – Giua nhip);

(55)

Khai báo mặt cắt thay đổi từ giữa nhịp đến trụ: o Name: (Giua nhip – Tai tru);

o Size – I: Lựa chọn mặt cắt 4: Giua nhịp; o Size – J: Lựa chọn mặt cắt 3: Tai tru;

o Nhấp chuột nút .

3.4. Mô hình hóa kết cấu:

 Tạo mô hình điểm và phần tử dầm:

Chuyển đổi các thông số sau: Front View; Auto Fitting (on); Node Snap (on); Element Snap (on);

Từ menu chính lựa chọn Model/Nodes/Create Nodes... Coordinate (x, y, z): (0, 0, 0), nhấp chuột nút ;

Từ menu chính lựa chọn Model/Elements/Extrude Elements... Lựa chọn điểm vừa được tạo, nhấp chuột nút Select All;

o Extrude Type: Node → Line Element;

o Element Type: Beam; Material: Grade C5000; o Section: 4: Giua nhip; Generation Type: Translate; o Translation: Unequal Distance; Axis: x;

o Distance: 2@1, 3@4, 2@1, 11@4, 3, 5.5, 1.5, 1.5, 5.5, 3, 11@4, 1 o Nhấp chuột vào nút .

o Extrude Type: Node → Line Element;

o Element Type: Beam; Material: Grade C3000; o Section: 1: Than tru; Generation Type: Translate; o Translation: Unequal Distance; Axis: z;

(56)

o Distance: -6, -1.5, -10.5;

o Lựa chọn điểm có số hiệu: 22; 59. o Nhấp chuột vào nút . Model/Elements/Mirror

o Lựa chọn tất cả các phần tử Select All; o Mode: Copy;

o Reflection: y-z plane> x: 125; o Reverse Element Local: on;

o Nhấp chuột vào nút và .  Gán mặt cắt cho các phần tử:

Lựa chọn phần tử theo số hiệu: Select Identity> Elements: 8to20; 59to71; Gán mặt cắt có tên 4: Giua nhip – Tai tru (Kéo và thả);

Lựa chọn phần tử có số hiệu: 23to35; 44to56;

Gán mặt cắt có tên 5: Tai tru – Giua nhip (Kéo và thả); Lựa chọn phần tử có số hiệu: 21to22; 57to58;

Gán mặt cắt có tên 3: Tai tru;

 Gán mặt cắt thay đổi cho từng nhịp:

Từ menu chính lựa chọn Model/Properties/Tapered Section Group; Khai báo các thông số sau:

o Group Name: Nhip1; o Element List: 8to20;

o Section Shape Variation>z-Axis: polynomial>2; o Nhấp chuột vào nút ;

(57)

 Use New Section Number Suffix: on; Start Suffix Number: 1;  Nhấp chuột vào nút .

Hình 5. 51. Tạo mặt cắt thay đổi

3.5. Khai báo các nhóm (Group):

a) Khai báo điều kiện biên:

Từ menu chính lựa chọn Model/Group/Define Boundary Group; Khai báo các nhóm sau: BL (gối trái); BR (gối phải) và Pier (trụ);

(58)

Gán các điều kiện biên cho kết cấu:

o Từ menu chính lựa chọn Model/Boundaries/Supports. o Lựa chọn các điểm bố trí gối: 2 đầu cầu, tại 2 trụ;

 Lựa chọn điểm 1;

 Boundary Group Name: BL;

 Các điều kiện biên bị khống chế: Dy; Dz; Rx; Rz;  Nhấp chuột vào nút .

 Lựa chọn điểm 38;

 Boundary Group Name: BR;

 Các điều kiện biên bị khống chế: Dy; Dz; Rx; Rz;  Nhấp chuột vào nút .

 Lựa chọn điểm 78, 79;  Boundary Group Name: Pier;

 Các điều kiện biên bị khống chế: D-ALL; R-ALL;  Nhấp chuột vào nút .

o Khai báo liên kết giữa trụ và dầm chính trong quá trình thi công:  Từ menu chính lựa chọn Model/Boundaries/Elastic Link;

Boundary Group Name: Pier; Link Type: Rigid Type;

2 Nodes: 22, 74 (Lựa chọn bằng chuột); Copy Elastic Link: on; Distance: on; Axis: x; Distances: 110;

Nhấp chuột vào nút và . b) Khai báo nhóm kết cấu

Từ menu chính lựa chọn Model/Group/Define Structure Group (Ctrl+F1); Khai báo các nhóm sau: Trụ, các đốt đúc hẫng, đốt hợp long, đốt đúc trên đà giáo.

o Name: Tru; Suffix: 1to2; o Name: K0P; Suffix: 1to2; o Name: P1K; suffix: 1to12; o Name: P2K; Suffix: 1to12; o Name: Hop long; Suffix: 1to3;

(59)

Hình 5. 53. Khai báo các nhóm kết cấu Gán các nhóm kết cấu cho phần tử tương ứng:

o Lựa chọn phần tử bằng số hiệu của nó: Select Identity Element.  75to77; ;

 Group/Structure Group/Tru1 (Kéo và Thả);  76to78; ;

 Group/Structure Group/Tru2 (Kéo và Thả);  20to23; ;

 Group/Structure Group/K0P1 (Kéo và Thả);  56to59; ;

 Group/Structure Group/K0P2 (Kéo và Thả);

 Gán các nhóm kết cấu khác tương ứng với bảng sau:

Nhóm kết cấu Phần tử Nhóm kết cấu Phần tử P1K1 19, 24 P2K1 55, 60 P1K2 18, 25 P2K2 54, 61 P1K3 17, 26 P2K3 53, 62 P1K4 16, 27 P2K4 52, 63 P1K5 15, 28 P2K5 51, 64 P1K6 14, 29 P2K6 50, 65

(60)

P1K7 13, 30 P2K7 49, 66 P1K8 12, 31 P2K8 48, 67 P1K9 11, 32 P2K9 47, 68 P1K10 10, 33 P2K10 46, 69 P1K11 9, 34 P2K11 45, 70 P1K12 8, 35 P2K12 44, 71 Hop long1 6, 7 Hop long2 36, 72 Hop long3 42, 43 Da giao1 1to5 Da giao2 37to41

c) Khai báo nhóm tải trọng:

Theo nguyên tắc số lượng nhóm tải trọng ít nhất sẽ bằng số tải trọng nhân với số lượng nhóm kết cấu. Trên cơ sở như vậy khai báo nhóm tải trọng như sau:

Các nhóm tải trọng về bê tông sau khi đông cứng (Ban than), bê tông ướt (BT), xe đúc (XD), dự ứng lực (DUL), tải trọng thời gian và tĩnh tải giai đoạn 2.

Từ menu chính lựa chọn Model/Group/Define Load Group; o Name: Ban than; ;

o Name: BT-P1K; Suffix: 1to12; ; o Name: BT-P2K; Suffix: 1to12; ; o Name: BT-Hop long; Suffix: 1to3; ; o Name: XD-K0P; Suffix: 1to2; ; o Name: XD-P1K; Suffix: 1to11; ; o Name: XD-P2K; Suffix: 1to11; ; o Name: XD-Hop long; Suffix: 1to3; ; o Name: DUL-K0P; Suffix: 1to2; ; o Name: DUL-P1K; Suffix: 1to12; ; o Name: DUL-P2K; Suffix: 1to12; ; o Name: DUL-Hop long; Suffix: 1to3;

(61)

Hình 5. 54. Khai báo nhóm tải trọng

3.6. Khai báo các bƣớc thi công

Để thực hiện khai báo các bước thi công, người thiết kế phải xác định rõ thời gian cần thiết để thi công xong một đốt đúc.

Trong ví dụ này, chúng ta cần quan tâm tới một số thông số sau:

- Tải trọng dự ứng lực và tải trọng xe đúc chỉ tác dụng lên đốt đúc khi đốt đúc đã làm việc (Actived).

- Tải trọng bê tông tươi tác dụng lên đốt đúc khi đổ bê tông đốt tiếp theo. - Thời gian để di chuyển xe đúc, lắp đặt ván khuôn, cốt thép và ống chứa

cáp dự ứng lực là 7 ngày.

- Thời gian để bê tông đông cứng là 5 ngày. Do đó tổng thời gian thi công một đốt đúc là 12 ngày.

Hình 5. 55. Tải trọng tác dụng lên đốt đúc theo từng giai đoạn thi công

Từ menu chính lựa chọn Load/Construction Stage Analysis Data/Define Construction Stage;

(62)

Khai báo các thông số vào hộp thoại Define Construction Stage: o Name: CS; Suffix: 1to12;

o Duration: 12;

o Additional Steps> Day: 7; Nhấp chuột vào nút ; o Save Result> Stage: on; Additional Steps:on;

o Nhấp chuột vào nút . o Name: CS13; Suffix: (); o Duration: 30;

o Additional Steps> Day: (20); Nhấp chuột vào nút ; o Save Result> Stage: on; Additional Steps:on;

o Nhấp chuột vào nút . o Name: CS16; Suffix: (); o Duration: (0);

o Additional Steps> Day: (); Nhấp chuột vào nút ; o Save Result> Stage: on; Additional Steps:on;

(63)

Hình 5. 56. Khai báo các giai đoạn thi công Gán các thông số theo từng bước thi công:

Ứng với mỗi bước thi công ta cần phải khai báo 3 thông số yêu cầu:

- Phần tử được kích hoạt (Activation) hoặc loại bỏ (Deactivation); - Điều kiện biên tương ứng;

- Tải trọng tác dụng lên kết cấu.

o Trên hộp thoại Construction Stage, nhấp chuột vào bước thi công CS1 và

bấm nút ;

o Khai báo các thông số vào hộp thoại Compose Construction Stage:  Trên Tab Element: Lựa chọn phần tử được kích hoạt hoặc loại bỏ:

Group List: Tru1, Tru2; Activation>Age: 100; Group List: K0P1, K0P2; Activation>Age: 15;  Trên Tab Boundary:

Group List: Pier;

Activation>Support/Spring Possition>Origin: on; ;  Trên Tab Load:

Group List: Ban than, DUL-K0P1, DUL-K0P2, XD-K0P1,

XD-K0P2;

(64)

Group List: BT-P1K1, BT-P2K1; Activation>Active Day: 7.

Hình 5. 57. Khai báo giai đoạn thi công (Tab Element)

(65)

Hình 5. 59. Khai báo giai đoạn thi công (Tab Load) o Từ bước 2 cho đến bước 12 thực hiện theo trình tự như sau:

 Tab Group: Kích hoạt phần tử của đốt trước đó ở ngày thứ 5;  Tab Boundary: Để trống;

 Tab Load:

Loại bỏ tải trọng xe đúc và trọng lượng bê tông tươi của đốt trước đó;

Kích hoạt tải trọng xe đúc trên đốt hiện tại; Kích hoạt tải trọng dự ứng lực trên đốt trước đó.

(66)

Hình 5. 60. Khai báo giai đoạn thi công (từ 2-12) o Với bước 13:

(67)

Hình 5. 62. Bƣớc thi công 13 (Tab Load) o Với bước 14:

(68)

Hình 5. 64. Bƣớc thi công 14 (Tab Boundary)

(69)

Hình 5. 66. Bƣớc thi công 15 (Tab Element)

(70)

(71)

(72)

3.7. Khai báo tải trọng

a) Khai báo trọng lượng bản thân:

Từ menu chính lựa chọn Load/Self Weight o Load Case Name: Ban than; o Load Group Name: Ban than; o Self Weight Factor>Z: -1; o Nhấp chuột vào nút . b) Khai báo tải trọng xe đúc:

Xe đúc có trọng lượng 800KN, được mô hình thành tải trọng tập trung 800KN và mô men 2000KNm quay xung quanh trục y, đặt tại đầu mỗi đốt đúc.

Lựa chọn bước thi công thứ nhất: CS1; Load/Nodal Loads;

Select Window: (Điểm 20); Load Case Name: XD;

Load Group Name: XD-K0P1; Fz: -800; My: -2000;

Load Group Name: XD-K0P1; Fz: -800; My: 2000;

Load Group Name: XD-K0P2; Fz: -800; My: -2000;

Load Group Name: XD-K0P2; Fz: -800; My: 2000;

Các giai đoạn khác khai báo tương tự. c) Khai báo tải trọng bê tông tươi:

(73)

Quá trình khai báo:

o Chuyển về giai đoạn thi công thứ nhất CS1; o Load/Nodal Loads;

o Select Identity – Node: Lựa chọn điểm 20; o Load Case Name: BT;

o Load Group Name: BT-P1K1;

o Fz: -774.8; My: -774.8*2.5; .

o Load Group Name: BT-P1K1; o Fz: -774.8; My: 774.8*2.5; .

o Load Group Name: BT-P2K1; o Fz: -774.8; My: 774.8*2.5; .

(74)

o Load Group Name: BT-P2K1;

o Fz: -774.8; My: -774.8*2.5; . Các bước sau khai báo tương tự.

Hình 5. 72. Kết quả tải trọng sau khi khai báo d) Khai báo tải trọng dự ứng lực:

Khai báo tên của các phần tử cáp dự ứng lực:

o Từ menu chính lựa chọn Load/Prestress Loads/Tendon Property; o Nhấp chuột vào nút trên hộp thoại Tendon Property; o Khai báo các thông số sau:

 Tendon Name: TOP (cáp dự ứng lực phía trên);  Tendon Type: Internal (Post-Tension);

 Material: 3: Cap DUL;

 Total Tendon Area: nhập diện tích bó cáp hoặc nhấp chuột vào nút để khai báo đường kính tao cáp 12.7mm và số lượng tao là 19 tao.  Duct Diameter: 0.097 (đường kính ống gen);

 Ultimate Strength: 1860000 (cường độ giới hạn chảy);  Yield Strength: 1670000 (cường độ giới hạn bền);

(75)

 Material: 3: Cap DUL;

 Total Tendon Area: nhập diện tích bó cáp hoặc nhấp chuột vào nút để khai báo đường kính tao cáp 12.7mm và số lượng tao là 25 tao.  Duct Diameter: 0.107 (đường kính ống gen);

 Ultimate Strength: 1860000 (cường độ giới hạn chảy);  Yield Strength: 1670000 (cường độ giới hạn bền);

 Curvature Friction Factor: 0.2 (hệ số ma sát giữa cáp và ống);  Wobble Friction Factor: 0.001 (hệ số ma sát cong);

 Anchorage Slip: tụt neo

Begin: 0.006; End: 0.006;  Bond type: Bonded (on);

 Nhấp chuột vào nút ;

(76)

Khai báo cách bố trí cáp dự ứng lực: Tên x y R x z R TC1 4.119 2.56 4.119 -0.125 5.15 2.56 15 5.15 -0.16 15 6.45 2.56 6.45 -0.25 -4.119 2.56 -4.119 -0.125 -5.15 2.56 15 -5.15 -0.16 15 -6.45 2.56 -6.45 -0.25 TC2 4.119 1.94 4.119 -0.125 5.15 1.94 15 5.15 -0.16 15 6.45 1.94 6.45 -0.25 -4.119 1.94 -4.119 -0.125 -5.15 1.94 15 -5.15 -0.16 15 -6.45 1.94 -6.45 -0.25 TC3 7.394 2.79 7.119 -0.125 8.229 2.732 15 8.15 -0.16 15 9.45 2.56 9.45 -0.25 -7.394 2.56 -7.119 -0.125 -8.229 2.732 15 -8.15 -0.16 15 -9.45 2.79 -9.45 -0.25 TC4 10.394 1.71 10.119 -0.125 11.229 1.768 15 11.15 -0.16 15 12.45 1.94 12.45 -0.25 -10.394 1.71 -10.119 -0.125 -11.229 1.768 15 -11.15 -0.16 15 -12.45 1.94 -12.45 -0.25 TC5 13.348 2.874 15 13.119 -0.125 15 15.45 2.56 14.15 -0.16 15.45 -0.25 -13.348 2.874 15 -13.119 -0.125 15 -15.45 2.56 -14.15 -0.16 -15.45 -0.25 TC6 16.348 1.626 15 16.119 -0.125 15 18.45 1.94 17.15 -0.16 18.45 -0.25 -16.348 1.626 15 -16.119 -0.125 15 -18.45 1.94 -17.15 -0.16 -18.45 -0.25 TC7 17.458 3.09 19.119 -0.125 TC7 17.458 18.345 3.024 15 20.15 -0.16 15 21.45 2.56 21.45 -0.25 -17.458 3.09 -19.119 -0.125 -18.345 3.024 15 -20.15 -0.16 15 -21.45 2.56 -21.45 -0.25 TC8 20.458 1.41 22.119 -0.125 21.345 1.476 15 23.15 -0.16 15

(77)

27.123 1.334 29.65 -0.16 30.95 1.94 15 30.95 -0.25 15 -26.184 1.26 -28.619 -0.125 -27.123 1.334 -29.65 -0.16 -30.95 1.94 15 -30.95 -0.25 15 TC10R 25.237 3.39 28.619 -0.125 26.176 3.316 15 29.65 -0.16 15 30.95 2.56 30.95 -0.25 -25.237 3.39 -28.619 -0.125 -26.176 3.316 15 -29.65 -0.16 15 -30.95 2.56 -30.95 -0.25

o Kích hoạt nhóm kết cấu của đốt K0 trụ P1;

o Từ menu chính lựa chọn Load/Prestress Loads/Tendon Profile;  Tendon Name: P1TC1R;

 Tendon Property: TOP;

 Assigned Element: Select All hoặc lựa chọn phần tử từ 20 – 23;  Input Type: 2D (lựa chọn kiểu nhập là 2D); Curve Type: Round;  Straight Length of Tendon: chiều dài đoạn thẳng đầu cáp dự ứng lực

Begin (0); End (0);  Profile:

Nhập tọa độ x, y, z và bán kính R như bảng thống kê trên. e) Khai báo tải trọng giai đoạn 2:

o Lựa chọn phần tử theo số hiệu:

 Từ menu chính, nhấp chuột vào biểu tượng (Seclect Identity).  Nhập số hiệu phần tử (1to71) vào ô Element và bấm phím Enter trên

(78)

Hình 5. 74. Lựa chọn phần tử theo số hiệu o Từ menu chính lựa chọn: Load/Element Beam Loads o Khai báo các thông số vào hộp thoại xuất hiện:

 Load case name: TT2;  Load group name: TT2;

 Khai báo giá trị tải trọng phân bố đều: w = -7.5; o Nhấp chuột vào nút Apply và Close.

f) Khai báo hoạt tải:

o Từ menu chính lựa chọn: Load/Moving Load Analysis Data/Moving Load Code;

o Lựa chọn tiêu chuẩn tiêu chuẩn thiết kế: AASHTO LRFD;

Hình 5. 75. Lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế o Khai báo làn xe:

 Load/Moving Load Analysis Data/Traffic Line Lanes;  Nhấp chuột vào nút Add vào hộp thoại Traffic Line Lines;  Khai báo các thông số vào hộp thoại:

(79)

Hình 5. 76. Khai báo làn xe Độ lệch tâm (a): -3.5

Selection by: 2point: Nhấp chuột vào điểm đầu và điểm cuối của kết cấu nhịp;

Nhấp chuột vào nút OK; Lane name: lanphai;