Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Để xem thông tin thiết kế, định vị chuột vào phần tử nhấn chuột phải, chương trình mở hộp thoại Concrete Design Information vào Design  Concrete Frame Design  Display Design Information, cho bíêt thơng tin cốt thép dọc, thép đai mặt cắt muốn xem chi tiết hơn, nhấn vào ô Detail hộp thoại cho thông tin sau:  Frame ID: tên phần tử; Station ID: tên mặt cắt; Section ID: tên tiết diện; Combo ID: tên tổ hợp dùng cho thiết kế  Các giá trị liên quan đến tiết diện tham số thiết kế vật liệu: L,B, E, Fy, fc…  Các giá trị lực dùng cho thiết kế: PU, M2, M3 diện tích thép tương ứng (Rebar area) * Thay đổi tham số q trình thiết kế:  Redefine: chọn lại thơng tin thiết kế  Reset Design Selection: lấy lại tiết diện ban đầu  Update Analysis Section: lấy tiết diện thay đổi làm tiết diện tính nội lực  Nên sử dụng P- Delta để kiểm tra điều kiện ổn định cột 4.5 Thiết kế kết cấu thép  khai báo vật liệu: fy: cường độ giới hạn chảy  Trình tự thực hiện: giống kết cấu bê tông  Kiểu phần tử  Column: phần tử song song với phương Z  Beam:phần tử song song mặt phẳng XY  Giằng: (Bracded) Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 61 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Effective Lengh Factor K: phụ thuộc vào liên kết (phần tử, gối tựa, phương…), SAP2000 tự động tính số K B MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TỐN TRONG THIẾT KẾ CẦU Bài : Tính tốn dầm BTCT nhịp giản đơn 1.1.1 u cầu tốn  Tính tốn nội lực dầm  Vẽ đường ảnh hưởng giá trị dầm, tổ hợp trường hợp tải trọng, xuất kết nội lực đường ảnh hưởng  Làm thêm số toán để nâng cao kĩ Tuỳ biến cách mơ hình tốn khác nhau; tải trọng khác liên kết khác dầm Dùng chức design Sap 2000 để tính tốn thép theo tiêu chuẩn 1.1.2 Mơ hình tốn 1.1.2.1 Tính tóan nội lực  Khi khởi động Sap2000 nhìn thấy giao diện hình sau Chú ý toolbar tùy biến theo ý người sử dụng giống Microsoft Word Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 62 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Để khởi tạo mơ hình toán Ta bấm File  New Model… giao diện sau Trên giao diện ta thấy có mơ hình tạo sẵn tạo tiện lợi cho người sử dụng Ta thấy số templates có chức sau:  Blank : Khơng có sẵn đối tượng  Grid only : Chỉ tạo đối tượng tượng từ hệ lưới  Beam : Hệ dầm  2D Trusses: Hệ giàn 2D  3D Trusses: Hệ giàn 3D  2D Frames: Hệ khung 2D  3D Frames: Hệ khung 3D Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 63 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Wall: Tường mỏng  ……………………… Ta thấy với yêu cầu toán dầm đơn giản, nhịp 20m, ta chọn Beam, hộp thoại sau Chọn thông số hình vẽ Chú ý  Number of Spans: Số lượng nhịp  Span Length: Chiều dài nhịp  Section properties: Chọn tiết diện dầm Ở ta để nguyên mặc định chọn tiết diện sau định nghĩa mặt cắt dầm Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 64 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Chọn loại vật liệu làm dầm Chọn Define → Materials… Hộp thoại sau lên Trong hộp thoại này, chương trình mặc định sẵn cho bạn loại vật liệu khác Ở đây, ta quan tâm nhiều đến Bêtông (CONC) thép (STEEL) Nếu muốn định nghĩa loại vật liệu khác, bấm Add New Materials, muốn chỉnh sửa tính chất vật liệu cho phù hợp với yêu cầu toán ta bấm Modify/Show Materials Lúc bảng hộp thoại sau: Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 65 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Một số tính chất quan trọng vật liệu mà ta quan tâm thể bảng:  Mass per unit Volume : Khối lượng riêng  Weight per unit Volume : Trọng lượng riêng  Modulus of Elasticity: Modyl đàn hồi  Poisson’s Ratio: Hệ số possion  Coeff of Thernal Expansion: Hệ số giãn nở nhiệt  Shear Modulus: Modyl cắt Với giá trị này, thay đổi ô để phù hợp với đặc trưng vật liệu toán Ở ta để giá trị mặc định chương trình Các chức khác quan tâm phần nâng cao  Nhấn OK để kết thúc Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 66 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Chọn mặt cắt dầm ta bấm Define → Frame Sections Sau hộp thoại Frame Properties thị chọn Add Tee mục Choose Frame Property to Add Các thao tác định nghĩa mặt cắt chữ T dầm Hộp thoại Tee Section giúp ta xây dựng mặt cắt chữ T với kích thước nhập vào tuỳ theo toán  Đặt tên cho mặt cắt mục Section Name (MAT CAT DAM)  Nhập vật liêu tương ứng với mặt cắt Material: CONC  Nhập thơng số hình vẽ o Outside stem: 1.5; Chiều cao dầm o Outside flange: 1.2; Bề rộng cánh dầm o Flange thickness: 0.15; Chiều dày cánh o Stem thickness: 0.2; Bề rộng thân dầm  Các chức khác như: o Section properties: Các đặc trưng hình học tiết diện ứng với số liệu nhập vào Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 67 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta o Set Modifiers: Hiệu chỉnh số liệu theo tỉ lệ cho trước o Concrete Reinforcement: Xem ???  Nhấn OK để kết thúc  Để định nghĩa loại tải trọng cho dầm ta bấm Define → Load Cases Sau hộp thoại Define Loads thị, nhập tên (TT), loại tải trọng (DEAD) hệ số tải trọng thân (Self Weight Multiplier = 1) vào ô tương ứng hình vẽ, bấm Add New Load Tải trọng thêm vào  Chú ý hệ số tải trọng có nghĩa với loại tải trọng tải trọng thân tính toán tự động nhờ vào tiết diện mặt cắt Nếu ta khai báo thêm tải trọng với loại tải trọng tải trọng tính tốn hai loại tải trọng cộng lại  Nhấn OK để kết thúc Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 68 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Gán mặt cắt Chọn dầm, sau bấm Assign → Frame/Cable/Tendon → Frame section  Chọn MATCTATDAM, nhấn OK để gán mặt cắt cho dầm  Tiến hành phân tích tốn Analyze → Set Analysis Options Hộp thoại sau Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 69 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Bạn nhấn vào khung Plane Frame để tốn phân tích theo sơ đồ phẳng nhằm giảm số lượng ẩn khơng cần thiết Sau nhấn OK  Để xem nội lực dầm, bấm Display → Show Forces/Stresses → Frames/Cables… Hộp thoại sau ra: Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 70 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta o Case/Combo: Chọn trường hợp tải trọng gây nội lực muốn xem dầm o Axial Force: Xem lực dọc o Shear 2-2: Xem lực cắt o Moment 3-3: Xem moment o Scaling: Tùy chọn để xem biểu đồ nội lực theo tỷ lệ tùy ý mặc định máy o Fill Diagram: Tùy chọn để biểu đồ tô đậm o Show Values on Diagram: Tùy chọn để xem giá trị nội lực mặt cắt dầm o Show deformed Shape: Tùy chọn để xem biến dạng dầm chịu tác động tải trọng Sau chọn xong, nhấn OK để xem biểu đồ Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 71 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Lần lượt chọn xem biểu đồ momen lực cắt dầm, ta biểu đồ hình vẽ bên Chú ý dấu biểu đồ momen quy ước Cơ học kết cấu  Muốn xem chi tiết biểu đồ nội lực mặt cắt dầm, hình xem nội lực, ta bấm trực tiếp vào cấu kiện, lúc hộp thoại hình bên Bộ mơn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 72 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta o Khi di chuyển vị trí chuột, giá trị nội lực mặt cắt độ võng hiển thị rõ ràng ô tương ứng với tổ hợp hoạt tải chọn o Ngồi cịn xem vị trí giá trị nội lực lớn cách nhấn vào “Show Max” 1.1.2.2 Tải trọng di động đường ảnh hưởng Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 73 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Để tính tốn đường ảnh hưởng nội lực dầm, ta phải khai báo trường hợp tải trọng với loại tải trọng Live (Tải trọng động) buộc phải khai báo Analysis Cases Type Moving Load  Khai báo loại tải trọng o Chọn Option → Lock Model để mở khoá (hoặc bấm nút mở khoá toolbar) o Định nghĩa thêm trường hợp tải trọng khác Chọn Define → Load case, sau nhập tên tải trọng TT2, Hoattai Nhấn Add New Case Tuy nhiên chí ý cần phải để Self-weight Multiplier (vì ta nhập trực tiếp tải trọng vào), chọn Type hình vẽ o Kết nhập xong hình vẽ  Khai báo xe (Mục đích khai báo xe để khai báo đường xe chạy) Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 74 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta o Chọn Define → Bridge Load → Lanes Hộp thoại Define Lanes o Nhấn vào Add New Lane Defined from Frames Hộp thoại Lane Data Đặt tên cho xe (Lane Name) để mặc định o Ở có cấu kiện dầm nên ta nhập vào ô Frame (như hình vẽ), nhấn Add để thêm cấu kiện mà xe chạy qua o Nếu có nhiều cấu kiện ta phải khai báo đầy đủ cấu kiện theo thứ tự mà xe qua Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 75 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Một mẹo nhỏ cần đặt tên xe, sau khỏi cửa sổ này, sử dụng chuột để chọn frames mà đường xe chạy qua, sau nhấn Assign→Cables/Frames/ Tendon→Lanes, cần vào Lane Data kiểm tra theo thứ tự chưa Sau khai báo xong, nhấn OK trở Define Lanes ban đầu (xem hình vẽ) Nhấn OK để  Khai báo xe (Vehicle): Để khai báo loại xe, chọn loại xe có sẵn khai báo xe theo giao diện mà Sap cho sẵn Chọn Define → Bridge Load → Vehicles khung Define Vehicles Chọn Add Vehicles khung Standard Vehicle Data  Chọn loại xe theo tiêu chuẩn AASHTO Vehicle Type  Có thể chọn loại xe mà gần giống với loại xe thiết kế Sau bấm Convert to General Vehicle để chuyển sang loại xe tổng quát chỉnh sửa Ở đây, ta chọn loại xe P5 để làm ví dụ Nhấn OK trở lại với hộp thoại Define Vehicles Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 76 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Khai báo hạng xe (Vehicle Classes): Hạng xe định nghĩa hay nhiều xe hoạt động xe phân tích trường hợp phân tích tải trọng di động (Moving Load Analysis Case) Cần ý loại xe hoạt động riêng lẻ xe phân tích trường hợp bất lợi ghi nhận vào kết hạng xe Trong hạng xe, xe khai báo với tỉ lệ khác nhờ vào Scale Factor Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 77 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta Chọn Define → Bridge Load → Vehicles khung Vehicle Class Data Trong ô Vehicle Name, chọn loại xe (Vehicle) P5 mà khai báo Nhấn OK để ngồi  Khai báo trường hợp phân tích tải trọng (Analysis Cases) Chọn Define → Analysis Cases… hộp thoại Analysis Cases (Hình dưới) Trong hộp thoại chọn Hoattai ô Case Name, sau nhấn Modify/Show Case… để sửa trường hợp Ở hộp thoại Analysis Case Data, ô Analysis Case Type, chọn Moving Load Trong mục Loads Applied, chọn hạng xe VECL1, tỉ lệ 1, nhấn Add Nhấn OK để ngồi Bộ mơn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 78 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Chạy chương trình xem kết tương tự Bài : Tính tốn dầm liên tục nhịp 2.1.1 Yêu cầu toán Cho E= 3600 ksi Hệ số possion 0,2 f’c= ksi fy = 60 ksi Hãy xác đinh lượng thép chịu lực thép đai theo tiêu chuẩn ACI 318-95 Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 79 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta 2.1.2 Hướng dẫn: Chọn File menu → New Model, hộp thoại New Model xuất Chọn đơn vị kip, ft, F Chọn Beam, hộp thoại Beam Sau chọn tất giá trị mặc định Nhấn OK Chọn “X” góc trái cửa sổ 3-D để đóng lại Chọn Define → Materials, họpp thoại Define Materials In that form:  Chọn CONC Materials, chọn Modify/Show Material để hộp thoại Material Property Data form  Nhập 0.15 vào ô Weight per Unit Volume  Nhấn OK cửa sổ Material Property Data and Define Materials forms to close all forms Thay đổi đơn vị để nhập đơn vị dễ dàng Thay đổi sang Kip, in, F Chọn Define menu → Materials, hộp thoại Define Materials xuất Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 80 ... học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Effective Lengh Factor K: phụ thuộc vào liên kết (phần tử, gối tựa, phương…), SAP2000 tự động tính số K B MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TỐN TRONG THIẾT KẾ CẦU... dầm Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 64 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version βeta  Chọn loại vật liệu làm dầm Chọn Define → Materials… Hộp thoại sau lên Trong hộp... hình vẽ o Kết nhập xong hình vẽ  Khai báo xe (Mục đích khai báo xe để khai báo đường xe chạy) Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 74 Giáo án môn học: Tin ứng dụng Thiết kế cầu Version