1 CHNG 8 MÔ HÌNH HOÁ VÀ PHÂN TÍCH CU BÊ TÔNG D NG LC ÚC HNG 8.1 C IM CA QUÁ TRÌNH THI CÔNG ÚC HNG Theo các phng pháp thi công đin hình, các đt dm đc đ bê tông đi xng t tr sang hai bên. Ph thuc vào kh nng ca xe đúc, mi đt đúc có chiu dài khong 3 đn 5 m. Tr đt đúc trên tr (khi K0) và đon đúc trên đà giáo, các đt dm đã đúc trc s làm gi ta cho đà giáo và ván khuôn đ đúc đt dm tip theo. Các bc chính trong quá trình thi công cu bê tông đ úc hng bao gm: • Bc 1: Xây dng kt cu phn di và m, tr. • Bc 2: úc bê tông khi K0. i vi các kt cu cu dm (có gi), cn ni tm khi này vào tr thông qua cáp hoc thanh thép d ng lc đ đm bo đ n đnh khi thi công. Sau khi hp long, các gi tm và thanh d ng lc đc tháo ra và gi cu bt đu ch u lc. i vi các kt cu cu khung, các khi K0 cng cn đc ni cng vi tr bng các thanh thép d ng lc, tuy nhiên, các thanh thép này không đc tháo ra khi cu hoàn thành. • Bc 3: úc đi xng qua tr các khi dm đn v trí hp long. • Bc 4:  bê tông khi hp long. • Bc 5: Thc hin hoàn thin công trình Các bc chính khi thi công khi K0 bao gm: • Lp đt đà giáo, th ti, lp đt gi tm (nu là cu dm), • t ct thép thng, ng gen, đ bê tông đt K0, • Cng các thanh d ng lc neo đt K0 và đnh và thân tr (nu là cu dm), • Chun b xe đúc cho khi K1. Thông thng, tr khi K0 đc thi công trên tr và phn đ bê tông trên đà giáo c đnh, trình t thi công mt đt dm bao gm các bc sau: • Chuyn xe đúc đn v trí, • Lp đt ván khuôn, • Lp dng ct thép và ng ghen và cáp d ng lc, •  bê tông, • Kéo cáp d ng lc và bm va ng ghen (có th sau vài đt), 2 • Tháo ván khuôn và chuyn xe đúc đn v trí mi. 8.2 C IM CA VIC MÔ HÌNH HOÁ KT CU TRONG GIAI ON THI CÔNG Nh trên đã nêu, vic mô hình hoá quá trình thi công nên đc thc hin sao cho mô hình phn ánh chính xác quá trình thi công thc t. Tuy nhiên, các chi tit ca mô hình li đc xây dng ph thuc ch quan ca ngi thit k. Ví d, có th mô hình hoá quá trình thi công mt đt dm là mt giai đon thi công (stage), các thao tác chính trong đó, nh vic đ bê tông, kéo cáp d ng lc, v.v., là vi các bc (step) ca giai đon thi công, hoc mô hình hoá tng thao tác thi công thc t thành mt giai đo n thi công trong mô hình. Các thành phn ti trng tham gia vào mt giai đon thi công bao gm: • Trng lng bn thân ca các b phn kt cu, • Trng lng xe đúc và ván khuôn cho các đt đang đc đúc, • Trng lng bê tông t, • D ng lc, • Các ti trng đc bit nh gió, đng đt và các ti trng va chm khác. Trong sut quá trình thi công, điu kin biên ca kt cu thi công hng gn nh không thay đi, ngoi tr trng hp tháo d đà giáo ca b phn đ bê tông trên đà giáo c đnh hay b các liên kt tm ca khi K0 trong các cu dm. 8.3 VÍ D Ví d sau s trình bày các xây dng mô hình và phân tích mt cu đúc hng trong đó có xét các vn đ nh: cách mô hình hoá cu bê tông đúc hng, cách to mô hình mt ct thay đi, cách xây dng mô hình cáp d ng lc, cách s dng ti trng thi gian đ phn ánh tui ca các b phn kt cu, v.v. 8.3.1 Gii thiu chung Ví d này đc xây dng có tham kho ví d “FCM General” ca MIDAS. Kt cu cu đúc hng gm 3 nhp vi s đ b trí nhp là 85 + 130 + 85 m vi phn đúc trên đà giáo mi bên là 19 m. Hình 8-1 th hin b trí chung ca cu. Hình 8-2 minh ho cách chia các đt dm trong quá trình thi công. Các đt đc phân chia hoàn toàn đi xng qua mi tr cng nh qua tim cu. 3 Hình 8-1 B trí chung cu Hình 8-3 th hin cu to c bn ca mt ct dm  gia nhp và  trên tr. Dc theo chiu dài cu, chiu cao mt ct thay đi theo quy lut parabol bc hai, trong khi đó, b rng mt ct cu đc gi không đi. Hình 8-2 S đ phân chia đt đúc 4 Hình 8-3 Cu to mt ct dm 8.3.2 Xác đnh các thông s ban đu ca mô hình 8.3.2.1.1 H thng đn v Các thông s v đn v đc s dng trong mô hình bao gm (Hình 8-4): • Length (Chiu dài): đc chn là m, • Force (Lc): đc chn là kN, • Heat (Nhit): đc chn là J. Tuy nhiên, ví d này không xem xét nh hng ca nhit nên thông s này không có nh hng đn quá trình cng nh kt qu tính toán. Hình 8-4 H thng đn v đc s dng trong mô hình 8.3.2.1.2 H to đ ngi dùng H to đ ngi dùng đc la chn là mt phng X-Z (Hình 8-5) đ phù hp vi thói quen s dng trc X làm trc dc cu và trc Z là trc thng đng. 5 Hình 8-5 H to đ ngi dùng 8.3.3 Khai báo vt liu Các vt liu chính đc s dng trong mô hình là ct thép d ng lc, bê tông dm và bê tông tr. Bê tông dm là loi Grade C5000 và bê tông tr là Grade C4000 theo tiêu chun ASTM (RC). Ct thép d ng lc có modul đàn hi là 2,0000e+008 kN/m 2 . Chi tit v các thông s vt liu đc th hin trong Error! Reference source not found Hình 8-6 minh ho cách nhp d liu cho vt liu bê tông dm. Các vt liu khác cng đc nhp theo cách tng t (xem thêm mc 5.3.2 Tp 1). Bng 8-1 Chi tit vt liu c trng vt liu Bê tông dm Bê tông tr Ct thép d ng lc Tên trong mô hình C5000 C4000 Tendon Modun đàn hi (kN/m 2 ) 2,78e+7 2,481e+7 2,0000e+008 H s Poisson 0,2 0,2 0,3 H s dãn n nhit (1/ o C) 9,0e-6 9,0e-6 1,000e-005 Trng lng riêng (kN/m 3 ) 23,56 23,56 78,5 Cng đ 28 ngày (kN/m 2 ) 35000 28000 6 Hình 8-6 Khai báo vt liu 8.3.4 Khai báo các thuc tính co ngót & t bin và bin thiên cng đ ca vt liu Do quá trình thi công đc thc hin trong thi gian khá lâu nên cn phi xét đn s nh hng ca các yu t nh co ngót, t bin cng nh s thay đi cng đ ca bê tông. Mô hình tính toán t bin và s thay đi cng đ theo thi gian ca bê tông đc s dng trong ví d này là mô hình ca Tiêu chun CEB-FIP. Vic khai báo các thuc tính co ngót, t bin và bin thiên cng đ cho bê tông dm C5000 đc th hi n trên các Hình 8-7 và Hình 8-8. Các giá tr cn nhp  đây là: • Name (Tên) = C5000; • Code (Tiêu chun) = CEB-FIP; • Compressive strength of concrete at the age of 28 days (Cng đ bê tông  tui 28 ngày) = 35000 kN/m 2 ; • Relative Humidity of ambient environment ( m tng đi ca môi trng) = 70 % • Notational size of member (Kích thc danh đnh – s do chng trình t đng tính li) = 1; • Type of cement (Kiu xi mng đc s dng trong bê tông) = “Normal or rapid hardening cement (N, R)” – xi mng thng hoc xi mng đông cng nhanh; • Age of concrete at which shrinkage begins to take place (tui bê tông ti thi đim xy ra co ngót) = 3 ngày. 7 Các giá tr tng ng cng đc nhp cho bê tông C4000. Các thuc tính thay đi theo thi gian ca vt liu đã đc khai báo, sau đó, đc gán cho tng vt liu tng ng nh đc th hin trên Hình 8-9. Hình 8-7 Khai báo các thuc tính co ngót – t bin ca bê tông Hình 8-8 Khai báo hàm bin thiên cng đ theo CEB-FIP Hình 8-9 Gán các hàm thay đi thuc tính theo thi gian cho vt liu 8 8.3.5 Khai báo mt ct 8.3.5.1 Mt ct dm Mt ct trên gi và gia nhp dm thuc dng PSC (Prestressed Concrete – mt ct cho bê tông d ng lc) 1 ngn. Trên toàn b chiu dài, s có hai mt ct chun cn đc đnh ngha là mt ct trên tr (ng vi khi K0) và mt ct  gia nhp ( khi hp long). Các mt ct còn li s đc chng trình tính toán theo quy lut parabol b c hai gia hai mt ct này. Cách nhp các thông s ca các mt ct chun  khi K0 (Suport) và mt ct khi hp long (Span) đc minh ha trên các Hình 8-10 và Hình 8-11. im tham chiu ca mt ct đc ly là đim gia ca th trên (Center-Top) do các phn t dm có mt trên nm trên mt đng thng còn mt di thay đi theo đng cong. Có hai dng mt ct trung gian cho các phn t nm trên cánh T (các phn t có mt ct thay đi) là mt ct Span-Support (thay đi t gia nhp đn tr) và mt ct Support-Span (thay đi t tr đn gia nhp). Các mt ct này đc đnh ngha  dng “Tapered Section” vi kích thc mt ct đu I (Size I) tng ng là kích thc ca mt ct Span và kích thc mt ct đu J (Size J) là kích th c ca mt ct Support (cho ct Span-Support) hay ngc li cho mt ct ct Support-Span. Các kích thc hai đu đc đa vào mt cách đn gin t lnh Size I>Import… hoc Size J>Import… (Hình 8-12). Vic to ra các phn t có mt ct thay đi theo liên tc s đc trình bày chi tit trong mc 8.3.6.2. Hình 8-10 Mt ct đnh tr - khi K0 (Support) Hình 8-11 Mt ct  gia nhp (Span) Hình 8-12 Mt ct thay đi cho các phn t trung gian 8.3.5.2 Mt ct tr Theo thit k, tr có cu to hai thân hình ch nht, kích thc mi thân là 8,1 1,8bh m m×= × . Khong cách tim gia hai thân tr này là 4,2 m. Cách khai báo mt ct tr đc th hin trên Hình 8-13 9 Hình 8-13 Khai báo mt ct tr 8.3.6 Xây dng mô hình kt cu 8.3.6.1 Mô hình hoá dm  đn gin, đ dc dc ca kt cu s đc b qua khi xây dng mô hình kt cu. Do kt cu đi xng nên cách mô hình hoá kt cu là to 1/2 cu và ly đi xng qua tim nhp đ đc toàn b cu. Các phn t dm có th đc to ra mt cách đn gin bng cách s dng lnh Extrude Elements. Các bc chính trong quá trình thc hin nh  sau • To mt nút có to đ bt k, ví d có to đ (0, 0, 0), sau đó, s dng lnh Extrude Elements (menu Model>Element>Extrude…) vi kiu Extrude Type là “Node->Line Element” vi khong cách theo phng x tng ng vi cách chia đt dm là 2@1, 4@4.25, 2@1, 12@4.75, 4, 2@0.9, 2@1.2, 2@0.9, 4, 12@4.75, 1. Quá trình này s sinh ra mt 1/2 chiu dài dm cu bao gm 1 nhp đúc trên đà giáo, các phn đúc hng cng nh các đt hp long. Mt ct c a các phn t đc gán mt cách tm thi bng mt ct Span đã đc đnh ngha  trên (Hình 8-14). • Ly đi xng qua tim nhp đ đc toàn b cu. Lnh đc s dng  đây là Mirror Elements (menu Model>Element>Mirror…) và mt phng đi xng là y-z, đim ly đi xng là x = 150 m. Trong giao din Mirror Elements chn Reverse Element Local đ đm b o các trc đa phng ca các phn t bên trái và bên phi phù hp vi nhau (Hình 8-15). • Gán mt ct dng Support cho các phn t nm trên tr. • Gán mt ct dng Span-Support cho các phn t nm trên các cánh T trái và mt ct Support-Span cho các phn t nm trên các cánh T phi (Hình 8-16). 10 Hình 8-14 To mô hình dm bng phng pháp Extrude Elements Hình 8-15 Ly đi xng đ đc toàn b dm Hình 8-16 Dm sau khi đã đc gán mt ct 8.3.6.2 To mt ct thay đi cho dm đúc hng Các phn t đúc hng trên các cánh T, trong thc t, có mt ct thay đi theo quy lut parabol bc hai t gia nhp đn gi. Tuy nhiên, trong phn trên, tng phn t trên cánh T đã đc gán “tm thi” mt ct dng Span-Support hoc Support-Span vì vy, nhìn tng th, dm có dng “rng ca” nh đc th hin trên Hình 8-16. MIDAS/Civil có kh  nng t đng tính [...]... trình mô hình hoá k t c u là mô hình Hình 8-18 c th hi n trên Hình 8-19 Các thao tác mô hình hoá tr Hình 8-19 Mô hình c u 8.3.7 Mô hình hoá quá trình thi công 8.3.7.1 T ng quan v quá trình thi công Vi c thi công c u, m t cách gi nh, cb t u nh p ph i Trong t ng n a c u, quá trình thi công nh p trái và, sau ó 60 ngày, s thi công c th c hi n hoàn toàn t ng t nhau 13 Nh v y, có th dùng cùng m t s mô t... MIDAS/ Civil L u ý là, ây ch là m t cách xây d ng mô hình Vi c xây d ng m t mô hình ph n ánh úng trình t thi công th c t là hoàn toàn n gi n Nh c i m duy nh t c a mô hình ó là, mô hình có s l ng giai o n thi công l n h n và do ó, c n th i gian phân tích l n h n Phù h p v i quan ni m này, có th th c hi n mô hình hoá quá trình thi công nh sau: Xây d ng mô hình ph n ánh quá trình thi công các b ph n k t... trên mô hình c a MIDAS/ Civil c ng nh cách gán các ph n t c a mô hình cho các nhóm ã c gi i thi u chi ti t trong m c 5.3.6 c a T p 1 Hình 8-22 minh ho các nhóm k t c u c ng nh cách gán các ph n t cho chúng Hình 8-22 8.3.7.4 Nhóm k t c u và cách gán ph n t chúng Thi t l p các nhóm i u ki n biên Nhóm i u ki n biên c thi t l p mô t s thay i i u ki n biên trong quá trình thi công k t c u Nói chung, mô hình. .. kê v t li u”) c a MIDAS/ Civil (menu Tool>Bill of Material) Trong giao di n Bill Of Material ch n dòng u tiên yêu c u MIDAS/ Civil cung c p các thông tin v v t li u ng v i t ng d ng m t c t (Hình 8-30) Hình 8-30 Th ng kê v t li u Ng i dùng d dàng l p ra c quan h gi a kh i l ng v t li u c a m t c t có trong Bill Of Material v i các b ph n k t c u trên mô hình b ng cách yêu c u MIDAS/ Civil th hi n s hi... ó c kích ho t trong mô hình nên tr ng l ng c a chúng các d ng t i tr ng khác c n ph i c b kích ho t Hình 8-25 8.3.7.7 Các t i tr ng trong quá trình thi công công trình Thi t l p các nhóm t i tr ng C ng t ng t nh v i các nhóm khác, các nhóm t i tr ng c nh ngh a trong MIDAS/ Civil mô t s nhóm có tính logic các t i tr ng mô hình hoá quá trình thi công, các nhóm t i tr ng c xác l p mô t s tham gia c ng... cách ng th i M i giai o n c n 12 ngày Mô hình hoá quá trình thi công kh i h p long nh p biên trái và nh p biên ph i Tác d ng t i tr ng th i gian b ng 60 ngày lên các b ph n c a n a bên trái c u ngay tr khi h p long nh p gi a c Mô hình hoá quá trình thi công kh i h p long nh p gi a Các giai o n thi công chính c th hi n trên Hình 8-21 c th hi n trong B ng 8-1 Mô hình các giai o n thi công 14 B ng 8-2... Cách nh ngh a các liên k t này ã c trình bày chi ti t trong m c 5.3.4 c a T p 1 Các liên k t này c tóm t t trong Error! Reference source not found Hình 8-23 minh ho cách mô hình hoá liên k t c ng gi a tr v i d m và Hình 8-24 th hi n v trí các liên k t trong mô hình k t c u B ng 8-5 Các i u ki n biên Liên k t D ng liên k t Ngàm c ng chân tr Supports ALL=0) Liên k t c ng tr -d m G i di ng nh p biên trái... Dz=0, Nút BC_FSMLeft (D-ALL=0, R- u trái c a nh p biên 19 Rx=0, Rz=0) G i di ng nh p biên ph i trái Supports (Dy=0, Dz=0, Rx=0, Rz=0) Nút ph i Hình 8-23 BC_FSMRight Mô hình hoá liên k t tr v i d m Hình 8-24 8.3.7.6 u trái c a nh p biên V trí các liên k t trên mô hình nh ngh a các t i tr ng thi công Có r t nhi u lo i t i tr ng tham gia vào quá trình thi công công trình, tuy nhiên, trong khuôn kh c a ví... gi a Giai o n s d ng, d ki n tác d ng c a co ngót t trong vòng 10.000 ngày bi n Phù h p cách mô hình hoá quá trình thi công ã nêu, các ph n sau ây s trình bày cách xây d ng các nhóm k t c u, nhóm i u ki n biên c ng nh nhóm t i tr ng c n thi t cho vi c xây d ng mô hình 15 Hình 8-20 Trình t thi công c u 16 Hình 8-21 T ch c các giai o n thi công 17 8.3.7.3 Thi t l p các nhóm k t c u Các nhóm k t c u... hoá quá trình xây d ng mô hình c ng nh th i thi công chung cho c hai n a c u s làm cho s gian phân tích k t c u Vi c dùng m t s giai o n thi công trong mô hình ch b ng kho ng m t n a so v i s giai o n thi công th c t S khác nhau v tu i c a các b ph n k t c u hai n a c u s có nh h ng n các c tr ng v t li u Tính ch t này s c xét n b ng cách s d ng t i tr ng “th i gian” c a MIDAS/ Civil L u ý là, ây ch . Support-Span vì vy, nhìn tng th, dm có dng “rng ca” nh đc th hin trên Hình 8-16. MIDAS/ Civil có kh  nng t đng tính 11 toán mt ct thay đi cho tng phn t theo các quy lut. (Linear). • Bm nút lnh Add đ to ra nhóm có mt ct thay đi. Khi này, mt ct dm s đc MIDAS/ Civil tính toán ni suy thay đi theo quy lu t đã đnh (Hình 8-17). • To mt nhóm tng t. Vì vy, các đim đu thân tr s đc to ra bng lnh Translate Nodes (menu Model>Nodes>Translate…)(Copy Mode) các nút giao tng ng ca dm (các nút 23, 27, 65, 69) vi khong cách