PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ THIẾT KẾ CỦA CỐNG
MỤC LỤC
Tóm Tắt....................................................................................................... 1
Thông số kỹ thuật phân tích mẫu và phần chung........................................2
Tiêu chuẩn mặt cắt ngang...............................................................................2
Tính chất vật liệu............................................................................................2
Tải trọng........................................................................................................3
Giải thích cấu hình nhiệm vụ.......................................................................4
Đầu vào theo phương dọc...............................................................................6
Đầu vào theo phương ngang...........................................................................8
Tải trọng........................................................................................................9
Mô hình hóa.............................................................................................. 11
Tĩnh tải.........................................................................................................11
Áp lực đất.....................................................................................................12
Co ngót........................................................................................................13
Tải trực tiếp..................................................................................................14
Xếp tải..........................................................................................................15
Tổ hợp tải trọng............................................................................................15
Phân tích kết cấu....................................................................................... 16
Kết quả phân tích...................................................................................... 17
Kiểm tra lực dọc ...........................................................................................17
Kiểm tra mômen...........................................................................................18
Kiểm tra lực cắt ngang..................................................................................19
Giải thích cấu hình nhiệm vụ.....................................................................21
Theo phương dọc..........................................................................................22
Theo phương ngang......................................................................................23
Tải trọng.......................................................................................................24
Kiểm tra đầu vào của tải................................................................................26
Phân tích kết cấu....................................................................................... 27
Kết quả phân tích...................................................................................... 27
Thiết kế..................................................................................................... 28

2.2. Kích thước mặt cắt ngang:

Hình 1: Mặt cắt ngang cống
2.3. Tính chất vật liệu:
- Cường độ bêtông: fck = 270 kg/cm2
- Cường độ cốt thép: fy = 4000 kg/cm2
- Dung trọng của bêtông: Wc = 2.50 t/m3


- Dung trọng của nhựa đường: Wa = 2.30 t/m3
- Dung trọng của đất: Ws = 2.00 t/m3
2.4. Tải trọng:
- Tĩnh tải:
+ Trọng lượng bản thân: Chương trình tự khai báo trọng lượng bản thân
+ Tải trọng lợp BTN:
0.08 x 2.30 = 0.184 (T/m2)
+ Tải trọng lợp đất đắp trên cống:
4.92 x 2.00 = 9.84 (T/m2)
- Áp lực đất:
+ Hệ số áp lực đất: k0 = 1 – sinØ = 0.500 (Góc ma sát trong của đất 30o)
q0 = 0.500x(2.3x0.08 + 2.0x4.92 + 2.0x0.2) = 5.212 (T/m2)
q1 = 5.212 + 0.50x2.0x(0.20+2.50+0.20) = 8.112 (T/m2)
- Co ngót: (Shrinkage)
+ Co ngót: εsh = 15x10-5
+ Nhiệt độ: ΔT = -15oC
- Tải trọng trực tiếp: “Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu” Lực xung kích chương trình tự động
nhập
+ Tải trọng tác dụng lên bản cống:
WL = 1.500 (T/m2) (Lớp đất đắp trên cống 5.0m)
+ Tải trọng tác dụng lên thành cống:

4. 3D-BOX CULVERT WIZARD:
Sử dụng mô hình cống 2 cửa trong Box Culvert Wizard của Midas/Civil. Mô hình cống hộp
trong Box Culvert Wizard được khai báo trong 3 tab phương dọc, ngang và tải trọng
(Longitudinal, Transverse, Load)
4.1. Khai báo đầu vào theo phương dọc:
Box Culvert Wizard Longitudinal: Khai báo vật liệu theo phương dọc, nhịp, diện tích (θ), bề
dày, điều kiện biên và các chi tiết kỹ thuật cho cống để mô hình.
Có 4 loại kết cấu trong hộp thoại Box Culvert Wizard:
+ Nomal: Loại bình thường
+ Underground: Công trình ngầm
+ Pi Type: Loại khung cứng
+ Box Culvert: Cống hộp
Model / Structure Wizard / Box Culvert Bridge
Longitudinal Tab
Structure Type > 3-Dimnesional
Type of Bridge > Box Culvert
Material > 1:C270 ;
Size of Plate Element (0.5)
Span ([email protected])
;
Wingwall(on) > (0.3)
Dimensions
t1 (0.4) ; t2 (0.3) ; t3 (0.35) ; t4 (0.4) ; a1 (0.2)
a2 (0.2) ; a3 (0.2) ; a4 (0.2) ; b1 (0.2) ; b2 (0.2) ; b3 (0.2)
b4 (3) ; b5 (0.2) ; b6 (0.2) ; h1 (3.3) ; h2 (5) ; h3 (1)

Hình 4: Nhập dữ liệu theo phương dọc


4.2. Khai báo đầu vào theo phương ngang:

(Nước ngầm)
Underground Water (off)
(Hoạt tải)
Live Load (on) : Grade of Bridge> 1st (on) ; Eccentricity > left (on)
(Co ngót, hs nhiệt) Shrinkage Strain (on) (0.00015 ) ; Thermal Coefficient (1e-5) ↵
Ghi chú: + Hệ số tải trọng được tính theo tiêu chuẩn thiết kế cầu (chương trình tự động
tính)
+ Không xét đến mực nước ngầm
+ Co ngót do nhiệt độ để các phần tử Element Temperature Load

Hình 6: Nhập dữ liệu đầu vào tải trọng


Khai báo đã hoàn tất, nhấn vào nút
để thoát.Đối với thông tin về mô hình
phân tích có thể được kiểm tra ở menu dạng cây bên phải màn hình. Kiểm tra điều kiện biên và
mô hình. Dùng chức năng WindowZoom
và ZoomFit
để quan sát mở rộng mô hình.
Point Grid (off) ;
Node Snap (on) ;

Point Grid Snap (off) ;

Line Grid Snap (off)

Element Snap (on)

Display
Boundary tab

các phần tử Temperatur co ngót tự động.
Display
Load tab
Load Case > Earth Pressure Load (off)
Shinkage Load (on)
Element Temperature (on) ↵


Hình 10: Quan sát lực co ngót
5.4. Hoạt Tải:
Nhập vào mô hình phân tích để xác định tải trực tiếp.
Display
Load tab
Load Case > Shinkage Load (off)
Live Load (on)
Pressure Load (on) ↵


Hình 11: Hoạt Tải
5.4. Khai báo các loại tải trọng:
Tab tải trọng (Load) của đầu vào tự động khai báo các loại tải trọng.
Kiểm tra các điều kiện tải trọng của mô hình phân tích.
Load / Static Load Cases

Hình 12: Tự động khái báo các loại tải trọng


5.5. Tổ hợp tải trọng:
Chương trình tự động tổ hợp các tải trọng thành phần theo tiêu chuẩn thiết kế cầu.
Results / Combinations

7.3. Các thành phần lực cắt:
Named Plane. Kiểm tra lực cắt tối đa, tối thiểu tại các mặt cắt ngang B.M.D và S.F.D.
Main Menu/Model >
Named plane
Named plane (Mặt ngoài 1) ; Plane Type (X-Z Plane)
Y position (0) ; Tolerence (0.001)
Operation >
Named plane (Trung tâm) ; Plane Type (X-Z Plane)
Y position (7.5) ; Tolerence (0.001)
Operation >
Named plane (Mặt ngoài 2) ; Plane Type (X-Z Plane)
Y position (15) ; Tolerence (0.001)
Operation >

;


Hình 16: Hộp thoại các vị trí kiểm tra
Named Plane. Xác định mặt cắt ngang. Chức năng phần Namedplane xác định để kiểm tra
đối với B.M.D và S.F.D.
Result / Forces /
Plate Forces / Moments
Load Cases / Combinations> CB: LCB15-Factored
Components> Mxx
Type of Display > Contour (on) ; Legend (on)
Cutting Diagram
Plate Cutting Diagram Mode> Cutting Plane (on)
Named Planes for Cutting > vị trí 2 (on) ; trung tâm (on) ; vị trí 1 (on)
Plate Cutting Plane Detail > On cutting plane surface (on)
Draw continuous lines (on)

Type of Bridge > Box Culvert
Material > 1:C270
Span ([email protected]) ;
Dimensions
t1 (0.4) ; t2 (0.3) ; t3 (0.35) ; t4 (0.4) ; a1 (0.2)
a2 (0.2) ; a3 (0.2) ; a4 (0.2) ; b1 (0.2) ; b2 (0.2)
b4 (3) ; b5 (0.2) ; b6 (0.2) ; h1 (3.3) ; h2 (5)


Hình 19: Hộp thoại khai báo kích thước theo phương dọc
8.2. Kích thước đầu vào theo phương ngang (Transverse):
Nhập kích thước của mặt cắt ngang. Dữ liệu đầu vào của áp lực đất trên một đơn vị chiều
rộng chuyển đổi.
Transverse tab
Type >
Size of Plate Element (1)
b5 (15)
Supports of Culvert
Spring Type > General (on)
Modulus of Subgrade Reaction (1974)
Length of Elastic Link (0.5)


Hình 20: Dữ liệu đầu vào theo phương ngang
8.3. Khai báo Tải trọng (Load):
Loads tab
(DC: TT bản thân)
Self Weight (on)
(DW1: BTN, vỉa hè) Pavement (on) > Weight Density (2.3) ; Thickness (0.08)
(DW2: đất)

Zoom fit ;

hidden (on)

để quan sát mở rộng mô hình.
Line Grid Snap (off)


Hình 22: Phân tích mô hình hoàn chỉnh
8.4. Kiểm tra đầu vào của tải trọng:
Các trường hợp tĩnh tải (Static Load Case): Tĩnh tải, áp lực đất, co ngót (chương trình tự
động tính toán). Thông qua tính toán tải trọng theo 3 phương, để kiểm tra tải trọng trên Model
View. View > Display Load tab để xem các trường hợp tải trọng.
Các trường hợp tải trọng (Static Load Case) được tự động nhập như sau:
Static Load Case
Dead Load
Earth Pressure
Shrinkage
Live Load

Load Type
Self Weight
Pressure Load
Pressure Load
Element Temperature
Pressure Load


Hình 23: Kiểm tra đầu vào của tải trọng
9. PHÂN TÍCH KẾT CẤU:

Xác định cường độ chịu
lực

Kết luận
Nhập kích thước của các mặt
cắt cống
Xác định kích thước MCN và
xác định cường độ chịu lực

Một số tính năng thiết kế được sử dụng sau đây:
+ Thông số thiết kế đầu vào
+ Thiết kế các thành phần
+ Kết quả đầu vào, xác minh thông tin thiết kế, khẳng định và củng cố
+ Kiểm tra khả năng chịu lực
11.1. Định nghĩa các biến thiết kế:


MIDAS/CIVIL áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông của bê tông Viện Hàn Quốc
(KCIUSD99) để áp dụng các thiết kế và sức mạnh của mặt cắt ngang của các xác nhận yếu tố
chung.
Design / General Design Parameter / Definition of Frame
Definition of Frame > X-Direction of Frame> Unbraced I Sawy
Definition of Frame > Y-Direction of Frame> Unbraced I Sawy ↵
Design / Concrete Design Parameter / Design Code
Design Code > KCI-USD99 ↵
Design / Concrete Design Parameter / Strength Reduction Factor
For Flexure (Phi_B) (0.85)
For Axial Tension (Phi_T) (0.85)
For Axial Compression, and Axial Compression and Bending : (0.7)
For Shear (Phi_V) : (0.8) ↵