Download miễn phí Đồ án Bài toán làm việc đồng thời nền + móng + kết cấu bên trên
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
Chương I. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN ĐỒNG THỜI 5
1.1.Sự cần thiết phải nghiên cứu: 5
1.2.Nghiên cứu bài toán đồng thời: 6
1.3.Sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 để giải quyết vấn đề nền+móng+kết cấu bên trên làm việc đồng thời: 7
Chương II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ KHUNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG THỜI 8
2.1.Mô hình nền: 8
2.1.1.Mô hình nền đàn hồi tuyến tính: 9
2.1.1.1.Mô hình nền Winkler: 10
2.1.1.2.Mô hình nền bán không gian biến dạng tuyến tính: 19
2.1.1.3.Mô hình nền 2 thông số: 21
2.1.1.4.Mô hình nền hỗn hợp: 23
2.1.2.Mô hình nền đàn hồi phi tuyến: 24
2.1.3.Mô hình nền đàn hồi - dẻo lý tưởng: 26
2.1.4.Một số mô hình nền khác: 29
2.1.5.Nhận xét: 29
2.2.Phương pháp phần tử hữu hạn: 30
2.2.1.Khái niệm chung về phương pháp PTHH: 30
2.2.2.Các dạng phần tử: 32
2.2.2.1.Phần tử một chiều 32
2.2.2.2.Phần tử hai chiều: 33
2.2.2.3.Phần tử tiếp xúc: 35
2.2.3.Nguyên tắc chia lưới phần tử: 39
2.2.4.Xác định phạm vi ảnh hưởng: 39
2.3.Các bước giải bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn: 40
2.4.Ứng dụng chương trình sap2000 và plaxis để phân tích bài toán làm việc đồng thời nền+móng+kết cấu bên trên. 41
2.4.1.Ứng dụng chương trình sap2000 để phân tích bài toán làm việc đồng thời nền+móng+kết cấu bên trên: 41
2.4.1.1.Giới thiệu về sap2000: 41
2.4.1.2.Các bước giải trong sap2000: 42
2.4.2.Giới thiệu về chương trình Plaxis: 44
2.4.2.1.Một số đặc tính nổi bật: 45
2.4.2.2.Cấu kiện cơ bản: 45
2.4.2.3.Mô hình nền: 45
2.4.2.4.Áp lực nước lỗ rỗng: 45
2.4.2.5.Phân tích: 46
2.4.2.6.Báo cáo kết quả: 46
2.4.2.7.Giới thiệu mô hình plaxis với móng nông: 46
Chương III.TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÔNG TRÌNH: “TRỤ SỞ NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP HÀ NAM” 48
3.1.Công trình tính toán 48
3.2.Lý do lựa chọn 48
3.3.Mô tả công trình 48
3.4.Số liệu về địa chất công trình 49
3.5.Tính toán theo phương pháp truyền thống 54
3.5.1. Cơ sở tính toán 54
3.5.2. Tính toán tải trọng 54
3.5.3. Sơ đồ kết cấu khung trục 3 trong sap 2000 54
3.5.4. Kết quả tính toán phản lực chân cột 57
3.5.5. Tính biến dạng của móng theo phương pháp cộng lún từng lớp 59
3.6. Tính toán đồng thời bằng phần mềm plaxis theo mô hình
Mohr-Coulomb 64
3.6.1. Tính toán qui đổi hệ khung về dầm móng tương đương 64
3.6.2. Thông số đầu vào theo mô hình Mohr-Coulomb 66
3.7. Tính toán đồng thời bằng sap 2000 70
3.8. So sánh độ lún của công trình từ kết quả tính toán với số liệu quan trắc 78
3.9. So sánh kết quả nội lực một số phần tử theo phương pháp truyền thống và phương pháp đồng thời. 79
Chương IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 822
4.1. Kết luận 822
4.2. Kiến nghị: 822
1.1. Sự cần thiết phải nghiên cứu:
Như ta đã biết phương pháp tính toán phổ biến mà các nhà thiết kế đang sử dụng hiện nay là kết cấu bên trên được tách rời khỏi nền và được tính toán theo các phương pháp cơ học kết cấu. Tải trọng dưới chân cột, chân tường trong tính toán trên là tải trọng tác dụng lên móng, nền. Yếu tố biến dạng không đều của nền có thể kể đến một cách quy ước. Do đó, không phản ánh đúng sự làm việc thực tế của kết cấu công trình.
Nên việc tính toán kết cấu bên trên+móng+nền theo phương pháp hiện đại là cần thiết phải nghiên cứu. Với phương pháp này cả ba bộ phận đồng thời làm việc: Tải trọng truyền từ trên xuống dưới, từ kết cấu trên tới móng, tới nền. Nền là bộ phận cuối cùng tiếp thu tải trọng, biến dạng của nền tác động trở lại kết cấu. Tác dụng tương hỗ này tuỳ từng trường hợp vào độ cứng của ba bộ phận kết cấu công trình, vào tính cố kết của nền....
Hình 1.1. Sơ đồ công trình + móng + nền đất làm việc đồng thời.
1.2. Nghiên cứu bài toán đồng thời:
Kết cấu khung được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng. Đặc biệt trong công trình xây dựng dân dụng ở nước ta hiện nay, kết cấu được sử dụng chủ yếu là kết cấu khung bê tông cốt thép đặt trên móng băng, bè hay móng cọc.
Trước đây, trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng, khi máy tính điện tử chưa phổ biến thì trong việc tính toán kết cấu người ta thường đưa vào rộng rãi các giả thiết nhằm đơn giản hoá cho việc tính toán. Ví dụ, giả thiết về liên kết của kết cấu khung bê tông cốt thép với móng là ngàm cứng (thực tế là liên kết đàn hồi), các giả thiết về mô hình nền (nền là môi trường đàn hồi tuyến tính). Khi tính toán kết cấu khung và móng người ta thường bỏ qua các trình tự đặt tải thực tế nhằm mục đích đơn giản hoá (giảm khối lượng) tính toán. Việc tính toán kết cấu như trên tất nhiên đã không phản ánh sát tình hình làm việc thực tế của kết cấu loại này và kết cấu bên trên của nhà (công trình) cùng với móng là một hệ siêu tĩnh bậc rất cao (từ vài trăm đến hàng nghìn). Hệ này lại đặt trên nền đất có biến dạng nghĩa là liên kết với nền tại vô hạn điểm mà độ cứng của các liên kết lại khác nhau. Như vậy ta có thể hình dung hệ nhà-nền là một hệ kết cấu có bậc siêu tĩnh vô cùng lớn . Để xác định trạng thái ứng suất - biến dạng của một hệ như vậy người ta có thể đi theo hai cách sau:
1. Dùng phương pháp số: phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp phần tử biên, Sai phân ... Trong đó phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng phổ biến nhất. Phương pháp phần tử hữu hạn là rời rạc hoá bài toán, cắt hệ ra thành nhiều phần tử nhỏ. Độ cứng và trạng thái ứng suất-biến dạng của các phần tử xác định được dễ dàng, còn điều kiện liên kết giữa chúng đảm bảo liên tục của hệ. Các chương trình tính toán kết cấu Plaxis, sap2000 được viết cũng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn.
2. Dùng phương pháp giải tích, mô tả sự phân phối nội lực trong hệ kết cấu bên trên theo một quy luật nào đó, mô tả tính biến dạng của nền bằng một mô hình thích hợp, tìm biến dạng-ứng suất của hệ kết cấu bên trên dưới dạng những biểu thức giải tích. Với phương pháp mới thu được kết quả có thể áp dụng trong thực tế thiết kế cho trường hợp bài toán một chiều, giả thiết nhà (công trình) bị uốn theo một phương.
Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính điện tử phương pháp phần tử hữu hạn có hiệu lực rất mạnh mẽ, nó có thể tính toán được những hệ siêu tĩnh hầu như với số bậc siêu tĩnh tuỳ ý. Trong đề tài nghiên cứu này, tác giả sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 để giải quyết vấn đề nền+móng+kết cấu bên trên cùng làm việc .
1.3. Sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 để giải quyết vấn đề nền+móng+kết cấu bên trên làm việc đồng thời:
Việc áp dụng chương trình tính toán kết cấu sap2000 của hãng CSI và Plaxis của Plaxis BV Ltđ ta sẽ giải quyết được bài toán làm việc đồng thời kết cấu công trình với nền, móng và công trình bên trên với sơ đồ tính toán gần sát với sự làm việc thực tế của công trình.
Sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 trên máy tính làm cho công việc trở nên đơn giản đi rất nhiều. Nội dung chủ yếu bài toán làm việc đồng thời theo chương trình Plaxis và Sap2000 bao gồm:
1.3.1. Nghiên cứu các mô hình nền được áp dụng.
1.3.2. Nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn.
1.3.3. Nghiên cứu ứng dụng chương trình sap2000 và plaxis để phân tích bài toán làm việc đồng thời: nền+móng+kết cấu bên trên.
Chương II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ KHUNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG THỜI
2.1. Mô hình nền:
Việc đánh giá phản ứng của nền đất (chuyển vị, ứng suất) dưới tác dụng của tải trọng ngoài là một yếu tố cơ bản cần xác định trong bài toán tương tác đất -kết cấu. Mối quan hệ ứng suất-biến dạng là mô tả toán học về các phản ứng cơ học của đất. Nhờ đó, ít nhất về mặt lý thuyết ta có thể xác định ứng suất-biến dạng trong nền tại bất kỳ thời điểm nào dưới tác dụng của tải trọng đã cho.
Do sự khác nhau của đất và các điều kiện của đất có thể gặp thường xuyên trong thiết kế, nên việc phát triển một mối quan hệ ứng suất-biến dạng chung cho mọi loại đất nền là quá khó khăn và phức tạp, nhất là trong bài toán thực hành. Mô hình nền chính là sự lý tưởng hoá nền đất, trong đó chấp nhận một số giả thiết và chỉ xét đến một số khía cạnh nào đó trong phản ứng cơ học của nền đất. Hai lý thuyết cơ bản thường được dùng để lý tưởng hoá phản ứng cơ học của nền đất là lý thuyết đàn hồi và lý thuyết dẻo.
Như ta biết, việc lý tưởng hoá không phải là sự mô tả chính xác mọi đặc tính vật lý của nền. Điều đáng nói ở đây là các mô hình nền đưa ra các mô tả hữu dụng về một vài phản ứng của đất trong điều kiện làm việc nào đó, làm giảm bớt mức độ phức tạp của nhiều bài toán trong cơ học đất.
Mô hình nền có thể phân loại theo 4 loại sau:
1. Đàn hồi tuyến tính.
2. Đàn hồi phi tuyến.
3. Đàn hồi-dẻo lý tưởng.
4. Đàn hồi-dẻo-nhớt.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nghiên cứu sự làm việc đồng thời giữa cọc và nền đất của móng cọc chịu tải trọng ngang
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
Chương I. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN ĐỒNG THỜI 5
1.1.Sự cần thiết phải nghiên cứu: 5
1.2.Nghiên cứu bài toán đồng thời: 6
1.3.Sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 để giải quyết vấn đề nền+móng+kết cấu bên trên làm việc đồng thời: 7
Chương II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ KHUNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG THỜI 8
2.1.Mô hình nền: 8
2.1.1.Mô hình nền đàn hồi tuyến tính: 9
2.1.1.1.Mô hình nền Winkler: 10
2.1.1.2.Mô hình nền bán không gian biến dạng tuyến tính: 19
2.1.1.3.Mô hình nền 2 thông số: 21
2.1.1.4.Mô hình nền hỗn hợp: 23
2.1.2.Mô hình nền đàn hồi phi tuyến: 24
2.1.3.Mô hình nền đàn hồi - dẻo lý tưởng: 26
2.1.4.Một số mô hình nền khác: 29
2.1.5.Nhận xét: 29
2.2.Phương pháp phần tử hữu hạn: 30
2.2.1.Khái niệm chung về phương pháp PTHH: 30
2.2.2.Các dạng phần tử: 32
2.2.2.1.Phần tử một chiều 32
2.2.2.2.Phần tử hai chiều: 33
2.2.2.3.Phần tử tiếp xúc: 35
2.2.3.Nguyên tắc chia lưới phần tử: 39
2.2.4.Xác định phạm vi ảnh hưởng: 39
2.3.Các bước giải bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn: 40
2.4.Ứng dụng chương trình sap2000 và plaxis để phân tích bài toán làm việc đồng thời nền+móng+kết cấu bên trên. 41
2.4.1.Ứng dụng chương trình sap2000 để phân tích bài toán làm việc đồng thời nền+móng+kết cấu bên trên: 41
2.4.1.1.Giới thiệu về sap2000: 41
2.4.1.2.Các bước giải trong sap2000: 42
2.4.2.Giới thiệu về chương trình Plaxis: 44
2.4.2.1.Một số đặc tính nổi bật: 45
2.4.2.2.Cấu kiện cơ bản: 45
2.4.2.3.Mô hình nền: 45
2.4.2.4.Áp lực nước lỗ rỗng: 45
2.4.2.5.Phân tích: 46
2.4.2.6.Báo cáo kết quả: 46
2.4.2.7.Giới thiệu mô hình plaxis với móng nông: 46
Chương III.TÍNH TOÁN CỤ THỂ CÔNG TRÌNH: “TRỤ SỞ NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP HÀ NAM” 48
3.1.Công trình tính toán 48
3.2.Lý do lựa chọn 48
3.3.Mô tả công trình 48
3.4.Số liệu về địa chất công trình 49
3.5.Tính toán theo phương pháp truyền thống 54
3.5.1. Cơ sở tính toán 54
3.5.2. Tính toán tải trọng 54
3.5.3. Sơ đồ kết cấu khung trục 3 trong sap 2000 54
3.5.4. Kết quả tính toán phản lực chân cột 57
3.5.5. Tính biến dạng của móng theo phương pháp cộng lún từng lớp 59
3.6. Tính toán đồng thời bằng phần mềm plaxis theo mô hình
Mohr-Coulomb 64
3.6.1. Tính toán qui đổi hệ khung về dầm móng tương đương 64
3.6.2. Thông số đầu vào theo mô hình Mohr-Coulomb 66
3.7. Tính toán đồng thời bằng sap 2000 70
3.8. So sánh độ lún của công trình từ kết quả tính toán với số liệu quan trắc 78
3.9. So sánh kết quả nội lực một số phần tử theo phương pháp truyền thống và phương pháp đồng thời. 79
Chương IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 822
4.1. Kết luận 822
4.2. Kiến nghị: 822
1.1. Sự cần thiết phải nghiên cứu:
Như ta đã biết phương pháp tính toán phổ biến mà các nhà thiết kế đang sử dụng hiện nay là kết cấu bên trên được tách rời khỏi nền và được tính toán theo các phương pháp cơ học kết cấu. Tải trọng dưới chân cột, chân tường trong tính toán trên là tải trọng tác dụng lên móng, nền. Yếu tố biến dạng không đều của nền có thể kể đến một cách quy ước. Do đó, không phản ánh đúng sự làm việc thực tế của kết cấu công trình.
Nên việc tính toán kết cấu bên trên+móng+nền theo phương pháp hiện đại là cần thiết phải nghiên cứu. Với phương pháp này cả ba bộ phận đồng thời làm việc: Tải trọng truyền từ trên xuống dưới, từ kết cấu trên tới móng, tới nền. Nền là bộ phận cuối cùng tiếp thu tải trọng, biến dạng của nền tác động trở lại kết cấu. Tác dụng tương hỗ này tuỳ từng trường hợp vào độ cứng của ba bộ phận kết cấu công trình, vào tính cố kết của nền....
Hình 1.1. Sơ đồ công trình + móng + nền đất làm việc đồng thời.
1.2. Nghiên cứu bài toán đồng thời:
Kết cấu khung được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng. Đặc biệt trong công trình xây dựng dân dụng ở nước ta hiện nay, kết cấu được sử dụng chủ yếu là kết cấu khung bê tông cốt thép đặt trên móng băng, bè hay móng cọc.
Trước đây, trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng, khi máy tính điện tử chưa phổ biến thì trong việc tính toán kết cấu người ta thường đưa vào rộng rãi các giả thiết nhằm đơn giản hoá cho việc tính toán. Ví dụ, giả thiết về liên kết của kết cấu khung bê tông cốt thép với móng là ngàm cứng (thực tế là liên kết đàn hồi), các giả thiết về mô hình nền (nền là môi trường đàn hồi tuyến tính). Khi tính toán kết cấu khung và móng người ta thường bỏ qua các trình tự đặt tải thực tế nhằm mục đích đơn giản hoá (giảm khối lượng) tính toán. Việc tính toán kết cấu như trên tất nhiên đã không phản ánh sát tình hình làm việc thực tế của kết cấu loại này và kết cấu bên trên của nhà (công trình) cùng với móng là một hệ siêu tĩnh bậc rất cao (từ vài trăm đến hàng nghìn). Hệ này lại đặt trên nền đất có biến dạng nghĩa là liên kết với nền tại vô hạn điểm mà độ cứng của các liên kết lại khác nhau. Như vậy ta có thể hình dung hệ nhà-nền là một hệ kết cấu có bậc siêu tĩnh vô cùng lớn . Để xác định trạng thái ứng suất - biến dạng của một hệ như vậy người ta có thể đi theo hai cách sau:
1. Dùng phương pháp số: phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp phần tử biên, Sai phân ... Trong đó phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng phổ biến nhất. Phương pháp phần tử hữu hạn là rời rạc hoá bài toán, cắt hệ ra thành nhiều phần tử nhỏ. Độ cứng và trạng thái ứng suất-biến dạng của các phần tử xác định được dễ dàng, còn điều kiện liên kết giữa chúng đảm bảo liên tục của hệ. Các chương trình tính toán kết cấu Plaxis, sap2000 được viết cũng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn.
2. Dùng phương pháp giải tích, mô tả sự phân phối nội lực trong hệ kết cấu bên trên theo một quy luật nào đó, mô tả tính biến dạng của nền bằng một mô hình thích hợp, tìm biến dạng-ứng suất của hệ kết cấu bên trên dưới dạng những biểu thức giải tích. Với phương pháp mới thu được kết quả có thể áp dụng trong thực tế thiết kế cho trường hợp bài toán một chiều, giả thiết nhà (công trình) bị uốn theo một phương.
Ngày nay với sự trợ giúp của máy tính điện tử phương pháp phần tử hữu hạn có hiệu lực rất mạnh mẽ, nó có thể tính toán được những hệ siêu tĩnh hầu như với số bậc siêu tĩnh tuỳ ý. Trong đề tài nghiên cứu này, tác giả sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 để giải quyết vấn đề nền+móng+kết cấu bên trên cùng làm việc .
1.3. Sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 để giải quyết vấn đề nền+móng+kết cấu bên trên làm việc đồng thời:
Việc áp dụng chương trình tính toán kết cấu sap2000 của hãng CSI và Plaxis của Plaxis BV Ltđ ta sẽ giải quyết được bài toán làm việc đồng thời kết cấu công trình với nền, móng và công trình bên trên với sơ đồ tính toán gần sát với sự làm việc thực tế của công trình.
Sử dụng chương trình Plaxis và Sap2000 trên máy tính làm cho công việc trở nên đơn giản đi rất nhiều. Nội dung chủ yếu bài toán làm việc đồng thời theo chương trình Plaxis và Sap2000 bao gồm:
1.3.1. Nghiên cứu các mô hình nền được áp dụng.
1.3.2. Nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn.
1.3.3. Nghiên cứu ứng dụng chương trình sap2000 và plaxis để phân tích bài toán làm việc đồng thời: nền+móng+kết cấu bên trên.
Chương II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU NHÀ KHUNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG THỜI
2.1. Mô hình nền:
Việc đánh giá phản ứng của nền đất (chuyển vị, ứng suất) dưới tác dụng của tải trọng ngoài là một yếu tố cơ bản cần xác định trong bài toán tương tác đất -kết cấu. Mối quan hệ ứng suất-biến dạng là mô tả toán học về các phản ứng cơ học của đất. Nhờ đó, ít nhất về mặt lý thuyết ta có thể xác định ứng suất-biến dạng trong nền tại bất kỳ thời điểm nào dưới tác dụng của tải trọng đã cho.
Do sự khác nhau của đất và các điều kiện của đất có thể gặp thường xuyên trong thiết kế, nên việc phát triển một mối quan hệ ứng suất-biến dạng chung cho mọi loại đất nền là quá khó khăn và phức tạp, nhất là trong bài toán thực hành. Mô hình nền chính là sự lý tưởng hoá nền đất, trong đó chấp nhận một số giả thiết và chỉ xét đến một số khía cạnh nào đó trong phản ứng cơ học của nền đất. Hai lý thuyết cơ bản thường được dùng để lý tưởng hoá phản ứng cơ học của nền đất là lý thuyết đàn hồi và lý thuyết dẻo.
Như ta biết, việc lý tưởng hoá không phải là sự mô tả chính xác mọi đặc tính vật lý của nền. Điều đáng nói ở đây là các mô hình nền đưa ra các mô tả hữu dụng về một vài phản ứng của đất trong điều kiện làm việc nào đó, làm giảm bớt mức độ phức tạp của nhiều bài toán trong cơ học đất.
Mô hình nền có thể phân loại theo 4 loại sau:
1. Đàn hồi tuyến tính.
2. Đàn hồi phi tuyến.
3. Đàn hồi-dẻo lý tưởng.
4. Đàn hồi-dẻo-nhớt.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Nghiên cứu sự làm việc đồng thời giữa cọc và nền đất của móng cọc chịu tải trọng ngang