Sử dụng MIDAS/Civil 7.3.0 để thiết kế trụ siêu tĩnh

Dear all,

Hiện nay, việc thiết kế mố và trụ cầu thường sử dụng nhiều bảng tính excel lập sẵn, chúng được sử dụng nhiều lần mặc dù trong đó còn nhiều sai sót, thiếu chính xác (nhất là các tổ hợp tải trọng) mà nhiều kỹ sư không thể kiểm soát hết được. Hơn nữa, những bảng excel lập sẵn này sẽ không thể tính toán được nếu như kết cấu trụ là dạng siêu tĩnh (dạng cột, nhiều thân, ...). Đặc biệt là việc xếp tải trọng xe HL93 và thành lập các tổ hợp tải trọng để tính nội lực kết cấu. Để giải quyết những bất cập và khó khăn trên, tôi xin giới thiệu phương pháp sử dụng MIDAS/CIVIL để khắc phục vấn đề nêu trên:

Hình 1 - Trụ có 3 thân tròn

1. Liên kết giữa các kết cấu
Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm:
- Liên kết cọc và đất nền (k1);
- Liên kết giữa cọc và bệ (k2);
- Liên kết giữa bệ, thân và xà mũ (k3);
- Liên kết giữa xà mũ trụ, gối cầu và dầm (k4).
Trong những liên kết này, liên kết k4 được phân tích nhiều nhất, còn những liên kết khác đã
quen thuộc trong những bài phân tích kết cấu thông thường.
2. Mô hình hóa kết cấu
Các bạn mô hình hóa 2 nhịp liền kề của trụ cần tính toán, như sau:

Hình 2 - Mô hình hóa không gian 2 nhịp của trụ cần tính

Như đã nói ở mục 1.1, việc thực hiện mô hình hóa bạn sẽ gặp khó khăn trong việc "gắn" liên kết trụ và dầm. Điều này được giải quyết như sau:
- Xác định trọng lượng gối cầu (chỉ để tính dead weight);
- Xác định độ cứng của gối cầu theo các phương đường: X, Y, Z và Rz ;
Sau khi tính được các giá trị này thì bạn điền các thông số vào bảng General link properties như sau:
Liên kết giữa dầm và gối (xà mũ) được nối bằng 2 node với đặc tính là liên kết General link vừa khai báo xong. Nếu kết cấu nhịp có n dầm thì mỗi đầu dầm phải gắn 1 liên kết với xà mũ, tổng cộng là 2n liên kết.
Lưu ý: Liên kết này (General link properties) và elastic link là kết quả giống nhau. Nhưng Elastic link không tính khối lượng gối cầu.
3. Kết quả phân tích
Sau khi hoàn tất mô hình hóa kết cấu và gán các loại tải trọng, cần lưu ý các tải trọng nên được định nghĩa theo đúng như MIDAS/CIVIL đã lập sẵn (DC, DW, EQ,...). Điều này sẽ giúp bạn rất nhiều trong việc thực hiện các tổ hợp tải trọng theo đúng qui trình 22 TCN 272 -05.
4. Kết luận
Trên đây là những hướng dẫn cơ bản nhất về việc thiết kế kết cấu trụ cầu bằng cách sử dụng MIDAS/CIVIL theo mô hình không gian có xét đến kết cấu nhịp, kết quả tính toán đã được kiểm tra với công trình thực tế. Để sử dụng hiệu quả nhất thì cần phải tìm hiểu nhiều hơn nữa để đảm bảo kết cấu làm việc gần đúng với thực tế nhất. Chúc các bạn thành công!

Lê Phước China