Đồ án Nghiên cứu, dùng tin học tính toán móng nông dạng dầm đơn hoặc băng giao nhau trên nền đàn hồi ( Theo mô hình nền Winkler )

PHẦN I 7

CHUYÊN MÔN XÂY DỰNG 7

CHƯƠNG I 7

TỔNG QUAN VỀ MÓNG NÔNG 7

I. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CÔNG TÁC NỀN MÓNG 7

1. Lịch sử phát triển 7

2. Vai trò và nhiệm vụ của nền móng : 9

3. Phân loại móng nông và phạm vi áp dụng 9

II. CÁC TRÌNH TỰ THIẾT KẾ NỀN MÓNG 15

1. Các tài liệu để thiết kế nền móng 15

2. Các bước tính toán thiết kết 16

CHƯƠNG II 22

LÝ THYẾT TÍNH TOÁN KẾT CẤU 22

TRÊN NỀN ĐÀN HỒI 22

I. SƠ LƯỢC VỀ MÔ HÌNH NỀN 22

II. TÍNH TOÁN MÓNG DẦM THEO MÔ HÌNH NỀN BIẾN DẠNG CỤC BỘ ( MÔ HÌNH WINKLER ) 25

1. Phương trình vi phân cơ bản 25

2. Tính toán móng dầm dài 26

3. Tính toán móng dầm ngắn 32

4. Tính toán móng băng giao nhau: 36

5. Ví dụ tính toán cụ thể 37

III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI CẦN GIẢI QUYẾT 40

PHẦN II 42

TIN HỌC 42

CHƯƠNG I 42

TỔNG QUAN 42

I. ĐẶT VẤN ĐỀ 42

I. CÁC PHẦN MỀM TƯƠNG TỰ HOẶC LIÊN QUAN 43

1. Phần mềm MBW 43

2. Sap 2000 43

III. GIỚI HẠN NỘI DUNG THỰC HIỆN CỦA ĐỒ ÁN 44

1. Các vấn đề tồn tại cần giải quyết 44

2. Nội dung của đồ án 44

CHƯƠNG II 45

THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 45

I. GIỚI THIỆU VỀ UML 45

II. PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH BẰNG UML 46

1. Biểu đồ ngữ cảnh 46

2. Biểu đồ Use Case 48

3. Biểu đồ lớp ( Class Diagram ) 50

4. Biểu đồ tuần tự 52

5. Biểu đồ cộng tác 56

6. Biểu đồ trạng thái 59

7. Biểu đồ hoạt động 59

III. THIẾT KẾ GIAO DIỆN 61

1. Giao diện chính 61

2. Giao diện nhập dữ liệu vào 62

3. Giao diện tính toán : 68

4. Giao diện cho dữ liệu ra 69

CHƯƠNG III 76

CỞ SỞ LÝ THYẾT TÍNH TOÁN 76

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 76

II. GIỚI THIỆU VỀ SAP 2000 77

III. GIẢI BÀI TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 79

IV. THIẾT KẾ TIẾT DIỆN, TÍNH TOÁN CỐT THÉP 80

1. Theo phương ngang : 81

2. Theo phương dọc 82

V. NGUỒN TÀI LIỆU 83

CHƯƠNG IV 84

THUẬT TOÁN CỦA CHƯƠNG TRÌNH 84

I. THUẬT TOÁN TỔNG THỂ 85

II. THUẬT TOÁN CHI TIẾT 86

1. Quá trình phân tích nội lực 86

2. Tính lún một phân tố coi kích thước móng bằng chiều dài phần tử được chọn: 87

3. Tính nội lực của dầm để thiết kế cốt thép: 88

4. Thủ tục tính cốt thép cho các dầm dọc và dầm ngang móng : 89

CHƯƠNG V 91

I. CƠ SỞ CHỌN NGÔN NGỮ, PHƯƠNG THỨC LẬP TRÌNH 91

II. CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA CHƯƠNG TRÌNH 92

1. Dữ liệu vào 92

3. Dữ liệu phục vụ quá trình tính toán: 98

III. MÔ TẢ CÁC MODULE 99

1. Module “ ModuleXulyTep” 100

2. Module “ModuleSolieu” 100

3. Module “ModuleTinhmong” 101

4. Module “ModuleDohoa” 102

5. Các module khác: 102

IV. CÁC KỸ THUẬT TIN HỌC MỚI ĐƯỢC SỬ DỤNG: 102

1. Dùng phần mềm Sap2000 v.7.40 làm công cụ hỗ trợ tính toán: 102

2. Tạo tệp kích hoạt Sap: 103

3. Kỹ thuật sử dụng VSFlexGrid : 104

4. Các kỹ thuật Việt hoá giao diện: 105

CHƯƠNG VI 108

I. HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT 108

II. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 110

1. Trình tự giải 1 bài toán : 110

2. Hướng dẫn nhập dữ liệu vào: 110

3. Hướng dẫn phân tích tính toán : 113

4. Hướng dẫn sử dụng xem kết quả 113

III. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TRONG KHI CHẠY CHƯƠNG TRÌNH 115

III. SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VỚI PHẦN MỀM TƯƠNG TỰ 115

CHƯƠNG VII 117

ĐÁNH GIÁ NỘI DUNG THỰC HIỆN 117

I. TỰ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN 117

1. Ưu điểm: 117

2. Hạn chế của chương trình: 117

II. TÍNH HỌC THUẬT VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA THỰC TẾ 118

III. KHẢ NĂNG BẢO TRÌ VÀ PHÁT TRIỂN 118

1. Khả năng bảo trì : 118

2. Hướng phát triển : 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO 119

I. PHẦN CHUYÊN MÔN XÂY DỰNG: 119

II. PHẦN CHUYÊN MÔN TIN HỌC: 119

 

 

doc120 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 04/12/2013 | Lượt xem: 2382 | Lượt tải: 21download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Nghiên cứu, dùng tin học tính toán móng nông dạng dầm đơn hoặc băng giao nhau trên nền đàn hồi ( Theo mô hình nền Winkler ), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
thiết cho việc giải quyết bài toán. Hệ thống yêu cầu nhập dữ liệu để thực hiện quá trình tính toán buộc người dùng phải nhập đầy đủ dữ liệu. Công việc tính toán sẽ được thực hiện nếu người dùng có yêu cầu phân tích kết quả (phân tích nội lực). Sau khi nhận lệnh, hệ thống sẽ làm nhiệm vụ tính toán theo thuật toán đã được lập trình sẵn trong hệ thống và hiển thị kết quả tìm được theo yêu cầu cụ thể của người dùng. Một thực tế là thông thường người làm kết cấu lại không phải là người viết lên chương trình tính toán này nên nếu những người dùng lần đầu tiên tiếp xúc với chương trình hoặc sử dụng chương trình chưa thành thạo thì người dùng cần có hướng dẫn sử dụng chương trình để tránh khỏi những thao tác dẫn đến sai kết quả. Việc tính toán kết cấu mà cho kết quả sai thì dẫn đến hậu quả rất lớn. Do vậy, người dùng sẽ có yêu cầu trợ giúp đòi hỏi hệ thống đáp ứng yêu cầu của mình. Căn cứ vào vấn đề mà người dùng đòi hỏi trợ giúp, hệ thống sẽ hiển thị sự trợ giúp tới người dùng. 2. Biểu đồ Use Case Use case cung cấp một bức tranh toàn cảnh về những gì đang xảy ra trong hệ thống hiện tại hoặc những gì sẽ xảy ra trong hệ thống mới. Biểu đồ Use Case (use case diagram) rất đơn giản với rất ít ký hiệu. Đây là một phương tiện giao tiếp hữu hiệu với người dùng về hệ thống. Về những gì hệ thống được dự định sẽ làm. Biểu đồ Use Case đưa ra các Use Case (tình huống sử dụng), các actor (tác nhân) và các association (quan hệ kết hợp giữa chúng). Use Case biểu diễn chuỗi hành động mà hệ thống thực hiện, actor biểu diễn người hoặc hệ thống khác tương tác với hệ thống đang được mô hình hoá. Use case mô tả một chuỗi các hành động mà hệ thống sẽ thực hiện để đạt được kết quả có ý nghĩa đối với một tác nhân. Hình vẽ dưới đây là biểu đồ Use Case cho thấy các chức năng chính của hệ thống cần xây dựng (H 2.2) Hình 2.2: Biểu đồ Use Case của hệ thống - Nhập dữ liệu bài toán : Người dùng nhập tất cả các dữ liệu của bài toán. Ví dụ : Nhập sơ đồ mặt bằng, nhập số liệu địa chất và tải trọng, nhập vật liệu và tiết diện móng, nhập hệ số nền đất,… - Chạy Sap2000 : Sau khi nhập số liệu mặt bằng, tải trọng, vật liệu, tiết diện cho Sap 2000. Gán liên kết Restrain tại một nút theo phương x, y ( theo phương z chỉ có spring ). Sau đó chạy Sap2000 tìm ra nội lực trong móng. - Tính toán : Tìm được nội lực và độ lún của nền đất từ đó hệ thống kiểm tra các trạng thái giới hạn và tính toán cốt thép theo yêu cầu. - Hiển thị dữ liệu : Hệ thống phải hiển thị dữ liệu đúng như người dùng yêu cầu , xuất sang file *dfx, in ra bản báo cáo, … - Hiển thị trợ giúp : Yêu cầu hệ thống phải hiển thị đầy đủ các thông tin cần thiết phục vụ cho quá trình sử dụng . - Hiển thị dữ liệu đưa vào: Hệ thống phải hiển thị dữ liệu mà người dùng đã nhập vào trước đó, việc này cần thiết khi người dùng kiểm tra lại dữ liệu đã nhập. 3. Biểu đồ lớp ( Class Diagram ) Biểu đồ lớp mô tả các lớp , là các viên gạch để xây dựng bất kỳ hệ thống hướng đối tượng nào. Khả năng cộng tác giữa chúng, bằng cách truyền thông điệp, chỉ ra trong các mối quan hệ giữa chúng. Biểu đồ lớp được sử dụng khắp nơi trong quy trình phát triển. Nó biểu diễn cấu trúc tĩnh của các lớp tạo nên hệ thống hoặc hệ thống con. Cấu trúc tĩnh của các lớp bao gồm các lớp đang xem xét cùng các đặc trưng của chúng, là thuộc tính và thao tác. Chúng sẽ cung cấp các khả năng để thực hiện một phần các yêu cầu chức năng hệ thống. Biểu đồ lớp không chỉ ra các thành phần của mô hình lớp tương tác với nhau. Đó là kỹ thuật của biểu đồ tuần tự hoặc của biểu đồ cộng tác. Hệ thống gồm có 5 lớp chính : Dữ liệu đất: Mô tả các thông tin về nền đất của công trình. Gồm có các trường : Tên đất, trạng thái, độ sệt, chiều dày lớp đất, dung trọng tự nhiên, dung trọng riêng, góc ma sát trong, lực dính, hệ số nở hông, độ ẩm tự nhiên, môđun biến dạng. Tải trọng: Mô tả các giá trị của các loại tải trọng tác dụng lên móng. Gồm có các trường: Tải trọng nút, tên trường hợp tải, lực theo phương X, lực theo phương Y, lực theo phương Z, mômen theo phương X, mômen theo phương Y, tải trọng phần tử, tải tập trung, tải phân bố. Vật liệu: Mô tả vật liệu dùng trong móng. Gồm có các trường: Mác bêtông, cường độ chịu kéo Rn, cường độ chịu nén Rk, môđun đàn hồi, nhóm cốt thép, cường độ kéo Ra, cường độ kéo Ra’. Móng : Mô tả các thông tin về móng. Nó gồm có các trường: Tên tiết diện, hình dáng tiết diện, kích thước tiết diện, chiều dày của lớp bảo vệ, kích thước tiết diện cột, chiều sâu chôn móng, kích thước cột, cốt thép chịu lực, cốt thép đai, số lượng cốt thép, đường kính cốt thép, khoảng cách cốt thép. Toạ độ : Gồm có các trường: Toạ độ theo phương X, toạ độ theo phương Y, toạ độ theo phương Z. Năm lớp trên đều là các lớp của đối tượng dữ liệu được người dùng nhập vào, do vậy chúng có chung ba phương thức là : Nhập(), Sửa(), Xoá() để thao tác với dữ liệu đưa vào. Biểu đồ lớp của hệ thống (H 2.3): Hình 2.3 : Biểu đồ lớp của hệ thống 4. Biểu đồ tuần tự Là phương tiện biểu diễn tương tác dưới dạng hình ảnh, biểu đồ cộng tác có hai đặc điểm chính: Mô tả các mối quan hệ cấu trúc, giữa các vai trò lớp hoặc giữa các đối tượng dưới dạng vai trò kết hợp hoặc liên kết nhằm phản ánh cấu trúc của biểu đồ lớp, và mô tả thứ tự của tương tác bằng cách đánh số thứ tự các thông điệp. Các biểu đồ tuần tự biểu diễn một số thông tin tương tự, nhưng không phải tất cả. Chúng biểu diễn các thể hiện đóng vai trò được định nghĩa trong cộng tác, chúng không biểu diễn các quan hệ cấu trúc giữa các đối tượng mà biểu diễn thứ tự của tương tác một cách trực quan bằng cách dùng trục đứng của biểu đồ để biểu diễn thời gian. a. Các đối tượng của biểu đồ tuần tự Form nhập dữ liệu cho chương trình: Form nhập sơ đồ mặt bằng: Tạo hệ lưới mô tả sơ đồ hình học Form nhập dữ liệu địa chất: dùng cho người sử dụng nhập số liệu địa chất các hố khoan Form khai báo vật liệu: Nhập tên vật liệu các thông số của bê tông, cốt thép như cường độ nén, cường độ kéo, môđun đàn hồi,… Form khai báo kiểu tiết diện và gán tiết diện cho vật liệu : Nhập kích thước tiết diện móng và gán vật liệu cho nó. Form nhập tải trọng công trình : Định nghĩa các trường hợp tải trọng, nhập tải trọng cho các nút, các phần tử thanh. Form khai báo hệ số nền: Giúp cho người sử dụng định nghĩa hệ số nền đất K . Gán hệ số nền cho các nút được chọn Các module tính toán: Module khởi tạo: Chứa các biến chung phục vụ quá trình nhập, xuất dữ liệu. Chứa thủ thục khởi tại giá trị ban đầu cho các biến cần thiết. Module đất nền: Chứa dữ liệu là các chỉ tiêu cơ lý của các hố khoan địa chất, sử lý các dữ liệu đất nền nhập và tính toán các số liệu phục vụ cho việc tính toán kiểm tra cường độ đất nền, tính lún,… Module vật liệu: Tạo thư viện vật liệu, chứa các biến số chung phục vụ cho quá trình nhập vật liệu. Module kiểm tra nhập: Chứa các hàm, các thủ tục phục vụ cho quá trình nhập dữ liệu. Module xử lý tải trọng: Chứa các hàm, các thủ tục liên quan đến nhập tải trọng và sử lý các số liệu tải trọng trong quá trình tính toán. Module tính toán : Chứa toàn bộ các hàm, thủ tục điều khiển quá trình tính toán móng băng. Module đồ hoạ: Chứa các hàm, thủ tục khởi tạo đồ hoạ, xử lý số liệu đồ hoạ, kết xuất bản vẽ ra các Form. Các Form xem kết quả: Form biểu đồ chuyển vị nút: Đưa ra biểu đồ chuyển vị của móng băng . Form biểu đồ lực cắt: Đưa ra biểu đồ lực cắt của móng băng. Form biểu đồ mômen: Đưa ra biểu đồ mômen của móng băng Form kiểm tra độ lún: Kiểm tra độ lún của móng băng. Form bản vẽ địa chất: Bản vẽ cấu tạo lát cắt địa chất. Form lập báo cáo: Báo cáo kết quả tính móng dưới dạng văn bản. b. Sơ đồ tương tác của biểu đồ tuần tự Biểu đồ tuần tự quá trình nhập dữ liệu trong chương trình (H 2.4): Hình 2.4 : Biểu đồ tuần tự quá trình nhập dữ liệu cho chương trình Biểu đồ tuần tự quá trình tính toán trong chương trình (H 2.5): Hình 2.5 : Biểu đồ tuần tự quá trình tính toán chương trình Biểu đồ tuần tự xem kết quả của chương trình (H 2.6): Hình 2.6: Biểu đồ tuần tự kết quả xem chương trình 5. Biểu đồ cộng tác Trong các hệ thống hướng đối tượng, các đối tượng phối hợp hoạt động với nhau tạo ra chức năng mà người sử dụng yêu cầu. Mỗi đối tượng độc lập chỉ cung cấp một phần nhỏ của chức năng, khi phối hợp hoạt động sẽ tạo ra chức năng ở mức cao mà con người có thể sử dụng. Để phối hợp hoạt động, các đối tượng cần giao tiếp với nhau bằng cách gửi các thông điệp. Hoạt động phối hợp như vậy, nhằm đưa ra một kết quả hữu ích nào đó, được gọi là cộng tác (collaboration). Biểu đồ cộng tác được dùng trong quá trình phác thảo thỉ mỉ biểu đồ lớp nhằm giúp người phân tích hiểu được các nhóm đối tượng tham gia hiện thực một use case. Biểu đồ cộng tác được sử dụng khi biểu đồ lớp không diễn đạt được hết ý nghĩa tương tác giữa các đối tượng. Biểu đồ cộng tác được dùng trong các giai đoạn đầu của dự án để xác định các đối tượng tham gia vào một use case. Mỗi cộng tác biểu diễn một góc nhìn của biểu đồ lớp, và được tổ hợp trong mô hình của toàn bộ hệ thống. Ngoài ra, biểu đồ cộng tác còn được dùng để xác định các đối tượng có liên quan trong các thao tác. Với công cụ hỗ trợ cho ngôn ngữ UML, phần mềm Rational Rose cung cấp cho người dùng một biểu đồ cộng tác từ biểu đồ tuần tự với phím F5: Biểu đồ cộng tác quá trình nhập dữ liệu trong chương trình (H 2.7): Hình 2.7 : Biểu đồ cộng tác quá trình nhập dữ liệu cho chương trình Biểu đồ cộng tác quá trình tính toán của chương trình (H 2.8) Hình 2.8 Biểu đồ cộng tác quá trình tính toán của chương trình Biểu đồ cộng tác quá trình xem kết quả của chương trình ( H 2.9) Hình 2.9: Biểu đồ cộng tác quá trình xem kết quả chương trình 6. Biểu đồ trạng thái Biểu đồ trạng thái( statechart diagram) là phương tiện mô tả hành vi của các phần tử của mô hình động.Ví dụ , máy điện thoại có thể có các trạng thái: Đang gác máy, đang quay số, máy bận, bị ngắt kết nối. Chúng ta có thể dùng một biểu đồ trạng thái để liên kết các trạng thái với nhau và xác định các dòng hợp lệ trong hệ thống. Khi mộ phần tử đang ở một trạng thái nào đó, công việc có thể được tiến hành hoặc không. Các trạng thái là các nhìn logic của một thực thể. Biểu đồ trạng thái thường được dùng để mô tả hành vi của các lớp, tuy nhiên chúng cũng được dùng để mô tả hành vi của các phần tử khác. Xét đối tượng Dữ liệu đất, đại diện cho các đối tượng lưu dữ liệu do người dùng nhập vào (H 2. 10): Hình 2.10 : Biểu đồ trạng thái Ban đầu khi ứng dụng được khởi động, đối tượng ở trạng thái rỗng vì người dùng chưa nhập dữ liệu liên quan. Sau khi người dùng nhập dữ liệu hoặc gọi tệp đã có sẵn trên đĩa, đối tượng chuyển sạng trạng thái chứa dữ liệu. Lúc này các trường của đối tượng đã mang các giá trị cụ thể và phục vụ cho quá trình chạy chương trình. Và trạng thái này sẽ duy trì cho đến khi người dùng kết thúc ứng dụng. Trong quá trình thao tác với hệ thống, người dùng có thể tạo mới một tệp khác ứng với một trường hợp khác thì đối tượng lại quay trở về trạng thái rỗng như lúc ứng dụng được khởi động và lặp lại những trạng thái tất yếu của nó. 7. Biểu đồ hoạt động Biểu đồ hoạt động ( activity diagram) là một phương tiện mô tả các dòng công việc và được dùng theo nhiều cách khác nhau. Như một công cụ phân tích, nó mô tả các dòng nghiệp vụ với nhiều mức độ chi tiết, mô tả các dòng phức tạp bên trong use case hoặc giữa các use case. Ở mức thiết kế, biểu đồ hoạt động được dùng để mô tả chi tiết bên trong một thao tác. Ngoài ra trước khi xác định use case, nó còn được dùng để xác định các yêu cầu nghiệp vụ ở mức cao, một phương tiện mô tả use case và các hành vi phức tạp bên trong đối tượng. Các biểu đồ hoạt động bổ sung cho các biểu đồ tương tác, và có quan hệ mật thiết với biểu đồ trạng thái. Biểu đồ hoạt động của hệ thống (H 2.11) : H 2.11: Biểu đồ hoạt động của hệ thống III. THIẾT KẾ GIAO DIỆN 1. Giao diện chính Giao diện đã được Việt hoá hoàn toàn, rất thân thiện với người sử dụng. Ngoài ra với hệ thống thanh công cụ phong phú và hệ thống nút tắt sẽ giúp người dùng có thể thực hiện công việc một cách nhanh chóng và thuận tiện (H 2.12) a. Giao diện chính của chương trình : Hình 2.12 : Giao diện của chương trình b. Thanh công cụ của chương trình: Chứa các nút có chức năng như menu giúp cho người dùng thao tác nhanh hơn trong khi thi hành. Trên thanh công cụ chỉ có nút biểu tượng nên nếu như người sử dụng không biết tên các nút thì có thể xem bằng cách chỉ lại gần nút đó . Chương trình sẽ tự động đưa ra tên và tác dụng của nút. Chương trình có 2 thanh công cụ là : Standard phục vụ cho quá trình : Quản lý tệp tin, Kết xuất bản vẽ, Phóng to thu nhỏ cửa sổ đồ hoạ.(H 2.13). Và thanh công cụ Nhập sơ đồ cho phép người dùng quan sát theo từng mặt phẳng, chọn phần tử, …( H 2.14) Quản lý tệp tin Chạy chương trình In và kết xuất bản vẽ Phóng to thu nhỏ cửa sổ đồ hoạ. Hình 2.13 : Thanh công cụ Standard Quan sát theo mặt phẳng Tạo sơ đồ mặt bằng Chọn phần tử Hình 2.14 : Thanh công cụ nhập sơ đồ móng băng c. Màn hình đồ hoạ: Hiển thị các kết quả đồ hoạ của chương trình. Ví dụ: Hình vẽ minh hoạ cột địa chất. Hình vẽ các biểu đồ kết quả nôị lưc sau khi chạy chương trình. …. Màn hình đồ hoạ này chỉ xuất hiện khi người dùng nhập dữ liệu cho chương trình. 2. Giao diện nhập dữ liệu vào a. Nhập sơ đồ mặt bằng: Trong trường hợp người thiết kế có một sơ đồ mặt bằng móng cần nhập vào chương trình để tính toán phương án móng hoặc muốn thể hiện sơ đồ mặt bằng móng, chương trình cung cấp các chức năng mô tả đồ hoạ để mô hình hoá kết cấu và tạo số liệu cho việc tính toán móng . Các chức năng chủ yếu là : Tạo hệ lưới, thư viện kết cấu, thêm phần tử, chia nhỏ phần tử, xoá phần tử thanh. (H 2.15) Hình 2.15: Menu Sơ đồ + Thư viện kết cấu : Chương trình sẽ tự động tạo một sơ đồ kết cấu theo hai phương X và Y. Khi chọn Thư viện kết cấu, chương trình sẽ hiện hộp thoại (H 2.16) : Hình 2.16 : Giao diện nhập sơ đồ mặt bằng móng Lựa chọn theo phương ( X hoặc Y ) mà cần tạo ra nhập tổng khoảng các các điểm lưới trên phương đó, sau đó ấn nút Thêm. Trong quá trình nhập có thể sửa lại giá trị bằng nút Xoá. Bấm Đồng ý để hoàn thất việc nhập + Thêm phần tử thanh : Click chuột vào hai nút hoặc điểm lưới trên sơ đồ kết cấu, chương trình tạo ra phần tử thanh trên hai nút hoặc hoặc điểm vừa chọn. Trong quá trình nhập phần tử thanh nếu sau khi trỏ 1 điểm và bấm phím phải chuột thì chương trình thoát khỏi câu lệnh thêm phần tử. + Xoá phần tử : Để xoá phần tử thanh, chọn thanh cần xoá phần tử sau đó chọn Xoá phần tử thanh. b. Nhập dữ liệu địa chất Sau khi nhập sơ đồ mặt bằng thì bước tiếp theo của quá trình thiết kết là bạn phải nhập số liệu địa chất ( H 2.17). Hình 2.17 : Menu Nhập dữ liệu địa chất Chương trình cho phép nhập hố khoan địa chất trên một lát cắt địa chất. Trong Module Khởi tạo của chương trình đã có sẵn 1 hố khoan địa chất. Click chuột vào bảng hố khoan địa chất để chọn hố khoan địa chất đó, sau đó Click Sửa để sửa chữa thay đổi số liệu các chỉ tiêu cơ lý đã được nhập từ trước của hố khoan đó.(H 2.18) Hình 2.18: Giao diện nhập số liệu địa chất Khi Click Sửa. Chương trình sẽ hiện sẽ hiện lên hộp thoại như hình 2.19 Bạn có thể nhập vào các chỉ tiêu cơ lý của đất. Các nút lệnh Thêm, Xoá , Sửa trong biểu mẫu để thêm , thay đổi thay xoá một lớp đất. Các số liệu nhập là: Chiều dày lớp đất, Dung trọng tự nhiên, dung trọng riêng, lực dính, góc ma sát, độ ẩm, hệ số nở hông, môđun biến dạng của các lớp đất. Các số hiệu này tương ứng với ba loại đất ở ba hộp chọn :” Đất rời “ “Đất hạt mịn” “Đất khác”. Nếu có số liệu về thí nghiệm nén ép đất ( Theo thí nghiệm nén ép một trục không nở hông ) Bạn Click chuột vào lựa chọn “Kết quả thí nghiệm nén ép” để nhập các thông số cần thiết. Sau khi nhập xong số liệu Click chuột vào nút Đồng ý để lưu các giá trị vừa nhập. Click Huỷ bỏ để không lựa chọn việc thay đổ hay nhập thêm số hiệu cơ lý. Sau đó trở về hộp thoại ban đầu. : Hình 2.19 Giao diện nhập các chỉ tiêu cơ lý của đất c. Nhập dữ liệu tính toán móng băng : Hình 2.20: Giao diện định nghĩa vật liệu Vật liệu : Chương trình cho phép nhập nhiều kiểu vật liệu cho một công trình. Khi chọn mục này sẽ xuất hiện hộp thoại như hình 2.20. Click vào Thêm, Sửa, Xoá để thêm , sửa , xoá một loại vật liệu nào đó. Khi Click chuột vào Đồng ý để xác nhận. Click Huỷ bỏ để không thực hiện lệnh chọn và thoát ra ngoài. - Tiết diện : Chương trình cho phép nhập nhiều kiểu tiết diện cho một công trình người dùng có thể gán các loại tiết diện khác nhau cho từng phần tử thanh sau khi đã chọn phần tử này. Click chuột vào Thêm, Sửa, Xoá để thêm , sửa, xoá một kiểu tiết diện nào đó. Khi Click chuột vào Đồng ý thì các phần tử được chọn sẽ được gán cho kiểu tiết diện đã được đánh dấu từ danh sách tiết diện. Click Huỷ bỏ để không thực hiện câu lệnh chọn và thoát ra ngoài. Khi Click Sửa kiểu tiết diện sẽ hiện ra hộp thoại (H 2.21): Hình 2.21: Giao diện nhập các thông số của tiết diện - Định nghĩa tải trọng : Chương trình cho phép người dùng nhập vào các trường hợp tải trọng ( H 2.2) Hình 2.22: Giao diện định nghĩa các trường hợp tải Sau khi đã nhập các trường hợp tải người sử dụng phải chọn trường hợp tải trọng hiện thời là một trong các trường hợp tải vừa nhập. Các trường hợp tải này xuất hiện ở bên trái cửa sổ. - Tải trọng nút : Nhập giá trị tải trọng vào các ô .(H 2.23) Chú ý đến chiều của lực tác dụng. Nếu chọn Thêm tải trọng thì chương trình sẽ cộng thêm tải trọng phân bố vào trường hợp tải hiện thời. Nếu Click chọn Thay thế tải trọng cũ, chương trình sẽ chèn tải tọng phân bố lên giá trị tải trọng cũ. Click chọn Xoá tải trọng cũ để xoá tất cả các tải trọng trong trường hợp tải trọng hiện thời Hình 2.23 : Giao diện nhập tải trọng nút - Tải trong thanh : Nhập giá trị tải trọng phân bố vào các ô . Nếu Click chọn Thêm tải trọng thì chương trình sẽ cộng thêm tải trọng phân bố vào trường hợp tải hiện thời. Nếu chọn Thay thế tải trọng cũ, chương trình sẽ chèn tải tọng phân bố lên giá trị tải trọng cũ. Chọn Xoá tải trọng cũ để xoá tất cả các tải trọng trong trường hợp tải trọng hiện thời. ( H 2.24) Hình 2.24: Giao diện nhập tải trọng cho phần tử Hệ số nền: Sau khi đã chia nhỏ các thanh thành các phần tử nhỏ ta gán hệ số nền cho nút bằng cách chọn các nút định gán sau đó chọn : Hệ số nền Người dùng chọn một trong số các loại hệ số nền trong danh sách sau đó click Đồng ý để gán hệ số nền cho nút. Người dùng Click Thêm hoặc Sửa để định nghĩa thêm hoặc thay đổi kiểu hệ số nền .( H 2.25) Hình 2.25 : Giao diện định nghĩa hệ số nền 3. Giao diện tính toán : Sau khi đã nhập đủ các số liệu chương trình sẽ phân tích, xử lý số liệu vào tính toán các phương án móng đã chọn. Quá trình tính toán, phân tích nội lực của chương trình là một quá trình vô cùng phức tạp và được hỗ trợ bởi phần mềm chuyên về kết cấu Sap2000 v.7.40. Do vậy, khi bài toán được phân tích thì chương trình sẽ làm nhiệm vụ kích hoạt Sap2000 phân tích nội lực và lấy kết quả từ Sap. Quá trình này mất khá nhiều thời gian của hệ thống vì chương trình phải thực hiện rất nhiều thủ tục trước khi kích hoạt Sap2000 chạy cũng như đọc kết quả mà Sap đã tính toán được. Vì thế biểu mẫu “Quá trình phân tích tính toán” được thiết kế với mục đích để chương trình trở nên “động” trong quá trình thực thi các công việc này, và cũng giúp tránh được cảm giác chờ đợi nơi người dùng (H . 26). Hình 2.26: Giao diên thể hiện quá trình tính toán Chương trình thực hiện công việc nào thì trên biểu mẫu sẽ thông báo tương ứng. Ví dụ : Tạo tệp s2k… 4. Giao diện cho dữ liệu ra Sau khi chạy chương trình sẽ đọc kết quả nội lực từ tệp *.Out của Sap 2000 và đưa ra kết quả biểu đồ nội lực của m óng. Và sau khi tìm được nội lực trong móng thì ta sẽ tính toán cốt thép theo yêu cầu. Như vậy đầu ra của bài toán chi làm hai phần rõ rệt : Phần đồ hoạ và phần số liệu kết quả Phần đồ hoạ : Cột địa chất : Chương trình đưa ra kết quả cột địa chất kèm theo các chỉ tiêu cơ lý mà người dùng đã nhập vào trước đó. Ngoài ra chương trình còn cho phép người dùng có thể dễ dàng xuất bản vẽ sang file *.dwg của AutoCad để chỉnh sửa khi cần thiết. (H 2.27) Hình 2.27: Bản vẽ trụ địa chất Biểu đồ nội lực: Màn hình đồ hoạ của giao diện chính sẽ là nơi hiển thị kết quả đồ hoạ của bài toán. Để hiển thị kết quả đồ hoạ của bài toán, người dùng phải kích hoạt menu Kết quả tính móngà Kết quả nội lực trên giao diện chính rồi lựa chọn loại biểu đồ muốn hiển thị . Có ba loại biểu đồ hiển thị là Biểu đồ Mômen, Biểu đồ lực cắt và Biểu đồ chuyển vị. (H 2.28) Hình 2.28: menu xem kết quả nội lực Khi người dùng muốn xem biểu đồ nào chương trình sẽ đưa ra một biểu mẫu có các lựa chọn về thuộc tính đồ hoạ cho nó. (H 2.29) Hình 2.29: Lựa chọn xem biểu đồ nội lực Với lựa chọn tỉ lệ cho biểu đồ, người dùng có thể nhập vào đó tỉ lệ hiện thị tuỳ ý, hoặc nếu không chương trình sẽ tự động điều chỉnh tỉ lệ của biểu đồ sao cho hiển thị trên màn hình đồ hoạ không bị chồng chéo hoặc cũng không bé quá để dễ dàng quan sát hơn. Và kết quả sẽ được hiển thị trên màn hình đồ hoạ như sau: + Biểu đồ Mômen (H 2.30): Hình 2.30 : Biểu đồ Mômen +Biểu đồ Lực cắt (H 2.31) : Hình 2.31: Biểu đồ lực cắt +Biểu đồ chuyển vị nút (H 2.32): Hình 2.32 : Biểu đồ chuyển vị b. Các Form kết quả đầu ra + Thiết kế cốt thép : Người dùng chọn vào mục Thiết kếà Thiết kế cốt thép này để tính ra hàm lượng cốt thép yêu cầu cho từng dầm móng. Hình 2.33 : Giao diện xem nội lực các dầm H ình 2.34: Giao diện bố trí cốt thép Sau đó người dùng nhập vào kích thước các cột. Chương trình sẽ tự động tìm ra giá trị nội lực lớn nhất của dầm móng theo giá trị biểu đồ bao nội lực từ đó tính toán cốt thép cho từng dầm móng theo giá trị Max đó.(H 2.33) Người dùng có thể chỉnh sửa cốt thép khi chọn Thiết kế à Bố trí cốt thép. Từ From bố trí cốt thép (H 2.34) người dùng Click chọn Đk thép dưới và Đk thép trên từ đó chương trình sẽ tính ra số thép bố trí theo phương dọc dầm cho các dầm móng tương ứng. + Kiểm tra độ biến dạng của đất nền : Khi người dùng Click chọn : Kiểm tra chịu lực à Kiểm tra độ biến dạng trên giao diện chính (H 2.35) Hình 2.35: Menu kiểm tra chịu lực Chương trình đưa ra độ lún lớn nhất của đất nền ở các dầm dọc và ngang. Cùng với thông báo và kết luận khả năng chịu lún của đất nền dưới đáy móng (H 2.36) Hình 2.36: Giao diện xem kết quả tính lún + Kiểm tra kết quả chọc thủng: Khi người dùng Click chọn : Kiểm tra chịu lực à Kiểm tra chọc thủng móng. Chương trình sẽ đưa ra kết quả kiểm tra chọc thủng ở cột có vị trí nguy hiểm nhất (H 2.37) : Hình 2.37: Giao diện kiểm tra chọc thủng ở cột có vị trí nguy hiểm nhất 5. Giao diện trợ giúp người dùng Như đã trình bày trong phần Thiết kế chương trình, phần trợ giúp người sử dụng trong quá trình thực thi chương trình là một phần rất quan trọng của bất kỳ một phần mềm nào.Trong quá trình thực thi chương trình : “Tính toán nông dạng dầm hoặc móng băng giao nhau “, nếu người dùng có yêu cầu hỗ trợ giúp đỡ, họ có thể kích hoạt chức năng này thông qua menu Trợ giúp à Trợ giúp theo nội dung. (H 2.38) Hình 2.38 : Trợ giúp chương trình Hoặc cũng có thể kích hoạt chức năng này bằng việc nhấn phím F1. Ngoài chức năng trợ giúp người sử dụng về cách sử dụng chương trình, menu Trợ giúp còn cho người dùng có thể xem thông tin về chương trình và tác giả thông qua Menu Thông tin về chương trình. CHƯƠNG III CỞ SỞ LÝ THYẾT TÍNH TOÁN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element method – FEM, phương pháp PTHH) là một phương pháp đặc biệt có hiệu quả để tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết trong miền xác định của nó. Phương pháp PTHH ra đời từ thực tiễn phân tích kết cấu, sau đó được phát triển một cách chặt chẽ và tổng quát như phương pháp biến phân hay số dư có trọng số để giải quyết những bài toán vật lý khác nhau. Tuy nhiên khác với phương pháp biến phân số dư có trọng số cổ điển như Ritz hay Galerkin, phương pháp PTHH không tìm dạng xấp xỉ của hàm trong toàn miền xác định mà chỉ trong từng miền con (phần tử) thuộc miền xác định đó. Do vậy phương pháp PTHH rất thích hợp với các bài toán vật lý và kỹ thuật, nhất là các bài toán kết cấu, trong đó hàm cần tìm được xác định trên những miền phức tạp bao gồm nhiều miền nhỏ có tính chất khác nhau. Trong phương pháp PTHH, miền tính toán được thay thế bởi các miền con gọi là phần tử, và các phần tử xem như chỉ được nối kết với nhau qua ở một số điểm xác định trên biên của nó gọi là điểm nút. Trong phạm vi mỗi phần tử đại lượng cần tìm được lấy xấp xỉ theo dạng phân bố xác định nào đó, chẳng hạn với bài toán kết cấu, đại lượng cần tìm là chuyển vị hay ứng suất nhưng nó cũng có thể được xấp xỉ hoá bằng một dạng phân bố xác định nào đó. Các hệ số của hàm xấp xỉ được gọi là các thông số hay các toạ độ tổng quát. Tuy nhiên, các thông số này lại được biểu diễn qua trị số của hàm và có thể cả trị số đạo hàm của nó tại các điểm nút của phần tử. Như vậy các hệ số của hàm xấp xỉ có ý nghĩa vật lý xác định, do vậy nó rất dễ thoả mãn điều kiện biên của bài toán, đây cũng là một ưu điểm nổi bật của phương pháp PTHH so với các phương pháp xấp xỉ khác. Tuỳ theo ý nghĩa hàm xấp xỉ trong bài toán kết cấu, người ta chia ra làm ba mô hình sau: Mô hình tương thích:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docCHƯƠNG 4444.doc
  • docCHƯƠNG I.doc
  • rarMa Nguon.rar