Bài giảng plaxis 3D-Foundation

plaxis - 3D foundation
ThS. Hoµng ViÖt Hïng
GV. Ph¹m Huy Dòng
PLAXIS FINITE ELEMENT CODES
Líp båi d−ìng ng¾n h¹n
GIỚI THIỆU CHUNG
* PLAXIS 3D FOUNDATION là mộtchương trình phầntử
hữuhạn không gian ba chiều, ứng dụng vào việc phân tích
kếtcấu móng cho các công trình xây dựng trong đấtliềnvà
trên biển.
* Nhờ việc ứng dụng tiếnbộ KHKT, chương trình này cho
phép ngườisử dụng giảiquyếtnhững bài toán kếtcấuphức
tạpbằng những dữ liệu đầuvàođơngiản
* Kếtquả của bài toán cho ta các trị sốứng suất, biếndạng…
tạitừng vị trí trong móng cũng như toàn bộ móng.
PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA
CỦA 3D-FOUNDATION
9 BIỂU DIỄN MẶT BẰNG CÔNG TRÌNH.
9 MÔ PHỎNG CÁC LỚP ĐẤT.
9 MÔ PHỎNG CẤU TRÚC CÔNG TRÌNH.
9 XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT VẬT LIỆU.
9 TẠO LƯỚI PHẦN TỬ ( 2D-3D).
9 XÁC ĐỊNH CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN.
KHẢ NĂNG MÔ HÌNH HÓA
CỦA 3D-FOUNDATION
KHẢ NĂNG MÔ HÌNH HÓA
CỦA 3D-FOUNDATION
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Mô hình hình học (Geometry)

* Quá trình tính toán trong 3D-Foundation đượcbắt đầuvớiviệcthiết
lập mô hình
tính toán. Mô hình tính toán là sự kếthợpcủa các hình trụ
hố khoan (Boreholes) và các mặtphẳng nằm ngang (Work planes)
2. Hố khoan (Boreholds)
* “Hố khoan”làmột đốitượng trong mô hình tính toán, được dùng để
xác định vị trí củamặt đấttự nhiên, mựcnướcvàđịatầng các lớp đất.
* Mặtphẳng phân giớigiữa các lớp đấtcóthể không phải là các mặt
phẳng nằm ngang, chúng đượcxácđịnh nhờ vị trí của các hố khoan.
Trong quá trình thiếtlậpsơđồmạng không gian, các lớp đất đượctự
động định vị giữa các hố khoan.
Hình trụ hố khoan
3. Mặtphẳng làm việc (Work planes)
* “Mặtphẳng làm việc”làmộtmặtphẳng
nằm ngang (xOz) ở các cao độ y khác
nhau, được dùng để biểuthị cấutrúc
phía trên của mô hình tính toán.
* “Mặtphẳng làm việc” được dùng để
thiếtlậptảitrọng và cấutrúccủamô
hình tính toán.
* Tấtcả các “mặtphẳng làm việc” đều
có cùng đường biên ngoài cùng. Nếu
một điểmhay đường thẳng đượcxác
định ở mộtmặtphẳng nào đó thì nó sẽ
xuấthiện ở tấtcả các mặtphẳng còn
lại. Do đócấutrúccủa các mặtphẳng
là tương tự nhau.
4. Điểm(points)
* “Điểm”làđốitượng bắt đầuvàkếtthúccủamột đoạnthẳng. Điểm
được dùng để xác định vị trí của lò xo, điểm đặtlựcvàtầng lọccủa

lướiphầntử hữuhạn.
* Nếumột điểm được định vịởtrên hoặcgầnmột đoạnthẳng nào đó
thì nó sẽ tựđộng chia đoạnthẳng đó thành hai phần.
5. Đoạnthẳng (lines)
* “Đoạnthẳng” được dùng để xác định đường biên hình họcvàđường
bao kếtcấu. Nó dùng để biểudiễnvị trí củatường, dầmhay hố
móng. Mỗi đoạnthẳng có thể có nhiềutínhchấtvàchứcnăng.
* Nếuhaiđoạnthẳng cắt nhau, nó cũng sẽ tựđộng chia mỗi đoạn
thẳng thành hai phần
6. Vùng (Clusters)
* “Vùng”làmộtkhuvực đượcbaobọc hoàn toàn bởicác
đoạnthẳng. Plaxis tựđộng nhậnbiết vùng dựavàovị trí
củacácđường thẳng. Tính chấtcủacácđốitượng trong
vùng là
đồng nhất.
7. Phầntử (Elements)
* Trong quá trình tạolưới, cấutrúchìnhhọc được phân chia
thành những phầntử có 15 nút dạng hình nêm(nhv). Khi
thiếtlậplưới hai chiều, những phầntử này được dùng để
tạo ra các phầntử tam giác-6 nút ở trên mặtphẳng làm
việcvàcácphầntử tứ giác- 8 nút trên trụcOy.
8. Nút (Nodes)
* Các phầntử dạng nêm được dùng trong
chương trình 3D Foundation gồm 15
nút. Các phầntử gần nhau đượcliên
kếtvới nhau bởi các phầntử trung
gian. Trong quá trình tính toán, các
chuyểnvị(u
x
, u

y
và u
z
) được tính toán
tại các nút.
9. Điểm ứng suất (Stress poínt)
* Đốilậpvới chuyểnvị, ứng suấtvàbiếndạng được tính toán độclập
tạitừng nút.
10. Dầm ngang (Horizontal Beams)
* Dầmnganglà một đốitượng dùng để thay thế những kếtcấuthanh
mảnh. Dầm ngang luôn nằmtrênmặtphẳng làm việc, do đócần
phảilựachọnmặtphẳng phù hợptrước khi tạomộtdầm ngang.
* Các đặctrưng tính toán của dầmngangbao gồmdiện tích mặtcắt
ngang A và trọng lượng riêng γ.
11. Dầm đứng (Vertical Beams)
* Dầm đứng là một đốitượng dùng để thay thế những kếtcấuthanh
mảnh. Dầm đứng được định vị giữamặtphẳng làm việcvàmặt
phẳng phía dưới. Vì vậy, trước khi tạomộtdầm đứng cầnthiếtlập
mặtphẳng làm việctương ứng với đầutrênvàđầudướicủadầm.
* Các đặctrưng tính toán của dầm đứng bao gồmdiệntíchmặtcắt
ngang A và trọng lượng riêng γ.
12. Sàn (Floors)
* Sàn là một đốitượng dùng để thay thế những kếtcấudạng tấmmỏng
nằm ngang. Sàn luôn nằmtrênmặtphẳng làm việcvàbaophủ một
vùng kín, do đócầnphảilựachọnmặtphẳng phù hợptrước khi tạo
sàn.
* Các đặctrưng tính toán của sàn bao gồmchiều dày d và trọng lượng
riêng γ.
13. Tường (Walls)
* Tường là một đốitượng dùng để thay thế những kếtcấudạng tấm

mỏng thẳng đứng. Tường được định vị giữamặtphẳng làm việcvà
mặtphẳng phía dưới. Vì vậy, trước khi tạotường cầnthiếtlậpmặt
phẳng làm việctương ứng với biên trên và biên dướicủatường.
* Các đặctrưng tính toán của tường bao gồmchiều dày d và trọng
lượng riêng γ.
14. Cọc(Files)
* Cọc là một đốitượng dùng để thay thế những kếtcấudạng khối, với
mặtcắt ngang có dạng vuông, tròn hoặc theo yêu cầungườithiếtkế.
Trước khi tạocọccầnthiếtlậpmặtphẳng làm việctương ứng với
đầutrênvàđầudướicủacọc
15. Lò xo (Springs)
* Lò xo là một đốitượng dùng để liên kếtmộtvậtthể với đất. Nó
được dùng để thay thế cọc khi bỏ qua tương tác giữacọcvàđất.
Ngoài ra nó cũng được dùng thay thế mỏ neo hay cừđểgia cường
cho tường chắn.
* Lò xo luôn nằmtrênmặtphẳng làm việc, do đócầnphảilựachọn
mặtphẳng phù hợptrước khi tạolòxo.
16. Vùng làm việccủachương trình
CÁC BƯỚC THIẾT LẬP BÀI TOÁN
TRÊN 3D FOUNDATION
I. Xây dựng sơđồhình học.
II. Thiếtlậpdữ liệu đầuvào.
III.Thựchiện quá trình tính toán.
IV. Hiểnthị và sử dụng kếtquả.
VÍ DỤ TÍNH TOÁN
Ví dụ: Ngườitadựđịnh thiếtkế móng bè cho mộtcông
trình nhà ở 4 tầng nằmtrêntầng đất sét có chiều dày 28m.
Phía dướitầng đấtsétlàtầng đágốc. Tảitrọng công trình
phần trên truyền lên móng đượcquyđổi thành lựctập trung

đặttạivị trí xây dựng cột, mỗilựccótrị số 6000 kN (như sơ
đồ). Xác định sựổn định về nền móng của công trình. Cho
biếttínhchấtcủa các lớp đất đávàvậtliệu làm móng.
I. Xây dựng sơđồhình học
Căncứ vào dữ liệuthựctế, ta đithiếtlậpsơđồhình học
cho bài toán.
II. Thiếtlậpdữ liệu đầuvào
1. Tạofile dữ liệumới
-Từ Start menu, chọn
Plaxis 3D Foundation input.
- Click New project nhấn OK.
2. Thiếtlập các thông số cơ bản (General Setting)
- Ở hộpthoại
General Setting
chọn trang Project
điềnVídụ 1, g =
9.81m/s
2
và γ =
10kN/m
3
vào các vị
trí tương ứng.
-Nhấnnext để
chuyển sang trang
Dimentions
-Ở trang Dimentions
điền các thông số
nhưởhình vẽ bên

rồinhấn OK để xác
nhậncàiđặt
3. Xác định mặtphẳng làm việc (Work planes)
- Để mở cửasổ Work planes
ta có thể click từ màn hình
Window hoặctừ thư mục
Geometry
- Click Add để xuấthiện Work
planes mới, điền -28 vào bảng
trị số và nhấnEnter.
- Click Insert , thay đổitrị số
trong bảng thành -2 thì ta được
kếtquả như hv bên.
- Click OK để quay trở về
vùng làm việc.