bài toán thiết kế

Chương 5
BÀI TOÁN THIẾT KẾ
I. Giới thiệu chung
II. Các bước thực hiện khi thiết kế cấu kiện BTCT
1. Khai báo các hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu
2. Chọn kiểu phần tử thiêt kế (Beam, Column)
3. Chọn tổ hợp thiết kế
4. Chọn Kiểu thiết kế
5. Chọn tiêu chuẩn thiết kế
6. Thiết kế tiết diện

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Giới thiệu chung
I. Giới thiệu chung
•
Các bài toán thiết kế
–
BTCT(Reinforce Concrete);
–
KC thép (Steel).
–
KC thanh
•
Các tiêu chuẩn thiết kế
–
Bê tông cốt thép :
•
Tiêu chuẩn Hoa Kỳ : ACI 318-1995, AASHTO Concrete - 1997
•
Tiêu chuẩn Canada CSAA23.3-94

•
Tiêu chuẩn Anh BS 8110-89
•
Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 3-1993
•
Tiêu chuẩn Newzeland 3101-95.
–
KC Thép : AISC, BS, CISC, EURO

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Khai báo vật liệu
II. Các bước thực hiện khi thiết kế cấu kiện BTCT
1. Khai báo các hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu:
–
fy : cường độ chịu kéo của thép, tính theo giới hạn chảy. Ví
dụ AII có Ratt=2800 kg/cm
2
, nhưng fy=3000 kg/cm
2
.
–
fc : cường độ chịu nén của bê tông. Ví dụ bt mác 200 lấy
fc=200 kg/cm
2
–
fys : cường độ chịu cắt của cốt thép: Giới hạn chảy ví dụ:
AI fys=2100
–
fcs : cường độ chịu cắt của bê tông=fc

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
CƯỜNG ĐỘ TIÊU CHUẨN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN
CỦA MỘT SỐ LOẠI CỐT THÉP TRONG BÊ TÔNG
Tiêu
chuẩn
Nhóm
cốt
thép
Cường độ
tiêu chuẩn
R
ac
(KG/cm
2
)
CĐ tính
toán về kéo
R
a
(KG/cm
2
)
CĐ tính
toán về nén
R
a
’
(KG/cm
2
)

CĐ TT để
tính cốt đai
R
ađ
(KG/cm
2
)
Module
đàn hồi
TCVN
1651-
1985
CI 2200 2000 2000 1600 2.100.000
CII 3000 2600 2600 2100 2.100.000
CIII 4000 3400 3400 2700 2.100.000
CIV 6000 5000 3600 4000 2.100.000
GOST
5781-
75
(NGA)
AI 2400 2300 2300 1800 2.100.000
AII 3000 2800 2800 2200 2.100.000
AIII 4000 3600 3600 2800 2.100.000
AIV 6000 5000 4000 4000 2.100.000

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Phần tử thiết kế (Beam, Column)
2. Khai báo phần tử thiêt kế (Beam, Column)
•
Khai báo tiết diện Menu define\Frame/Cable Section>

Reiforcement
•
Đối với bài toán thiết kế bê tông cốt thép : chỉ chọn đuợc ba
loại tiết diện chữ nhật, Tròn, chữ T
•
Chọn loại phần tử thiết kế cho dầm (beam)hay cột (column)
–
beam
•
Top =a' (chiều dày lớp bảo vệ phía trên )
•
Bottom =a (chiều dày lớp bảo vệ phía dưới )
–
Column
•
Rectangular
–
Cover to rebar Center =a (chiều dày lớp bảo vệ tính đến tâm cốt
thép)
–
Number bar in dir 3: Số lớp cốt thép tính theo phương 3
–
Number bar in dir 2: Số lớp cốt thép tính theo phương 2.

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Phần tử thiết kế (Beam, Column)
–
Column
•
Rectangular

–
Chọn một trong hai kiểu
»
Design : bài toán thiết kế
»
Area of one bar : bài toán kiểm tra
•
Circle:
–
Cover to Rebar Center =a (chiều dày lớp bảo vệ )
–
Number bar : số thanh bố trí đều nhau trong tiết diện

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Chọn tổ hợp thiết kế
3. Chọn tổ hợp thiết kế
•
Menu DefineLoad combination (dùng cho concrete design và
steel design)
•
Hoặc trong menu Design Concrete frame DesignSelect
Design Combo hoặc Design Steel frame DesignSelect
Design Combo.

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Steel design or concrete design
4. Chọn Kiểu thiết kế
•
Menu Design chọn (Steel or Concrtete) (chỉ đối với Sap
7.42)

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Tiêu chuẩn thiết kế
5. Chọn tiêu chuẩn thiết kế: 3
•
Menu Option\Preference\Concrete (BS8110-89) :
–
Strength Reduction factors : các hệ số giảm độ bền cho uốn,
nén, kéo, cắt.
–
Interaction Diagram Parameters : các tham số liên quan
đến biểu đồ tương tác (Curve, Point/Curve :Lựa chọn số
đường cong và điểm kiểm tra trên mỗi đường cong)

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Thiết kế tiết diện
6. Thiết kế tiết diện
•
Thực hiện tính toán để tính ra nội lực (Run)
•
Bắt đầu thiết kế DesignConcrete Frame Design Start
Design/ Check of Structure
•
Chú ý :
•
Đối với phần tử dầm, cốt thép được tính toán trong mặt
phẳng uốn chính – mặt phẳng có giá trị môment lớn nhất
(mặt phẳng 1-2 or 1-3)
•
Các quy định Top/bottom Steel : thớ trên được quy định theo

chiều dương, thớ dưới theo chiều âm của trục 2 or 3 trong
mặt phẳng uốn.
•
Đối với phần tử cột, bài toán thiết kế dựa trên lý thuyết tính
toán cột kéo nén lệch tâm xiên
•
Bài toán thiết kế được tính toán đối với tất cả các tổ hợp tải
trọng đã khai báo, kết quả là diện tính cốt thép lớn nhất

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Xem kết quả
III. Bài toán thiết kế kết cấu thép
1. Vật liệu
–
Fy : cường độ của thép (giới hạn chảy)
2. Các loại bài toán
–
Bài toán kiểm tra, thiết kế
–
Bài toán tối ưu hóa tiết diện
3. Xem kết quả
4. Bài toán thiết kế bê tông cốt thép
•
Vào menu DisplayDesign Results Table : cho kết quả đối với dầm cho
diện tích cốt thép chịu kéo và chịu nén, đối với cột hiện toàn bộ diện tích
cốt thép (tiết diện không đủ khả năng chịu lực, hàm lượng cốt thép quá lớn
báo lỗi O/S)
•
Xem bảng thống kê chi tiết
•

Ngoài ra ta có thể thay đổi các tham số trong quá trình thiết kế
–
Redefine: chọn lại thông tin thiết kế
–
Reset Design Section: Lấy lại tiết diện ban đầu
–
Update Analysis Section: Lấy các tiết diện thay đổi làm tiết diện tính
nội lực.

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Xem kết quả
III. Xem kết quả
1. Bài toán thiết kế bê tông cốt thép
•
Vào menu DisplayDesign Results Table : cho kết quả đối với
dầm cho diện tích cốt thép chịu kéo và chịu nén, đối với cột
hiện toàn bộ diện tích cốt thép (tiết diện không đủ khả năng
chịu lực, hàm lượng cốt thép quá lớn báo lỗi O/S)
•
Xem bảng thống kê chi tiết
•
Ngoài ra ta có thể thay đổi các tham số trong quá trình thiết kế
–
Redefine: chọn lại thông tin thiết kế
–
Reset Design Section: Lấy lại tiết diện ban đầu
–
Update Analysis Section: Lấy các tiết diện thay đổi làm tiết
diện tính nội lực.

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ
Xem kết quả
2. Bài toán thiết kế kết cấu thép
•
Xem kết quả Menu designDisplay Design info
•
Bài toán kiểm tra, tính ra tỉ số demand/capacity (ứng suất/khả
năng chịu lực)
•
Bài toán tối ưu với tiết diện Auto Select,
–
Đầu tiên Sap tính toán với độ cứng trung bình của các tiết
diện nằm trong tiết diện Autoselect
–
Chọn menu Design

Replace Auto W/Optimal Sections để
Sap gán lại tiết diện tối ưu cho các thanh
–
Sau đó chạy lại để Sap tính toán lại nội lực và thực hiện bài
toán kiểm tra với tiết diện tối ưu vừa gán.