Hướng dẫn thiết kế nhà kết cấu thép sử dụng phần mềm sap 2000 ( DESIGN GUIDE FOLLOW BMB STEEL STANDARD )

 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

A.

DESIGN GUIDE:

I. HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ NHÀ THÉP SỬ DỤNG PHẦN MỀM SAP 2000
1. DỰNG MÔ HÌNH & GÁN TẢI TRỌNG
Ở trong file hướng dẫn này chúng tôi sử dụng Sap 2000 V16 để hướng dẫn thiết kế nhà xưởng
 Mở Sap và dựng mới 1 mô hình:
- Chọn đơn vị KN-m-C. Đây là đơn vị chuẩn mà BMB sử dụng
- Chọn và khai báo hệ lưới

-

Xuất hiện họp thoại và click OK để bỏ qua và vào phần bên trong chỉnh lại hệ lưới theo
ý mong muốn
Để khỏi khó chịu khi làm việc với Background màu trắng chúng ta có thể vào Options
Colors -> Display để chỉnh lại màu cho hợp lý,dễ chịu khi làm việc (tham khảo hình)


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

 Khai báo hệ lưới:
- Khai báo các kích thước theo phương X và Z tùy theo công trình. Nếu công trình giải
khung 3D thì cần khai báo thêm theo phương Y.
- Khai báo hệ lưới phụ thuộc vào chia đoạn kèo. Việc chia đoạn kèo rất quan trọng. Chia
đoạn kèo phụ thuộc vào các yếu tố:
+ Thuận lợi gia công: Đoạn kèo thường là bội số của 6m vì khổ thép BMB sử dụng là
1.5m x 6m. Những đoạn kèo BMB thường sử dụng là 6m, 9m, 12m (nếu vận chuyển
trong nước) , 3m (nếu nhà có cột giữa)
+ Đúng sơ đồ làm việc: Dạng biểu đồ moment,chuyển vị.


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Khi khai báo nếu muốn Insert Row hay Delete Row thì có thể vào

-

Chúng ta có thể đóng 1 cửa sổ làm việc và chuyển sang mặt phẳng làm việc là XZ (nếu giải
khung phẳng)

-

-

 Dựng mô hình
Vẽ hình dạng khung theo đường lưới đã tạo,vẽ thêm các cột phụ để bẻ gãy các đoạn kèo.
Thông thường vẽ kèo từ điểm đầu cột đến điểm cuối là đỉnh kèo và sau đó bẽ gãy tại giao
điểm các cột phụ.
Có thể vẽ toàn công trình hoặc có thể vẽ ½ công trình rồi vẽ đối xứng (nếu công trình đối
xứng)


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Chọn toàn bộ (Ctrl+A) sau đó vào Divide Frames… để bẻ gãy tại các giao điểm
Ngoài ra để nối các đoạn thẳng lại với nhau có thể vào Join Frames…


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Để hiển thị các nút tại điểm đầu và cuối của thanh chúng ta có thể vào Display Options và
bỏ chọn Invisible

-

Xóa các cột phụ không có trong công trình

-

Để khai báo đối xứng chúng ta chọn phần đối xứng và vào Edit -> Replicate (Ctrl+R)

 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Khai báo điều kiện chân cột : Chọn tất cả chân cột và vào Assign -> Joint -> Restraints…để
khai báo chân cột Ngàm – Khớp

1>
2>
3>
4>

Ngàm chân cột
Khớp ngăn cản chuyển vị đứng và chuyển vị ngang
Khớp ngăn cản chuyển vị đứng
Nút cứng

 Khai báo tải trọng:
Vào Define -> Load Patterns…


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Đối với tĩnh tải chọn hệ số Self Weight = 1 (khi tính toán kể đến trọng lượng bản thân) ,
các trường hợp tải khác = 0
Tên tải trọng phải thống nhất giống quy chuẩn của BMB và xem bảng cách viết tắc tên tải
trọng như sau:
DL
AL
LL
WL1
WL2
WL3
WL4
WLY
WLY1
WLY2
FL1
FL2
FL3
FL4
FL5

CR1
CR2
CR3
CR4
CR5
EL1
EL2
EL3
EL4

Dead Load
Collateral Load
Live Load
Left Windload Case1
Left Windload Case2
Right Windload Case1
Right Windload Case2
Windload-Y
Left Windload-Y
Right Windload-Y
Floor Load 1
Floor Load 2
Floor Load 3
Floor Load 4
Floor Load 5
Crane Load 1
Crane Load 2
Crane Load 3
Crane Load 4
Crane Load 5

Earthquake Load 1
Earthquake Load 2
Earthquake Load 3
Earthquake Load 4


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

 Khai báo trường hợp phân tích tải trọng
Vào Define -> Load Case…

-

Chọn và khai báo các trường hợp tải trọng Nonliear Static
 Khai báo tổ hợp tải trọng
Vào Define -> Load Combinations…


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn ASCE 7-10. Xem thêm tiêu chuẩn
COMBO 1
COMBO 2
COMBO 3
COMBO 4
COMBO 5
COMBO 6
COMBO 7
COMBO 8
COMBO 9
COMBO 10
COMBO 11
COMBO 12
COMBO 13

-

-

DL + LL
DL + 0.6WL1
DL + 0.6WL2

DL + 0.6WL3
DL + 0.6WL4
DL + 0.75LL + 0.45WL1
DL + 0.75LL + 0.45WL2
DL + 0.75LL + 0.45WL3
DL + 0.75LL + 0.45WL4
0.6DL + 0.6WL1
0.6DL + 0.6WL2
0.6DL + 0.6WL3
0.6DL + 0.6WL4

Ngoài ra cần tạo thêm tổ hợp Combo Enve (Combo Bao) để kiểm tra nhưng không xuất
Combo này khi làm thuyết minh

 Gán tải trọng
Chọn cấu kiện cần gán tải và vào Assign -> Frame Loads -> Distributed


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Gán tĩnh tải: bước cột 8m, tĩnh tải 0.1kN/m2,quy về tải phần bố đều trên kèo là 0.8kN/m
Tương tự với hoạt tải: hoạt tải trên khung 0.3kN/m2,quy về tải phần bố đều 2.4 kN/m
Với các tải đứng: nhập tải theo phương trọng lực (Gravity) của hệ trục tọa độ tổng thể
Với tải gió chú ý nhập gió: + Vô cột theo phương X của hệ trục tọa độ tổng thể
+ Vô kèo theo phương 2 của hệ trục tọa độ địa phương


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Giá trị tải trọng gió lấy theo bảng tính
0.8
0
2.4
CASE 1 CASE 2
1.155
2.813
Khung -4.008 -2.350
giữa
-2.653 -0.995
-2.317 -0.659

1.094
1.923
Khung -2.879 -2.050
đầu hồi -1.722 -0.893
-1.519 -0.690
1.592
Góc
2.338
Giữa

Tĩnh tải
Tải treo
Hoạt tải
Gió

Gió X

Gió Y


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

-

-

-

Ngoài ra với tải nóc gió: tính gần đúng tĩnh tải 0.15 kN/m2 và quy về tải tập trung ở đỉnh.
Chiều cao nóc gió lấy gần đúng theo tiêu chuẩn BMB là 1.5m ,Tải gió nhập tương tự như
cột.
+ Chọn nút ở đỉnh nhập tải tập trung
+ Vào Assign -> Joint Loads -> Forces…

 Giải phóng moment:
Đối với cột giữa liên kết với đỉnh kèo có thể cấu tạo ngàm hoặc khớp tùy theo từng công
trình. Nếu công trình nhịp lớn, chuyển vị kèo lớn thì cấu tạo ngàm, còn để đơn giản cấu tạo
khớp. Khi cấu tạo khớp thì mô hình tính toán phải giải phóng moment tại vị trí này.
Chọn phần tử thanh cần giải phóng, vào Assign -> Frame -> Releases/Partial Fixity…
nếu giải phóng moment ở 2 đầu chọn luôn nút Start. Chú ý ở nút Start hay End phụ thuộc
khi dựng mô hình.

 Khai báo vật liệu:
Vào Define Materials…xuất hiện hộp thoại chọn Add New Material…và chọn sơ bộ vật
liệu như bên dưới thép theo tiêu chuẩn ASTM A572 Grade 50


 

BM

Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Sau khi click Ok, vào Modify để hiệu chỉnh các tham số E, Fy, Fu… theo vật liệu mà BMB
đang sử dụng đối với thép cường độ cao Fy= 34.5 kN/cm2

-

Với thép cường độ A36 hoặc SS400 sử dụng cho thép hình hay thép tấm cường độ thấp có
cường độ Fy = 23.5 kN/cm2 khai báo vật liệu như sau:


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

 Gán tiết diện:
Khao báo các tiết diện cho cột – kèo… vào Define -> Section Properties -> Frame
Sections…xuất hiện hộp thoại và chọn Add New Properties

-

Chọn Add New Properties


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

-

-

Khi chọn tiết diện cần chú ý như sau:
+ Chiều cao t3 là chiều cao bụng (hw) + 2 chiều dày cánh: h = hw+tf1+tf2
+ Giới hạn chiều cao bụng: hw/tw <180
+ Giới hạn rộng cánh: h/bf <5
+ Giới hạn dày cánh: bf/tf <31

+ Giới hạn dày bụng: tf/tw ≤ 2.5
Khai báo tiết diện thay đổi như sau:
+ Vào khai báo tiết diện mới

+ Chỉnh các tham số như hình bên trên chú ý điểm đầu và điểm cuối khi khai báo tiết diện
Khi đặt tên tiết diện, chú ý đặt tên theo quy chuẩn BMB, tức là 1K,2K,3K…,1C,2C
Sau khi khai báo tiết diện xong, chọn tiết diện cần gán và vào Assign -> Frame -> Frame
Section


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Kết quả khai báo và gán tiết diện như sau:

-

Để xem tên tiết diện,hình 3D của tiết diện,khai báo màng khớp,tên nút,tên thanh… vào
View -> Set Display Options…

 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

2. PHÂN TÍCH & CHỌN TIẾT DIỆN

-

 Phân tích tính toán:
Trước khi giải,vào Analyze -> Set Analysis Options… và chọn Plane Frame nếu giải
khung phẳng, chọn Space Frame nếu giải khung không gian.

-

Bấm F5 để chạy ra kết quả nội lực hay vào Analyze -> Run Analysis chọn Run Now

-

Để xem kết quả nội lực hay chuyển vị từ phần mềm vào Display. Ngoài ra cần tìm hiểu
thêm chức năng Show Table… ở mục này để lọc lấy các giá trị khi tính toán nội lực,khối
lượng sơ bộ 1 khung hay xuất phản lực tính toán chân cột để cho đơn vị khác làm phần
móng.

 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

-

 Thiết kế tiết diện:
Sau khi giải, phân tích tính toán vào Design -> Steel Frame Design -> View/Revise
Preferences để khai báo tiêu chuẩn thiết kế thép mà BMB hiện nay đang sử dụng.

BMB hiện nay đang thiết kế thép theo tiêu chuẩn AISC 360-10/ASD
Chọn tổ hợp để thiết kế. Vào Design -> Steel Frame Design -> Select Design
Combos….Khi thiết kế chú ý không chọn tổ hợp Combo Enve (Combo Bao) và bỏ chọn
chế độ Antomatically….


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING

FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

-

Chạy kết quả thiết kế bấm Shift+F5 hay vào Design -> Steel Frame Design -> Start
Design/Check of Structure

-

Chúng ta đang giải là khung phẳng, chưa kể sự làm việc của các cấu kiện theo phương dọc
nhà như xà gồ, giằng…Hiệu chỉnh bằng cách khai báo thêm hệ số K LTB và hệ số chiều
dài tính toán theo phương phụ. Hệ số đó được tính toán là khoảng cách 2 điểm không
giằng / toàn bộ chiều dài tiết diện. Ví dụ kèo: hệ số đó được tính khoảng cách 2 cây xà gồ
/ đoạn kèo. Và cột là khoảng cách từ chân cột đến xà gồ đầu tiên / chiều dài cột
Khai báo hệ số đó như sau:
+ Chọn tất cả các kèo có cùng chiều dài và vào Design -> Steel Frame Design ->
View/Revise Overwrites…

-


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

+ Khai báo 2 hệ số như hình bên dưới. Ví dụ xà gồ mái khoảng cách max là 1500 / chiều
dài đoạn kèo 6000 = 0.25

+ Ngoài ra để khai báo hệ số thì chúng ta có thể click chuột phải vào 1 thanh nào đó và
chọn Overwrites

-

+ Chú ý khi chọn hệ số khai báo cho cột giữa. Nếu cột cao quá 8m thì phải có giằng EB ở
giữa,tùy theo vị trí EB mà tính hệ số giằng. Ngoài ra cần kiểm tra độ mãnh của cấu kiện
(thường là cột giữa). Độ mãnh đối với cấu kiện chịu nén không vượt quá 200
Chọn tiết diện sao cho tỉ số ứng suất ≤ 1. Cần nguyên cứu tỉ số ứng suất này để hiểu thêm


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

II. HƯỚNG DẪN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

QUY ĐỊNH & TRÌNH TỰ TRIỂN KHAI THUYẾT MINH TÍNH TOÁN






Font chữ
: Times New Roman
Size chữ
: 13
Tải trọng nhập vào đơn vị kN-m.
Nội lực xuất ra đơn vị kN-m

1. BÌA






Logo.
Tên công trình.
Hạng mục.
Địa điểm.
Ngày hoàn thành.


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 

2. EXCEL









Chỉnh logo.
Tên công trình.
Hạng mục.

Số báo giá.
Lần hiệu chỉnh.
Ngày.
Người thiết kế.
Người kiểm.
 Giới thiệu (sửa tên BMB hay BMB &A)


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 


 

BM
Best Metal Buildings.

DESIGN GUIDE & DEPLOYMENT DRAWING
FOLLOW BMB STEEL STANDARD

 
 Mục lục (chỉnh tên từng mục lục và số trang cho phù hợp)