Bài Giảng Tin Học Ứng Dụng Trong Xây Dựng

NGUYỄN VĂN MẠNH Bộ môn Kỹ thuật xây dựng BÀI GIẢNG Tin học ứng dụng trong xây dựng Công tác thiết kế và quản lý xây dựng A Tiêu chuẩn hóa 1 1 Ứng dụng tin học trong xây dựng C Khoa học B Công nghiệp h[.]

Công tác thiết kế và quản lý

xây dựng

A Tiêu chuẩn hóa

1.1 Ứng dụng tin học trong xây dựng

3D-Studio Max & 3D-Studio Viz: là phần mềm hỗ trợ thiết

kế 3D với khả năng dựng hình mạnh mẽ, chất lượng hìnhảnh đẹp

ArchiCAD: khác với AutoCAD, ArchiCAD thực sự là phần mềm dành riêng chokiến trúc với khả năng kết nối giữa các bộ phận của một công trình Với ArchiCADngười thiết kế chỉ việc dựng mô hình cho một dự án, tất cả các bản vẽ khác (mặtbằng, mặt đứng, mặt cắt, chi tiết, thống kê…) đều được xây dựng tự động từ môhình

1.2 Giới thiệu một số phần mềm trong xây dựng

Các phần mềm

hỗ trợ vẽ thiết

kế kiến trúc

1.2 Giới thiệu một số phần mềm trong xây dựng

Autodesk Revit: là bộ phần mềm được hãng Autodesk thiết kế tiếp cận theo hướng cung cấp các đối tượng (dầm, cột, tường, cửa, cầu thang…) Người dùng chỉ xác định các thuộc tính của đối tượng.

SketchUp: nhắm đến một giai đoạn quan trọng nhất nhưng chưa được chú ý đầy đủ là giai đoạn tìm ý tưởng và sơ phác ý tưởng, giúp kiến trúc sư vạch ra các nét sơ phác của công trình.

Các phần mềm

hỗ trợ thiết

kế kết cấu

1.2 Giới thiệu một số phần mềm trong xây dựng

STADD-III: là một phần mềm tính toán kết cấu hoàn chỉnh, các quá trình từ phát triển mô hình, biến đổi, phân tích,thiết kế và hiển thị dữ liệu trong quá trình xây dựng môhình hay kết quả đều được thực hiệntrong môi trường

đồ họa của Windows NT

ETABS: đây là phần mềm chuyên tính toán nhà cao tầng,cho phép người dừng xây dựng mô hình nhà cao tầngMột cách nhanh chống, cung cấp các lựa chọn tự động

và chuyên dụng nhằm phân tích, thiết kế bài toán mộtcách nhanh chóng và tiện lợi

SAP2000: là phần mềm chuyên tính toán kết cấu trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn

1.2 Giới thiệu một số phần mềm trong xây dựng

Các phần mềm phân tích địa kỹ thuật

ITASCA (FLAC, PFC, UDEC): đây

là bộ phần mềm của hãng Itasca chuyên về tính toán địa

kỹ thuật trên cơ sở các phương pháp tính khác nhau như sai phân hữu hạn, phần tử rời rạc, dòng hạt

GEO-SLOPE: là phần

mềm chuyên về tính

toán ổn định mái dốc

PHASE2: là phần mềm tính toán các bài toán về địa kỹ thuật như nền móng, đường hầm, mái dốc…

PLAXIS: là phần mềm tính

toán các bài toán về địa kỹ

thuật như nền móng,

đường hầm, mái dốc…

1.2 Giới thiệu một số phần mềm trong xây dựng

ESCON: là phần mềm của Việt Nam được

sử dụng để lập tự toán, quyết toán và đấuthầu các công trình xây dựng

CPM: là phần mềm của Việt Nam

sử dụng để quản lý dự án đầu tư xây dựng

1.3 Khái niệm về quy trình thiết kế xây dựng

Quy trình thiết kế xây

dựng bao gồm các

bước chính sau:

Thiết kế sơ bộ

Thẩm địnhThiết kế kỹ thuật

Thiết kế thi công

1.3 Khái niệm về quy trình thiết kế xây dựng

THIẾT KẾ

SƠ BỘ

Nghiên cứu hiện trạng quy hoạch Lập dự toán sơ bộ

Nghiên cứu tính khả thi của dự án

Nghiên cứu khả

năng đầu tư

Lập báo cáo kỹ thuật, báo cáo tài chính

Thiết kế sơ bộ là các tài liệu thể hiện bằng thuyết minh và bản vẽ về quy hoạch, kiến trúc, kết cấu, bố trí

hệ thống kỹ thuật và công nghệ, cụ thể hóa các yếu tố nêu trong nội dung báo cáo khả thi Thiết kế sơ

bộ được phê duyệt cùng báo cáo nghiên cứu khả thi và làm căn cứ để lập, thẩm định và xét duyệt thiết

kế kỹ thuật, thiết kế thi công.

1.3 Khái niệm về quy trình thiết kế xây dựng

THIẾT KẾ

KỸ THUẬT

Thiết kế kiến trúc

Thiết kế hệ thống

-Thiết kế kỹ thuật là các tài liệu thể hiện bằng thuyết minh và bản vẽ được triển khai trên cơ sở thiết kế sơ bộ được duyệt cùng báo cáo nghiên cứu khả thi.

Hồ sơ thiết kế kỹ thuật phải đảm bảo đủ điều kiện để lập tổng dự toán, hồ sơ mời thầu và lập bản vẽ thi công, bao gồm:

1.3 Khái niệm về quy trình thiết kế xây dựng

THIẾT KẾ THI CÔNG

Thiết kế tiết diện chi tiết

Thiết kế nội, ngoại

thất

Thiết kế hệ thống

kỹ thuật chi tiết

Thiết kế các chi tiết

kỹ thuật công nghệ

Thiết kế bản vẽ thi công là các tài liệu thể hiện bằng bản vẽ được lập

trên cơ sở thiết kế kỹ thuật đã được duyệt Hồ sơ của thiết kế thi

công gồm các phần:

1.3 Khái niệm về quy trình thiết kế xây dựng

THẨM ĐỊNH

Tính hợp lý của giải pháp kiến trúc, giải pháp kết cấu, thi công, công nghệ …

Tính hợp pháp của các

tiêu chuẩn thiết kế,

đơn giá, dự toán …

Tính hợp hiến của đơn

vị thiết kế

Tính khả thi của các giải

pháp thi công

Thẩm định thiết kế là công việc của người có thẩm quyền, tổ chức

kiểm tra điều kiện, năng lực của tổ chức tư vấn, các cá nhân, đơn vị

thiết kế thông qua các mục sau:

Từ đó đưa ra văn bản về giá trị đầu tư, tính khả thi và các khuyến cáo

về khả năng chịu lực của kết cấu.

CHƯƠNG 2

Tổng quan về SAP2000

Tổng quan về SAP2000

 SAP2000 = Structural Analysis Program được phát triển bởicông ty Computer and Structure Inc (CSI) của trườngBerkely, California, Mỹ

 Các mô đun của SAP2000:

• SAP2000 standard (bản tiêu chuẩn): tính toán 1500 nút

• SAP2000 Plus (bản nâng cao): không hạn chế số nút

• SAP2000 Nonlinear (bản phi tuyến): không hạn chế số nút

• SAP2000 Educational (bản giáo dục): 30 nút

Chương 2

Tổng quan về SAP2000

 SAP2000 có khả năng tính toán: kết cấu hệ thanh, tấm, vỏ,

bể chứa, tháp, trụ, cầu, móng, cầu thang…

 Vật liệu đồng nhất tuyến tính đẳng hướng

 Vật liệu tuyến tính trực hướng

 Vật liệu phi tuyến

 Tải trọng phân bố, tập trung

 Tải trọng nhiệt

 Tải trọng động…

Chương 2

Sơ đồ kết cấu - sơ đồ tính

 Sơ đồ tính: là hình ảnh đơn giản hóa của sơ đồ kết cấu

Chương 2

 Các bước thực hiện biến đổi từ công trình thực tế về sơ

đồ tính:

Thay cấu kiện của kết cấu thành các phần tử nối với nhau qua các nút

Thay các tiết diện bằng một số đại lượng đặc trưng như diện tích A, mô men quán tính I…

Thay các thiết bị tựa bằng các liên kết lý tưởng là các gối

Đưa tải trọng tác dụng trên bề mặt cấu kiện về các nút, trục

Bỏ qua một số yếu tố giữ vai trò thứ yếu để đơn giản cho quá trình đưa về

sơ đồ tính

Các thành phần cơ bản của sơ đồ kết cấu

 Nút (joint): là điểm liên kết giữa các phần tử

 Bậc tự do (degree of freedom): có tổng số 6 bậc tự do

Chương 2

 Phần tử tấm/vỏ (shell, plane,

asolid): để mô hình hóa các kết cấu loại tấm, vỏ, bản, sàn…

 Phần tử khối 3D (solid): để mô

phỏng các kết cấu khối chịu tải

3 chiều như đê, đập, móng…

Chương 2

Các thành phần cơ bản của sơ đồ kết cấu

 Liên kết: gồm có các loại:

 Liên kết tại giao điểm của các phần tử

(node) – kí hiệu LK1 ứng với toàn bộ nút trong kết cấu

 Liên kết nối đất (LK2): là liên kết cứng

hoặc đàn hồi

 Ràng buộc chuyển vị (constraint): để

mô tả chính xác sự làm việc của kết cấu

Chương 2

LK2

LK1

Các thành phần cơ bản của sơ đồ kết cấu

 Tải trọng:

 Tải trọng tĩnh là tải trọng không thay đổi theo thời gian: tải

trọng bản thân, tải trọng tập trung, phân bố…

 Tải trọng động là tải trọng có giá trị thay đổi theo thời gian:

tải trọng động đất, gió, sóng biển, xe di chuyển…

 TCVN 2737-1995: tải trọng và tác động

Chương 2

Các thành phần cơ bản của sơ đồ kết cấu

 Hệ tọa độ:

 Hệ tọa độ chung (Global): là duy

nhất cho mỗi sơ đồ kết cấu

 Hệ tọa độ riêng (local): để nhập dữ

liệu cho các đặc trưng hình học của phần tử, tải trọng, hiển thị nội lực của phần tử…

Chương 2

Trình tự tiến hành tính toán

Bước 1 Xây dựng mô hình kết cấu Dùng các công cụ xây dựng hình học hoặc lấy từ thư viện kết cấu

mẫu (Templates)

Bước 2 Định nghĩa các nhóm vật liệu Define  Materials…

Bước 3 Khai báo các đặc trưng hình học

và gán cho phần tử

Define  Frame section…

Define  Shell section…

Define  NL link properties…

Bước 4 Định nghĩa các trường hợp tải

Trình tự tiến hành tính toán

Bước 6 Khai báo các điều kiện biên Assign  Restraints…

Bước 7 Chọn các thông số

cho quá trình giải Analyze  Set Options…

Bước 8 Thực hiện giải các bài toán kết

cấu Analyze  Run…

Bước 9 Xem biểu diễn kết quả

và xuất kết quả Display  Show…

Bước 10 Thiết kế kết cấu Design  Steel/concrete…

Chương 2

CHƯƠNG 3

Tính toán kết cấu bằng SAP2000

Tính toán kết cấu bằng SAP

 Kết cấu hệ thanh:

dầm, cột, dàn, khung, dây cáp

 Quy trình tính toán

kết cấu hệ thanh:

1 Thiết lập mô hình kết cấu:

File  New Model

• từ thư viện mẫu

• người dùng tự vẽ

Chương 3

Tính toán kết cấu bằng SAP

2 Khai báo vật liệu:

Define  Material

Chương 3

Tính toán kết cấu bằng SAP

3 Khai báo tiết diện

và gán cho kết cấu: Define Section Properties

Chương 3

Assign  Frame  Frame Sections

Tính toán kết cấu bằng SAP

4 Khai báo tải trọng:

• Dạng tải trọng: Define  Load Patterns

Chương 3

Tính toán kết cấu bằng SAP

• Trường hợp tải trọng: Define  Load Cases

Chương 3

Tính toán kết cấu bằng SAP

5 Tổ hợp tải trọng: Define  Load Combinations

Chương 3

Linear Add: tổ hợp cộng tác dụng

Envelope: đường bao nội lực

Absolute Add: cộng giá trị tuyệt đối

SRSS: căn bậc 2 tổng bình phương

Range Add: cộng giá trị cùng dấu

Tính toán kết cấu bằng SAP

6 Khai báo điều kiện biên: Assign  Joint  Restraint…

Chương 3

7 Chọn số bậc tự do để giải: Analyze  Set Analysis Options

Tính toán kết cấu bằng SAP

8 Thực hiện tính toán: Analyze  Set Load Cases to Run

Chương 3

9 Xem kết quả: Display  Show…

Tính toán kết cấu bằng SAP

10 Thiết kế cấu kiện: Design  Steel/Concrete…

 Khai báo các số liệu liên quan đến thiết kế:

• Tính chất cơ lý của vật liệu: cường độ chịu nén, kéo…

• Chọn kiểu phần tử: dầm, cột, hình dạng tiết diện…

• Chọn tổ hợp thiết kế: mặc định, khai báo

• Chọn loại vật liệu làm kết cấu: thép, bê tông

• Chọn tiêu chuẩn thiết kế: ASTM, EuroCode, Canada…

• Chọn kiểu phân tích: bài toán kiểm tra, bài toán thiết kế

 Phân tích và tính toán nội lực (Run)

 Thiết kế cấu kiện

 Xem và kiểm tra kết quả thiết kế

Chương 3

Nhịp 6m x 4 = 24m

Tải trọng phân bố và tập trung như trên hình

Nhịp 4-5-4-6m

Tải trọng phân bố và tập trung như trên hình

Tải trọng phân bố đều trên bản sàn gồm tĩnh tải g = 375kg/m2

(gct = 100, gbt = 275), hoạt tải p = 200x1,2 = 240kg/m2

Vật liệu: BTCT M200,

 = 2500kg/m 3 ,

E = 2,4x10 9 kg/m 2 ,  = 0,2 Tiết diện: sàn dày 8cm Dầm

20x30cm Cột biên tầng 1-5:

20x20cm Cột giữa tầng 1-2:

25x25cm, tầng 3-5: 20x20cm

Bài tập ứng dụng

S2 Khung sàn không gian

Chương 3

Tải trọng: lực phân bố đều trên bản sàn gồm

tĩnh tải gct = 100kg/m 2 , hoạt tải sàn p = 150x1,3 = 195kg/m 2 Tường gạch 10cm xây bao che xung quanh nhà gt = 180x(3,6- 0,3) = 600kg/m; 180x1,5x5/8 = 170kg/m trên dầm mái Mái ngói có gm = pm = 100x2

= 200kg/m trên dầm nghiêng.