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

Hướng dẫn thiết kế nhà kết cấu thép sử dụng phần mềm sap 2000 ( DESIGN GUIDE FOLLOW BMB STEEL STANDARD ) Trong những năm 1980 trở lại đây, công nghệ máy tính đã có những bước phát triển mạnh mẽ, nó góp phần thúc đẩy nghiên cứu và phát triển công nghệ trên thế giới trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Trong lĩnh vực xây dựng, công nghệ máy tính cũng đã được ứng dụng rộng rãi, bao gồm các phần mềm về quản lý xây dựng, kinh tế xây dựng, phân tích nội lực kết cấu, thiết kế kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép, thiết kế và thể hiện bản vẽ kỹ thuật...

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)

 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

- 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)

- 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…

- 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)

 Khai báo tải trọng:

Vào Define -> Load Patterns…

WLY1 Left Windload-Y WLY2 Right Windload-Y FL1 Floor Load 1 FL2 Floor Load 2 FL3 Floor Load 3 FL4 Floor Load 4 FL5 Floor Load 5 CR1 Crane Load 1 CR2 Crane Load 2 CR3 Crane Load 3 CR4 Crane Load 4 CR5 Crane Load 5 EL1 Earthquake Load 1 EL2 Earthquake Load 2 EL3 Earthquake Load 3 EL4 Earthquake Load 4

 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…

- Tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn ASCE 7-10 Xem thêm tiêu chuẩn

- 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

COMBO 1 DL + LLCOMBO 2 DL + 0.6WL1COMBO 3 DL + 0.6WL2COMBO 4 DL + 0.6WL3COMBO 5 DL + 0.6WL4COMBO 6 DL + 0.75LL + 0.45WL1COMBO 7 DL + 0.75LL + 0.45WL2COMBO 8 DL + 0.75LL + 0.45WL3COMBO 9 DL + 0.75LL + 0.45WL4COMBO 10 0.6DL + 0.6WL1

COMBO 11 0.6DL + 0.6WL2COMBO 12 0.6DL + 0.6WL3COMBO 13 0.6DL + 0.6WL4

- 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

- Giá trị tải trọng gió lấy theo bảng tính

CASE 1 CASE 2

1.155 2.813 -4.008 -2.350 -2.653 -0.995 -2.317 -0.659

1.094 1.923 -2.879 -2.050 -1.722 -0.893 -1.519 -0.690

Góc Giữa

1.592 2.338

Khung đầu hồi

Gió Y

- Ngoài ra với tải nóc gió: tính gần đúng tĩnh tải 0.15 kN/m 2 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

- 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 F y= 34.5 kN/cm 2

- Với thép cường độ A36 hoặc SS400 sử dụng cho thép hình hay thép tấm cường độ thấp có cường độ F y = 23.5 kN/cm 2 khai báo vật liệu như sau:

 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

- 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: h w/tw <180

+ Giới hạn rộng cánh: h/b f <5

+ Giới hạn dày cánh: b f/tf <31

+ Giới hạn dày bụng: t f/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

- 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…

- 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

 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…

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…

- Chọn tiết diện sao cho tỉ số ứng suất ≤ 1 Cần nguyên cứu tỉ số ứng suất này để hiểu thêm

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

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

 Tiêu chuẩn thiết kế

 Đặc trưng vật liệu : Chỉnh sửa vật liệu như trong bản vẽ trình duyệt

 Bảng tổng hợp: Chỉnh sửa theo bản vẽ trình duyệt và PIF

- Tính toán decking (nếu có)

- Tính toán dầm sàn composite (nếu có)

 Tiêu chuẩn thiết kế

 Tiêu chuẩn tải trọng

 Tổ hợp tải trọng

 Chuyển màu trắng đen trong Sap

 Số liệu đầu vào (đơn vị kN-m):

 Chèn hình khung tính toán 3 hình:

- Labels

- Section frame

 Xuất số liệu trong Sap (chú ý đơn vị: kN-m)

 Xóa tổ hợp bao trước khi xuất thuyết minh

 Copy phần input vào file word

 Xóa những dữ liệu không cần thiết trong file và chỉnh sửa cho hình cho hợp lý để nhìn gọn gàng đẹp hơn

 Xuất nội lực trong Sap

 Thiết kế ( đơn vị kN.m): thao tác tương tự input

 Xuất số liệu trong Sap

 Dùng phần mềm Adobe Acrobat Professional (chuyển PDF)

 Cài phần mềm Adobe xong cách chuyển PDF nhanh nhất

 Bước 1: Ta chọn hết các sheet trong file excel bằng cách click chuột trái + shift chọn trang đầu

và trang cuối cùng của sheet Những ô không cần chuyển sang PDF thì ta không chọn

 Bước 2: ctrl + P chọn phần mềm Adobe PDF → OK để chuyển 1 lượt sheet excel

 Bước 3: Dẫn đường chuyền đến file cần lưu và đánh số trang từ ?? → ??

 Tổng hợp file PDF

- Chọn các file PDF cần tổ hợp

- Nhấp phải chọn : Combine supported files in Acrobat

-Sắp xếp các file theo thứ tự bằng cách sử dụng Move up & Move down

- Combine Files

 Đánh số trang cho file PDF

- Chọn thanh công cụ Tools (bên phải)

- Chọn Header & Footer

- Add Header & Footer

- Trường hợp thêm trang hay xóa trang muốn đánh số trang lại thì sử dụng Update

- Chọn Page Range Options : đánh số trang bỏ trang bìa

 Mục lục trong PDF

- Chọn Bookmarks

- Chuột phải – Properties – Actions – Edit

- Trang cần dẫn đến ( thứ tự trang theo PDF)

 Text style : BMB-TEXT

 Chiều cao chữ lần lượt là 500-350-250 (text height)

 Kiểu chữ : Viết hoa đối với tất cả các ghi chú

 Chữ ghi chú:

 Layer: 25TEXT-BMB

 Height: 250

 Width factor: 0.75

 Text

 Primary Units

5 TRÌNH TỰ DANH MỤC BẢN VẼ ĐIỂN HÌNH

 BÌA & KHUNG TÊN BẢN VẼ

 CHI TIẾT BU LÔNG NEO (AB 02/…)

 CHI TIẾT DẦM CẦU TRỤC

 CHI TIẾT LIÊN KẾT DẦM SÀN

 SPANNER- CANOPY - NÓC GIÓ - BÁN MÁI

 CẦU THANG - THANG LEO

 CHI TIẾT MỐI NỐI ĐIỂN HÌNH

CHI TIẾT PHỤ KIỆN