Thiết kế khung nhà thép tiền chế theo tiêu chuẩn my AISC 2010

Thiết kế khung nhà thép tiền chế theo tiêu chuẩn my AISC 2010 Với những ưu điểm lớn trong việc thiết kế thi công, nhà thép tiền chế hay nhà khung thép được sử dụng ngày càng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp xây dựng hiện đại. Nội dung bài viết sau đây sẽ trình bày chi tiết về các bước trong quy trình lắp dựng nhà thép tiền chế, nhà khung thép theo tiêu chuẩn khi xây dựng nhà xưởng, nhà dân dụng…

Trang 1

SỬ DỤNG SAP2000 v16 ĐỂ THIẾT KẾ

Bài toán: Thiết kế khung nhà xưởng ngang 40.02m, bước cột 7.5m, cao độ giọt nước 11m, tốc độ gió

130km/h

Bước 1: Chọn đơn vị : (KN,m,C) và tạo lưới:

¾ File Æ New Model

Nhớ đổi đơn vị ( Units), Chọn Grid Only, xuất hiện hộp thoại Quick Grid lines, chọn thẻ Cartesian và

khai báo như sau:

Trang 2

HƯỚNG DẪN SAP2000 v16 THIẾT KẾ KHUNG THÉP TIỀN CHẾ THEO TIÊU CHUẨN AISC 2010

Buildings Metal

Best

M B

¾ Click chọn OK để hiệu chỉnh lưới, xuất hiện hộp thoại như sau:

Trang 3

¾ Click double vào hệ lưới để hiệu chỉnh lưới, xuất hiện hộp thoại như sau:

¾ Nếu giải khung phẳng chỉ chọn 2 trục ( X Grid date & Z Grid date) khai báo

¾ Khung không gian thì chọn cả 3 trục (X Grid date, X Grid date & Z Grid date) khai báo

Trang 4

Buildings Metal

Best

M B

Bước 2: Thay đổi khung nhìn cửa sổ chương trình:

Đưa về cửa sổ làm việc ở mặt phẳng X-Z như sau:

Bước 3: Vẽ các phần tử cơ bản:

¾ Click vào thanh công cụ Draw Æ Draw Frame/Cable Element (đóng cửa sổ Properties of Object) và

vẽ phần tử thanh cơ sở như sau:

Trang 5

Bước 4: Bẻ gãy tất cả các phần tử giao nhau:

¾ Chia đoạn kèo như form mẫu BMB theo nhịp nhà ( các đoạn 3 ; 4.5 ; 5 ; 6 ; 9 ; nhỏ hơn 12m )

¾ Vẽ các thanh ngang qua nút muốn chia của đoạn kèo

¾ Chọn tất cả các phần tử thanh, sau đó vào menu Edit Æ Edit lines Æ Devide Frames, xuất hiện hộp thoại Edit lines chọn Divide Selected Frame…như hình sau:

Click vào Break at interrections…… Click OK để đóng hộp thoại Divide Selected Frames

Bước 5: Xóa bỏ các phần tử dư:

Trang 6

Buildings Metal

Best

M B

¾ Chọn các phần tử dư và bấm phím Delete trên bàn phím để xóa Kết quả như hình sau:

Bước 6: Sao chép đối tượng đối xứng:

¾ Chọn tất cả các phần tử cần sao chép Æ vào menu Edit Æ Replicate, xuất hiện hộp thoại Replicate

Æ chọn thẻ Mirror Æ chọn thẻ con Parallel to Y, sau đó nhập vào tọa độ đường đối xứng như hình sau:

¾ Click OK để đóng hộp thoại Replicate và kết quả như hình sau:

Trang 7

Bước 7: Gán điều kiện biên cho nhà:

¾ Gối cố định: Assign Æ Joint Æ Restraints

Chọn gối cố định như hình sau và Click OK để đóng hộp thoại Joint Restraints

¾ Kết quả sau cùng như hình sau:

Trang 8

Buildings Metal

Best

M B

Bước 8: Khai báo vật liệu:

Vào menu Define Æ Materials Æ xuất hiện hộp thoại Define Materials như hình sau:

¾ Click vào Add New Material Æ xuất hiện hộp thoại Material Property Data và tiến

hành khai báo như hình sau:

Trang 9

¾ Click OK để đóng hộp thoại Add Material Property

¾ Chọn Show Advanced Properties

¾ Vào Modify/Show Material kết quả như hình sau:

Trang 10

Buildings Metal

Best

M B

Nhập Mass per Unit Volume =0 và khai báo cường độ thép đúng

¾ Click OK để đóng hộp thoại Material Property Data

¾ Click OK để đóng hộp thoại Material Property Options

¾ Tiếp tục Click Ok để đóng hộp thoại Define Materials

Bước 9: Khai báo các trường hợp tải trọng theo ASCE 7-10:

Trường hợp 1: Tĩnh tải (DL)

Trường hợp 2: Hoạt tải (LL)

Trường hợp 3: Tải gió 1 (WL1)

Trường hợp 4: Tải gió 2 (WL2)

¾ Vào menu Define Æ Load Patterns Æ xuất hiện hộp thoại Define Load Patterns, tiến hành khai báo, kết quả như hình sau:

Trang 11

Muốn chọn loại ( Type ) Notional cho hoạt tải ( LL) , ta chọn More… trong cột Type, sau đó Click vào và chọn Notional Sau đó chọn Auto cho cột Auto Latteral Load Pattern

Và cuối cùng khai báo như hình sau:

Click OK để đóng hộp thoại Define Load Patterns

¾ Vào menu Define Æ Load Case, xuất hiện hộp thoại Define Load Cases, tiến hành khai báo, kết quả như hình sau:

Trang 12

Buildings Metal

Best

M B

Chọn DL Æ Modify/Show load Case

Xuất hiện hộp thoại sau : ta chọn Nonlinear & P-Delta

Click OK để đóng hộp thoại Load Cases Data – Nonlinear Static

Trang 13

¾ Tương tự, ta làm cho LL

¾ Click OK để đóng hộp thoại Load Cases Data – Nonlinear Static

Trang 14

Buildings Metal

Best

M B

Bước 10: Tiến hành khai báo tổ hợp tải trọng theo mục 2.4.1 ASCE 7-10 trang 8 hay mục 1605.3.1

IBC 2012 như sau:

Trang 16

Buildings Metal

Best

M B

Trang 17

¾ Click OK để đóng hộp thoại Define Response Combinations

Trang 18

Buildings Metal

Best

M B

Bước 11: Gán tải trọng:

(1) Gán tĩnh tải (DL):

¾ Tĩnh tải của tole và xà gồ: vào bảng Excel tính khung xưởng

¾ Chọn phần tử thanh cần gán tải, Menu Assign Æ Frame Loads Æ Distributed, xuất hiện hộp thoại

Nhập tải xong, Click Ok để đóng hộp thoại

¾ Tĩnh tải khung nóc gió: Tải khung nóc gió là 15kg/m2 x ( diện tích nóc gió) => nhớ đổi đơn vị ra

KN khi nhập vào khung Sap để tính toán Ví dụ: tính tải nóc gió là 4.5KN thì nhập lực tập trung 4.5KN ( Chọn nút cần gán tải, vào Menu Assign Æ Joint Loads Æ Forces )

-Click Ok đóng hộp thoại Joint Forces

Trang 19

¾ Ta được kết quả sau:

Trang 20

Buildings Metal

Best

M B

Nhập tải xong, Click Ok để đóng hộp thoại

(3) Gán Tải gió (WL1):

¾ Vào bảng Excel tính khung xưởng nhập cho kết quả :

Chú ý : Nhâp thông số khoanh tròn vào khung tương ứng W1 cột biên, W2 kèo trái, W3 kèo

phải, W4 cột trái

Trang 22

Buildings Metal

Best

M B

Click Ok đóng hộp thoại Frame Distributed Loads

Trang 23

(4) Gán tải gió WL2:

¾ Tương tự như khi nhập tải WL1 (Nhà xưởng đối xứng nhập 2 gió, bất đối xứng 4 gió)

Trang 24

Buildings Metal

Best

M B

Bước 12: Định nghĩa tiết diện:

¾ Chú ý khi nhập tiết diện chữ I:

+ Chiều cao t3 chia chiều rộng cánh t2 ( hay t3) không được lớn hơn 5

+ Chiều dày cánh tf ( tfb) chia chiều dày bụng tw không được lớn hơn 2.5

+ Chiều cao t3 chia chiều dày bụng tw không lớn hơn 180

+ Chiều rộng cánh t2 ( hay t3) chia chiều dày cánh tf ( tfb) không lớn hơn 31

+ Tạo nách khung, chiều cao cột không chênh lệch so với chiều cao kèo quá 200mm

+ Chiều dài tối đa chuyên chở là 12m Æ Chiều dài phân đoạn tối đa là 12m

+ Nên cho bề rộng cách bằng nhau trong cùng 1 phân đoạn Nếu chúng khác nhau thì tạo mối nối + Với tiết diện thay đổi, sự khác nhau giữa chiều cao bắt đầu đến kết thúc nên lớn hơn 100mm + Đối với thép tổ hợp thay đổi theo hình thang, độ dốc tiết diện không quá 150

+ Chiều cao bụng tối đa nên nhỏ hơn 1500mm vì yêu cầu kỹ thuật

¾ Vào menu Define -> Section Properties-> Frame Sections, xuất hiện hộp thoại Frame Properties như hình sau:

¾ Click chọn Add New Property, xuất hiện hộp thoại Add Frame Section Property như hình sau:

Trang 25

¾ Click chọn tiết diện cần khai báo.Ví dụ tạo thép I tổ hợp -> chọn I/ Wide Flange xuất hiện hộp thoại sau : chú ý kí hiệu Section Name và Material

¾ Click chọn OK ta được 1 tiết diện tổ hợp

¾ Muốn chọn tiết diện I tổ hợp thay đổi, Click chọn Add New Property, xuất hiện hộp thoại Add Frame Section Property như hình sau:

¾

Trang 26

Buildings Metal

Best

M B

¾ Click chọn ô khoanh vùng cho đúng thông số trên, click OK, ta được 1 tiết diện tổ hợp thay đổi

Bước 13: Gán tiết diện:

Chọn Assign -> Frame -> Frame Sections… xuất hiện hộp thoại Frame Properties Trong hộp thoại, tìm và chọn tiết diện thích hợp để gán cho khung như hình sau:

Trang 27

¾ Sau đó Click OK để chấp nhận và gán cho khung kèo Sơ bộ ban đầu sau khi gán như hình sau:

Bước 14: Khai báo bậc tự do:

¾ Vào menu Analyze -> Set Analysis Options, xuất hiện hộp thoại Analysis Options, Click chọn vào 3 chuyển vị UX ,UZ, RY cho khung phẳng như hình sau:

Trang 28

Buildings Metal

Best

M B

Bước 15: Thiết kế khung thép tiền chế:

¾ (1) Chọn tiêu chuẩn thiết kế vào thanh công cụ Design Æ Steel Frame Design Æ View/ Revise preferences, xuất hiện hộp thoại Steel Frame Design Preferences như sau:

Chú ý những ô khoanh tròn nhập cho đúng như hình trên

Trang 29

¾ Vào thanh công cụ Design Æ Steel Frame Design Æ Select Design Combos, xuất hiện hộp thoại Design Load Comninations Section như sau:

Không chọn Automatically Generate Code-Based Design Load Combinations

¾ Nhấn F5 để Sap tính toán

¾ Click Run Now

Trang 30

Buildings Metal

Best

M B

¾ Shift +F5 được hình sau:

Ngoài ra, có thể vào thanh công cụ Design Æ Steel Frame Design Æ Display Design Info…

Trang 31

¾ Chọn show ratio value above Cick Ok để đóng hộp thoại

¾ Sau đó, khai báo hệ sộ giằng bằng cách click phải chuột vào tiết diện cần khai báo, xuất hiện cửa sổ sau:

¾ Chọn Overwrites

¾ Cách tính hệ số giằng như sau: lấy khoảng cách xa nhất của xà gồ / đoạn kèo ( cột) Đối với cột, hệ

số giằng lấy thấp nhất là 0.5

Trang 32

Buildings Metal

Best

M B

Sau đó kiểm tra ứng suất, tỷ số ứng suất dưới 1.05 thì chấp nhận

Bước 15: Kiểm tra các chuyển vị theo qui định của MBMA 2010 trang 34 hay bảng 1604.3 IBC

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	1,93 MB