Chuong 4+5 in nghiem thu-_SUA_

Định nghĩa tiết diện và gán tiết diện cho các phần tử dầm, cột.. Gán từng trường hợp tải trọng Với tĩnh tải và hoạt tải thì dùng tải phân bố trên Frame có chiều gravity để gán tải phân

Sap 2000 version 10.0.1

Chương 4: KHUNG PHẲNG BTCT

BÀI TẬP 1

Phân tích 1 khung phẳng BTCT 6 tầng (hình 4.1a và 4.1 b) Dùng bê tông mác B20 (M250);

E = 27 * 106 kN/m2 Tiết diện cột là 250*400 cho 3 tầng dưới và 250*300 cho 3 tầng trên Tiết diện dầm là: 250*400

TẢI TRỌNG:

* Tĩnh tải: g= 15 kN/m; gm = 18 kN/m; G1= 25 kN; G2= 55 kN; Gm= 30 kN

* Hoạt tải: p = 8 kN/m; pm = 5 kN/m ; P1= 15 kN ; P2= 33 kN; Pm= 12 kN

* Hoạt tải gió: Đã tính được qui về phân bố trên chiều dài cột khung:

COMB2 TT+0.9 (HT+ Gió trái) COMB5 TT+ Gió phải

COMB3 TT+0,9 (HT + gió phải) COMBAO Bao của (COMB1, COMB2,

COMB3, COMB4, COMB5)

Sap 2000 version 10.0.1

GIÓ TRÁI

Chọn biểu tượng khung phẳng

 Nhập các thông số trong hộp thoại như hình 4.2

-> Được mô hình như hình 4.3

Hình 4.3: Trước khi xóa phần tử thừa và sau khi xóa phần tử thừa, gán ngàm

Sap 2000 version 10.0.1

2 Định ngĩa vật liệu.(Giống các bài tập trước)

3 Định nghĩa tiết diện và gán tiết diện cho các phần tử dầm, cột (Giống các bài tập

trước) Khung sau khi được gán tiết diện sẽ như hình 4.4

Hình 4.4 Khung đã được gán tiết diện

4 Định nghĩa các trường hợp tải trọng (hình 4.5)

5 Định nghĩa các trường hơp phân tích (hình 4.6)

Sap 2000 version 10.0.1

Hình 4.7 Định nghĩa các trường hợp phản ứng

Sap 2000 version 10.0.1

7 Gán từng trường hợp tải trọng

Với tĩnh tải và hoạt tải thì dùng tải phân bố trên Frame có chiều gravity để gán tải phân

bố trên dầm Với tải tập trung tại nút dùng có chiều Z để gán.Với tải trọng gió

dùng tải phân bố trên Frame có chiều X để gán tải trên từng đoạn cột: Hình 4.8a, 4.8b

GIÓ TRÁI

Hình 4.8a

Sap 2000 version 10.0.1

GIÓ PHẢI

Hình 4.8b

8 Đặt tên phần tử:

B1: Đặt tên dầm: chọn các phần tử dầm: vào menu Edit=>Change Labels Nhập các thông

số vào hộp thoại Để sap đặt tự động, tại hộp Interative Name Change vào Edit, chọn Auto Relabel => All In List Click OK như hình 4.9

Sap 2000 version 10.0.1

Hình 4.9

B2: Đặt tên cột: Tương tự, để đặt tên phần tử cột, chọn cột, vào Edit=>Change

Labels Nhập các thông số vào hộp thoại Click OK như hình 4.10

Hình 4.10

Sap 2000 version 10.0.1

B3: Đặt tên nút: Chọn tất cả: Ctrl+A=>vào Edit=>Change Labels Nhập các thông số vào

hộp thoại Click OK như hình 4.11 Kết quả đặt tên các phần tử và nút cho trên hình 4.12

Hình 4.11

Hình 4.12

Sap 2000 version 10.0.1

9 Phân tích kết cấu:

Chọn phân tích theo bài toán khung phẳng; Clich Analyze menu -> Run analyze hoặc nhấn

F5

10 Xem kết quả phân tích:

- Xem biến dạng: Click Display menu  Show Deformed Shape… hoặc click

- Xem phản lực gối: Click Display menu  Show Forcees/ Stresses - > Joints… hoặc

Sap 2000 version 10.0.1

Phần 2 : Xuất nội lực sang phần mềm EXCEL :

Sau khi giải xong, Sap tự động đóng khóa đảm bảo các dữ liệu không bị xóa Để có số liệu tính toán cốt thép cho khung ( tính thép dầm và thép cột), ta xuất nội lực dầm, nội lực cột qua Excel để đưa vào các phần mềm tính toán cốt thép Trình tự các thao tác xuất nội lực như sau:

1 Xuất nội lực dầm: Chọn dầm => Vào Display/Show Tables…Chọn Element Output Vào

Select Ananysis Cases =>Tại hộp Select Output Cases chọn tổ hợp BAO để xuất nội lực=> click OK (hình 4.13)

Hình 4.13

- Lọc số liệu như hình 4.14

Hình 4.14

Sap 2000 version 10.0.1

- Xuất nội lực dầm qua Excel như hình 4.15

Hình 4.15

Kết quả nội lực dầm như bảng sau:

TABLE: Element Forces - Frames

2 Xuất nội lực cột: Chọn cột => Vào Display/Show Tables…Chọn Element Output Vào

Select Ananysis Cases =>Tại hộp Select Output Cases chọn tất cả các COMB để xuất nội lực=> click OK Kết quả nội lực cột như bảng sau:

Sap 2000 version 10.0.1

BÀI TẬP 2: LUYỆN TẬP TỔ HỢP TẢI TRỌNG:

Sử dụng số liệu tải phân bố của bài tập 1; Nhưng định nghĩa 6 trường hợp hoạt tải (HT1HT6) sắp xếp như hình 4.16 Tĩnh tải (TT) và tải trọng gió (gió trái GT và gió phải GP) thì không thay đổi Như vậy ta có các trường hợp tải được định nghĩa như hình 4.17

Hình 4.16 Một số trường hợp chất hoạt tải đứng

Hình 4.17 Hình 4.18

Sap 2000 version 10.0.1

Vào menu Define  Analysis Cases để định nghĩa thêm trường hợp hoạt tải chất đầy

(HTD) là tổng của HT3 và HT4 Không cần nhập hoạt tải chất đầy mà Sap tự cộng lại Ta

có các trường hợp phân tích được định nghĩa như hình 4.17 và 4.18

Bạn có thể định nghĩa các tổ hợp phản ứng (Define response combination) có cấu

trúc như bảng sau:

Sap 2000 version 10.0.1

+ Tĩnh tải phân bố trên dầm: Do bản sàn (dạng tam giác), do tường xây (dạng chữ nhật) Tĩnh tải phân bố đều trên dầm mái

+ Tĩnh tải tập trung trên nhịp dầm trục B C: Do dầm chiếu tới cầu thang truyền vào

+ Tĩnh tải tập trung tại nút khung : do dầm dọc truyền vào cột

* Hoạt tải sử dụng:

+ Hoạt tải phân bố trên dầm: do bản sàn (dạng tam giác) Trên dầm mái có hoạt tải phân bố

đều

+ Hoạt tải tập trung trên nhịp dầm trục B  C: Do dầm chiếu tới cầu thang truyền vào

+ Hoạt tải tập trung tại nút khung : Do dầm dọc truyền vào cột

5

47 100 5

20 75

5 5

3 3

60

15 60

Hình 4.20

* Hoạt tải gió

+ Được xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 2737-1995 Vùng gió II-A, địa hình dạng C Kết quả cho trên hình 4.21

COMB2 TT+0.9 (HT+ Gió trái) COMB5 TT+ gió phải

COMB3 TT+0,9 (HT + gió phải) COMB6 Bao của (COMB1, COMB2,

COMB3, COMB4, COMB5)

Sinh viên tự thực hiện theo các bước đã học

Sap 2000 version 10.0.1

Chương 5: THIẾT KẾ DÀN THÉP

BÀI TẬP 1

Phân tích nội lực và chọn tiết diện các thanh dàn của một dàn thép góc CT3 có nhịp

15m (hình 5.1) Bước dàn là 6m Dùng xà gồ thép, mái lợp tôn tráng kẽm Không xét tải

trọng gió trong bài tập này

- Trọng lượng tấm tôn sóng (dày 0.4mm) = 3,77kG/m2

(1) Tĩnh tải (hệ số Self Weight = 0)

(2) Hoạt tải trên nửa trái dàn

(3) Hoạt tải trên nửa phải dàn

Các tổ hợp

COMB1: Tĩnh tải + Hoạt tải trái COMB2: Tĩnh tải + Hoạt tải phải COMB3: Tĩnh tải + Hoạt tải trái + Hoạt tải phải

BAO: Bao của (COMB1, COMB2, COMB3)

Yêu cầu: Phân tích nội lực và chọn tiết diện các thanh dàn

1 Tạo mô hình

Có nhiều cách để dựng mô hình, sau đây chỉ trình bày một cách cho dàn đơn giản này

Sap 2000 version 10.0.1

B1 Click File menu  New Model Grid Oly  nhập các thông số trong hộp

thoại và hiệu chỉnh lưới như hình 5.2

Hình 5.2

B2 Vẽ các Frame đầu tiên, gồm 7 phần tử các thanh cánh hạ, 1 phần tử thanh đứng đầu dàn

và 1 phần tử thanh cánh thượng như hình 5.3, dùng biểu tượng

Hình 5.3 B3 Chọn frame cánh thượng  menu Edit  Divide Frames  chia đều thành 6 frames

 Kết quả như hình 5.4

Chọn đối tượng  Ctrl-R hoặc menu Edit  Replicate  chọn Mirror và nhập vào form

như hình 5.6  Kết quả như hình 5.7

Hình 5.6

Sap 2000 version 10.0.1

Hình 1.7

Hình 5.7

B6 Gán gối cố định cho chân trái dàn và gối di động cho chân phải của dàn

Chọn nút  menu Assign  Joint  Restraints

B7 Gỡ bỏ moment 2 đầu thanh dàn để chuyển dàn thành hệ có liên kết khớp ở các mắt : Chọn Vào menu Assign

Sap 2000 version 10.0.1

2 Tạo nhóm

Muốn các phần tử nào có cùng một kết quả thiết kế thì cần đưa chúng vào cùng một nhóm (Group) Ví dụ tạo group CANHTHUONG gồm các thanh cánh thượng, group CANHHA gồm các thanh cánh hạ, group BUNG gồm các thanh bụng

Ví dụ để tạo nhóm CANHHA ta chọn các phần tử thuộc cánh hạ của dàn rồi vào

menu Assign  Assign to Group  theo hình 5.10

4 Định nghĩa tiết diện chọn tự động

Nếu muốn sử dụng chức năng thiết kế kết cấu thép của SAP2000 để tự động chọn tiết diện

thanh dàn thì có thể định nghĩa tiết diện DAN, tiết diện kiểu Auto Select Ta cần cho trước một số tiết diện thép góc đôi (có thể import chúng từ file CISC.PRO) hoặc tự định nghĩa

cho phù hợp với Tiêu chuẩn Việt Nam), rồi khai báo tiết diện DAN sẽ được chọn từ các tiết diện đã có đó, sao cho tối ưu (nhẹ nhất nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực)

Các thao tác Import tiết diện và định nghĩa tiết diện DAN thuộc kiểu Auto select

được minh họa trên hình 5.11b

Sap 2000 version 10.0.1

Hình 5.11a Hình 5.11b

6 Định nghĩa các trường hợp tải trọng

Click nút hoặc vào Define menu Load Cases  hình 5.12.Lưu ý là ta đã quy trọng

lượng bản thân dàn thành lực tập trung tại mắt, không cần SAP tính

7 Định nghĩa các trường hợp phân tích

8 Định nghĩa các tổ hợp nội lực

9 Gán tải trọng cho từng trường hợp tải (hình 5.13)

Hình 5.12 Định nghĩa các trường hợp tải

Sap 2000 version 10.0.1

Tĩnh tải

Hoạt tải trái

Hoạt tải phải Hình 5.13 Các trường hợp tải trọng

10 Phân tích kết cấu

11 Giải, xem nội lực

Hình 5.14 Biểu đồ bao lực dọc

Sap 2000 version 10.0.1

11 Thiết kế kết cấu thép

B1 Chọn tiêu chuẩn thiết kế:

Menu Options> preferences….steel Frame Design (Hình 5.15)

Hình 5.15: Các thông số mặc định khi thiết kế theo tiêu chuẩn AISC-LRFD99

B2 Chọn các tổ hợp nội lực dùng cho thiết kế:

Menu Steel Frame Design> select Design Combos…

 Nếu muốn thiết kế theo các tổ hợp quen thuộc của Việt Nam: hình 5.16

Hình 5.16

B3 Thiết kế / kiểm tra kết cấu:

Menu Design/ Steel Frame Design/ Start Design/ Check of Structures

B4 So sánh tiết diện do SAP chọn sau khi thiết kế với tiết diện khi phân tích nội lực

Menu Design/Veryfy Analysis vs Design Section…

Sap 2000 version 10.0.1

B5- Mở khoá phân tích lại (Run Analysis) -> Thiết kế lại Tính lặp một số lần đến khi tiết

diện đã dùng khi phân tích và tiết diện thiết kế trùng nhau

Thông báo toàn bộ tiết diện phân tích và tiết diện thiết kế đã trùng nhau- Nếu không gặp bảng trên tức tiết diện phân tích và tiết diện thiết kế chưa trùng nhau

KẾT QUẢ THIẾT KẾ TỐI ƯU

Sap 2000 version 10.0.1

BÀI TẬP 2

Phân tích nội lực và chọn tiết diện các thanh dàn của một dàn thép góc CT3 có sơ đồ

tính như hình 5.17 Các trường hợp tải trọng tính toán qui về tập trung tại nút (đã tính toán

được) cho trên hình 5.18

(1) Tĩnh tải (hệ số Self Weight = 0)

(2) Hoạt tải trên nửa trái dàn

(3) Hoạt tải trên nửa phải dàn

Các tổ hợp

COMB1: Tĩnh tải + Hoạt tải trái COMB2: Tĩnh tải + Hoạt tải phải COMB3: Tĩnh tải + Hoạt tải trái + Hoạt tải phải

BAO: Bao của (COMB1, COMB2, COMB3)

Sinh viên tự thực hiện