Bảng tính và hướng dẫn tính toán thiết kế kết cấu sàn bê tông cốt thép bằng phần mềm Safe V12 (có file excel full)

Đây không chỉ là hướng dẫn tuần tự các bước thiết kế sàn bê tông cốt thép bằng phần mềm Safe mà còn KÈM THEO FILE EXCEL BẢNG TÍNH TOÁN FULL CHO SÀN BTCT. Hướng dẫn và bảng tính kèm theo này có rất nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với tất cả các file đang có trên mạng, cụ thể: 1. Giá trị chính của tài liệu này nằm ở bảng excel tính toán đính kèm. Tài liệu hướng dẫn chi tiết, tuần tự các bước chuyển dữ liệu từ Etabs sang Safe, các bước vẽ và thiết lập cũng như Run trong phần mềm Safe.2. Tất cả các hàm tính toán đều có trích dẫn công thức được nêu trong TCVN mới nhất (TCVN 55742018) hoặc trong các giáo trình của Trường ĐHXD hoặc của các GS đầu ngành.3. Bảng tính toán bằng các hàm đơn giản, dễ hiểu (như Countif, Vlookup...), không dùng cấu trúc VBA nên người sử dụng có thể dễ dàng tìm hiểu sâu cũng như so sánh về công thức với tiêu chuẩn. Từ đó hiểu được bản chất và tăng kiến thức chuyên môn.4. Bảng tính toán được tính toán tự động, chỉ cần paste dữ liệu đầu vào từ Safe (không như nhiều file tính toán phải nhập tay dữ liệu nội lực, rất mất thời gian) là có thể tự động chạy ra được kết quả tính toán.5. Tính toán đầy đủ 2 trạng thái giới hạn của sàn BTCT: Trạng thái giới hạn 1 (tính toán thép), Trạng thái giới hạn 2 (độ võng, nứt). Hầu như chưa có một bảng tính toán nào làm được việc này.6. Cuối cùng đây là bảng tính toán mà tác giả lập dùng phục vụ cho công việc thiết kế hàng ngày để việc thiết kế kết cấu của tác giả được tốt và nhanh nhất. Do đó rất có Tâm và Tầm (khác hẳn các bảng khác sưu tầm trên mạng).

I Xuất dữ liệu từ mô hình Etabs (đã phân tích nội lực) sang Safe

1 Vào menu File → Export → Safe story as SAFE V12 f2k Text File…

2 Thay đổi các thông số của hộp thoại để chọn tầng xuất dữ liệu sang Safe

HƯỚNG DẪN DÙNG PHẦN MỀM SAFE V12 ĐỂ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN

Diễn giải:

- Story to Export : Chọn tầng cần xuất ra dữ liệu Safe

- Spectra to Export: Xuất nội lực do tải trọng động đất gây ra Đối với thiết kế sàn ta không lựa chọn

bất kỳ tải trọng động đất nào (Clear All)

- Export Floor Loads Only: Chỉ kể đến tải trọng của riêng tác dụng vào phần sàn đã chọn (đối với

nhà sàn dầm thông thường khi thiết kế sàn chỉ cần chọn lựa này)

- Export Floor Loads and Loads from Above: Kể đến tải trọng của sàn đã chọn và tải trọng của các

thành phần bên trên (thường dùng lựa chọn này để xuất cả nội lực chân cột và chân vách khi tính toán móng)

- Export Floor Loads plus Column and Wall Distortions: Kể đến tải trọng của sàn đã chọn cộng

thêm hệ kết cấu cột, vách có liên quan đến sàn (cột tầng trên + cột tầng dưới) Lựa chọn này kể đến góc xoay và chuyển vị của cột và vách chính là thể hiện sự tương tác của dầm sàn với phần còn lại của hệ kết cấu Thường được sử dụng trong trường hợp sàn không dầm, vì sàn không dầm có sự tương tác nhất định phân phối nội lực giữa sàn, cột, vách => Cần xuất chuyển vị và góc xoay của cột

và vách để xét đến ảnh hưởng của nó đến sự làm việc của kết cấu sàn.

- Load Case Export (Select Cases…) : Chọn các loại tải trọng cần thiết tác dụng lên mặt sàn Ở trong

hộp thoại "Select Load Conditions" ta chọn các loại tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng trên sàn (TTS, TTG, HT) Còn các loại tải trọng ngang (gió), tải trọng đặc biệt (động đất) không cần kể đến, một phần do lúc làm sơ đồ đã mô hình sàn là một tấm cứng (Diaphragms), tải trọng ngang do cột vách chịu.

=> Cuối cùng nhấn “OK” để kết thúc chọn Lưu ý đặt tên và lưu lại file f2k vào thư mục Safe sàn

3 Import file f2k vào Safe và lưu thành file safe (.FDB)

● Từ Safe nhấn File => Import => SAFE f2k File… rồi tìm đến vị trí file f2k đã lưu ở trên => nhấn Open Ta được:

● Nhấn File => Save => Đặt tên file và lưu lại trong thư mục Safe sàn (file FDB)

● Vào mục Unit ở góc cuối để chuyển hệ đơn vị sang T-m cho đồng bộ với file etabs cũng như bảng tính => Consistent Unit… => OK => OK

Ta có kết quả hệ đơn vị đã chuyển sang T-m ("C" là đơn vị đo nhiệt độ theo độ C)

(Mô hình 3D sàn tầng 2)

4 Vẽ dải sàn (Strip)

● Nhấn Draw => Draw Design Strips (hoặc vào biểu tượng trên thanh công cụ)

- Phần mềm tính toán theo phương pháp Phần tử hữu hạn nên mô hình tính toán càng được chia nhỏ thì càng chính xác và càng phản ánh đúng với thực tế Thực tế hay vẽ các dải Strip có bề rộng là 1m

- Quy ước: Strip Layer A để vẽ dải Strip theo phương X, Strip Layer B để vẽ dải Strip theo phương Y

● Chọn hiện bắt điểm vào lưới trong Safe để dễ dàng vẽ Strip: Vào Draw → Snap Options…

● Bắt đầu công việc chính, và các bạn cũng không cần quan tâm lắm về vật liệu hay tiết diện của kết cấu vì điều này mình đã làm ở bên ETABS hết rồi Bạn nào muốn kiểm tra hay chỉnh sửa lại cũng được, nhưng lúc này tên của các loại vật liệu đã bị thay đổi thành MAT1, MAT2… Các bạn chú ý so sánh với bên ETABS để chỉnh sửa cho đúng nhé

- Chọn Middle Strip thay cho Column Strip, mình thấy 2 loại này cho kết quả nội lực không khác nhau là mấy

● Vẽ 1 Strip và nếu cần thì chọn thêm hiển thị bề rộng Strip và tên Strip để dễ phân biệt:

● Strip layer A - Phương X - CSA (đang không cho hiện Show Width Strip)

● Strip layer B - Phương Y (đang không cho hiện Show Width Strip)

4 Phân tích, tính toán

● Nhấn Run => Run Analysis & Design để phần mềm bắt đầu phân tích, tính toán

● Sau khi phần mềm chạy xong đầu tiên ta phải kiểm tra độ võng đàn hồi max trong sàn

- Nhấn vào Show Deformed Shape…→ Chọn như hộp thoại phía dưới:

Xong phần vẽ, các bạn có thể vào mục “Define => Load Combinations” để kiểm tra lại các trường hợp

tổ hợp tải trọng (Safe đã có đủ 9 trường hợp tổ hợp tải trọng từ Etabs chuyển sang, trừ TH10&TH11 là tải trọng động đất Etabs không chuyển sang)

Ta chọn TH1 vì đó là tổ hợp gồm TT+HT, là tổ hợp tải trọng lớn nhất tác dụng lên sàn

- Kết quả về độ võng đàn hồi của sàn thể hiện như hình dưới đây:

● Nhấn Display => Show Strip Force để xem biểu đồ mô men của dải Strip bằng hình ảnh:

Trong đó:

- Load Combination: Chọn tổ hợp tải trọng (TH1=TTS+TTG+HT là lớn nhất đối với thiết kế sàn)

- Axial Force: Lực dọc; Shear Force: Lực cắt; Torsion: Mô men xoắn

- Layer A, Layer B: Hiển thị Strip theo phương X hoặc phương Y

- Fill Diagram: Hiện theo biểu đồ; Show Values on Diagram: Hiện giá trị trên biểu đồ

Ta có thể di chuột trên toàn bộ mặt sàn đều có giá trị độ võng đàn hồi của sàn (vị trí màu càng đậm thì càng có độ võng lớn)

● Xem kết quả ở dạng bảng exel:

Nhấn Display => Show Tables => Element Results => Area Results (Slabs, Walls, Ramps) => Table: Strip Force

Ta có kết quả:

Bôi đen toàn bộ bảng dữ liệu → Copy (Ctrl C) và Paste (Ctrl V) kết quả sang Sheet "Noi luc Strip san

T2"(do không xuất được sang excel, nếu các bạn chuyển được thì nhấn vào File => Export Current Table => To Excel) Lưu ý Paste dữ liệu từ hàng thứ 3 ở xuống (hàng 1& 2 là tiêu đề chung do không

copy từ Safe sang được)

Từ đây các bạn có thể sử dụng cột nội lực M3 có được để tính toán cốt thép cho sàn.

I BÀI TOÁN TÍNH TOÁN CỐT THÉP

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CỐT THÉP SÀN

Các công thức trong hướng dẫn này trích từ sách "Sàn sườn Bê tông toàn khối" NXB Xây dựng năm 2008 của GS Nguyễn Đình Cống Các công thức này không khác công thức tính toán dầm tiết diện chữ nhật đặt cốt thép đơn trong TCVN 5574-2012, TCVN 5574-2018

● Tính giá trị ξ R , ξ D (Theo hướng dẫn tại sách "Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép theo TCXDVN 356-2005" của GS Nguyễn Đình Cống và giáo trình BTCT1-ĐHXD)

● Hệ số điều kiện làm việc của bê tông У b2 (Bảng 15, TCVN 5574-2012):

● Tính toán hệ số α R :

● Tính toán cốt thép

Hoặc kiểm tra điều kiện hạn chế theo:

● Cốt thép cấu tạo

● Hàm lượng cốt thép (theo lý thuyết và kinh nghiệm)

II BÀI TOÁN KIỂM TRA MÔ MEN GIỚI HẠN