Một số điều chỉnh trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép bằng phần mềm SAP2000

Chia sẻ: Dương Chí Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

909
lượt xem 607
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhiều năm qua, phần mềm phân tích - thiết kế kết cầu SAP của công ty CSI từ version đầu tiên năm 1970 đến version SAP2000 hiện nay, đã khẳng định được tính chính xác và ưu việt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Một số điều chỉnh trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép bằng phần mềm SAP2000

M T S ðI U CH NH TRONG THI T K K T C U BÊ TÔNG C T THÉP B NG PH N M M SAP2000 ð PHÙ H P V I TIÊU CHU N VI T NAM APPLICATIONS OF THE DESIGN STANDARD OF VIETNAM FOR DESIGNING THE REINFORCED CONCRETE STRUCTURE BY THE SAP2000 SOFTWARE NGUY N TH C VŨ Trư ng ð i h c Bách khoa, ð i h c ðà N ng TÓM T T Nhi u năm qua, ph n m m phân tích - thi t k k t c u SAP c a công ty CSI (Computers and Structures Inc, M ) t version ñ u tiên năm 1970 ñ n version SAP2000 hi n nay, ñã kh ng ñ nh ñư c tính chính xác và tính ưu vi t. Vi t Nam, ph n m m SAP2000 ñư c s d ng r ng rãi nh nh ng tính năng cao c p và giao di n ñ ho rõ ràng. Tuy nhiên, vì là ph n m m do nư c ngoài l p trình d a trên tiêu chu n thi t k c a m t s nư c phương Tây, nên trư c nay ta không s d ng ñ n tính năng thi t k c a SAP2000 mà ch s d ng tính năng phân tích, sau ñó xu t k t qu n i l c ñ ñưa vào các chương trình thi t k riêng bi t, ñi u này m t nhi u th i gian và d có nh ng sai sót. Bài báo trình bày m t phép chuy n ñ i tính năng thi t k k t c u bê tông c t thép c a SAP2000 ñư c áp d ng tính toán theo tiêu chu n Vi t Nam. ABSTRACT In recent years, designing and analyzing structures using SAP2000 software of CSI (Computers and Structures, Inc) have recorded in noticeable achievements. However, this software is commonly used in Vietnam with force-displacement diagrams only, because of the next design steps applied by the formatting programs of foreign. In this paper, the real functions of reinforced concrete with the design standard of Vietnam are introduced for facilities in designs. 1. Cơ s lý thuy t So sánh tiêu chu n thi t k k t c u bê tông c t thép c a Vi t Nam và các tiêu chu n c a nư c ngoài ñư c s d ng trong ph n m m SAP2000, d dàng nh n th y tiêu chu n CSA-A23.3-94 (CSA 1994) có nhi u ñi m tương ñ ng v i tiêu chu n Vi t Nam, bài báo này s tóm t t tiêu chu n CSA 1994, t ñó tìm ra s th ng nh t c a hai tiêu chu n b ng vi c thay ñ i các tham s tính toán. 1.1. Thi t k d m D m ñư c tính toán theo c u ki n ch u u n, ch u tác d ng c a moment M: 2.M - Chi u cao vùng nén: a = d − d 2 − (1.1) α1. f c '.ϕc .b v i: ϕc = 0, 6 ; α1 = 0,85 − 0, 0015. f c ' (h ñơn v N-mm-s) d: chi u cao làm vi c c a ti t di n. b: b r ng c a ti t di n. f c ' : cư ng ñ ch u nén c a bê tông. - Chi u cao cân b ng c a vùng nén ab = β1.cb 700 v i: cb = ; f y : cư ng ñ ch u kéo c a c t thép. 700 + f y M - Trư ng h p a ≤ ab : tính c t ñơn As = (1.2) a ϕ s . f y .(d − ) 2 v i: ϕ s = 0,85
ab M − ϕc .α1. f c '.b.ab .(d − ) - Trư ng h p a > ab : tính c t kép As ' = 2 (1.3) (ϕ s . f s ' − ϕc .α1. f c ').(d − d ') ab ϕc .α1. f c '.b.ab M − ϕc .α1. f c '.b.ab .(d − 2 ) As = + (1.4) ϕs . f y ϕ s . f y .(d − d ') 1.2. Thi t k c t C t ñư c tính toán theo c u ki n ch u nén l ch tâm (nén - u n hai phương): Cm - H s tăng moment do u n d c: δ b = ≥ 1, 0 (1.5) P 1− ϕm .Pc π 2 .EI v i: ϕm = 0, 75 ; Pc = ; (1.6) (kL)2 Ma EI = 0, 25.Ec I g ; Cm = 0, 6 + 0, 4. ≥ 0, 4 Mb - V bi u ñ tương tác P-M d a vào sơ ñ ng su t c a ti t di n Hình 1. Sơ ñ ng su t trong ti t di n c t Hình 2. Bi u ñ tương tác P-M Bi u ñ tương tác ñư c v v i các giá tr hàm lư ng c t thép gi thi t t 1% ñ n 6% và d a vào cách b trí c t thép trong ti t di n c t. - Tính toán lư ng c t thép c n thi t, tương ng v i m t tương tác có ch a ñi m thi t k . 1.3. So sánh v i tiêu chu n Vi t Nam - Công th c (1.1) tương t công th c xác ñ nh h0 n u thay α1. f c '.ϕc b ng Rn. - Công th c (1.2), (1.3), (1.4) tương t các công th c xác ñ nh di n tích c t thép Fa và F'a n u thay ϕ s . f y b ng Ra. T ñó ta rút ra ñư c các giá tr cư ng ñ bê tông và c t thép f c ' , f y tương ng v i giá tr cư ng ñ bê tông và c t thép theo tiêu chu n Vi t Nam như sau: B ng 1. Giá tr f c ' tương ng v i mác bê tông theo TCVN Mác Bê tông 150 200 250 300 350 400 500 600 2 Rn (kg/cm ) 65 90 110 130 155 170 215 250 f'c (kg/cm2) 130.39 182.22 224.40 267.26 321.85 355.16 457.85 540.81
B ng 2. Giá tr f y tương ng v i lo i c t thép theo TCVN Lo i thép AI AII AIII CI CII CIII Ra (kg/cm2) 2100 2700 3600 2000 2600 3400 fy (kg/cm2) 2470.59 3176.47 4235.29 2352.94 3058.82 4000.00 - Công th c (1.5) tương t công th c xác ñ nh η n u thay ϕm .Pc b ng Nth và cho Cm = 1 . T ñó ta tìm ñư c h s k trong công th c (1.6) tuỳ thu c vào mác bê tông và hàm lư ng c t thép gi thi t trong ti t di n c t như sau: B ng 3: Giá tr k tương ng v i mác bê tông và hàm lư ng c t thép Mác bê tông 150 200 250 300 350 400 500 600 Hàm lư ng µgt 1.0% 0.73 0.75 0.77 0.79 0.80 0.81 0.82 0.83 1.5% 0.64 0.67 0.69 0.71 0.72 0.73 0.75 0.76 2.0% 0.58 0.61 0.63 0.65 0.66 0.68 0.69 0.71 2.5% 0.54 0.56 0.59 0.60 0.62 0.63 0.65 0.66 3.0% 0.50 0.53 0.55 0.57 0.58 0.59 0.61 0.62 3.5% 0.47 0.50 0.52 0.53 0.55 0.56 0.58 0.59 4.0% 0.45 0.47 0.49 0.51 0.52 0.53 0.55 0.56 4.5% 0.43 0.45 0.47 0.49 0.50 0.51 0.53 0.54 5.0% 0.41 0.43 0.46 0.47 0.48 0.49 0.51 0.52 5.5% 0.39 0.41 0.43 0.45 0.46 0.47 0.49 0.50 6.0% 0.38 0.40 0.42 0.43 0.44 0.46 0.47 0.48 2. Thi t k k t c u bê tông c t thép b ng SAP2000 theo TCVN Nh p s li u cho SAP2000 ñ phân tích và thi t k k t c u bê tông c t thép theo TCVN ta c n lưu ý m t s ñi m sau: - Khai báo v t li u (Define Material): nh p giá tr f'c và fy theo b ng 1 và b ng 2 tuỳ theo mác bê tông và lo i c t thép ñư c s d ng trong h . - Khai báo ti t di n (Define Frame Section) chia làm hai lo i: + Ti t di n d m (Element Class: Beam): khai báo chi u dày a. + Ti t di n c t (Element Class: Column): khai báo a, cách b trí c t thép. - Khai báo t h p t i tr ng (Define Load Combination): theo TCVN, ch n các t h p thích h p ñ thi t k k t c u bê tông c t thép (ch n Use for concrete design). - Ch n tiêu chu n thi t k (Option Preference Concrete) là CSA-A23.3-94. - Sau khi phân tích (Analyze Run) và thi t k (Design Start design) c n ch n các thanh ñ ng trong h ñ khai báo l i h s k (Design Redefine), giá tr h s k ñư c l y theo b ng 3 (nên ch n µgt = 1,5%), khai báo h s Cm = 1. Ch y l i chương trình thi t k (Design Start design) l n n a.
3. Ví d tính toán, ki m tra 0,8T/m 0,8T/m 1T 6T 2,4T/m 4T 2,4T/m 7T 1,6T/m 3T 1T 0,8T 3,2T 1,1T/m 3T 1,1T/m 4T T 0,7T/m 2,4 0,8 T 3,6m 3,6m 5T 2,4T/m 4T 2,4T/m 7T 1,6T/m 2T 2,4T 1,1T/m 3T 1,1T/m 4T 0,7T/m 1,6T 3,6m 3,6m 5T 2,4T/m 4T 2,4T/m 7T 1,6T/m 2T 2,4T 1,1T/m 3T 1,1T/m 4T 0,7T/m 1,6T 3,9m 3,9m Tĩnh t i Ho t t i ñ ng 0,9m 0,9m 1m 3,6m 3,6m 2,4m 1m 1m 3,6m 3,6m 2,4m 1m 0,64T 0,48T 0,48 T 0,64 T 3,6m 3,6m 0,36T/m 0,27T/m 0,27T/m 0,36T/m 3,6m 3,6m 0,32T/m 0,24T/m 0,24T/m 0,32T/m 3,9m 3,9m 0,28T/m 0,21T/m 0,21T/m 0,28T/m Gió bên trái Gió bên ph i 0,9m 0,9m 1m 3,6m 3,6m 2,4m 1m 1m 3,6m 3,6m 2,4m 1m Hình 3. Sơ ñ tính và t i tr ng tác d ng c a h khung H khung b ng bê tông M.250#, c t thép lo i AII, có kích thư c ti t di n và ch u t i tr ng tác d ng như hình 3. V i s li u c a h , ta khai báo v t li u có fc' = 224,4 kg/cm2; fy = 3176,47kg/cm2. Gi thi t hàm lư ng c t thép µ gt = 1,5%, ta có giá tr h s k = 0,69. K t qu tính c t thép c a SAP2000 như sau: (so sánh v i k t qu tính b ng FBTW)
Hình 4a Hình 4b Hình 4. K t qu b trí c t thép khung tính b ng SAP2000(4a) và FBTW(4b) 4. K t lu n Qua ví d ñi n hình trên (và r t nhi u ví d khác, k c h khung không gian, mà không th trình bày h t do khuôn kh bài vi t có h n), tác gi nh n th y r ng vi c tính toán thi t k k t c u bê tông c t thép b ng cách khai thác ph n m m SAP2000 như trình bày trên cho k t qu trong d m r t chính xác (100%), còn trong c t thì sai s m c dư i 5% - m t m c sai s có th ch p nh n ñư c trong th c t tính toán các công trình xây d ng ph bi n. Vi c áp d ng các h s tính toán cũng tương ñ i ñơn gi n d th c hi n, và như v y ta có th khai thác ñ y ñ tính năng c a m t trong nh ng ph n m m tính k t c u ưu vi t nh t trên th gi i hi n nay. Bài vi t này là k t qu c a bư c ñ u nghiên c u v v n ñ này, tác gi mong nh n ñư c nhi u s ñóng góp t các nhà chuyên môn ñ k t qu có ñ chính xác cao hơn. TÀI LI U THAM KH O [1] Ngô Th Phong, K t c u Bê tông c t thép, Nhà xu t b n Khoa h c và K thu t, 1995. [2] Arthur H.Nilson, Design of Concrete Structures, The McGraw-Hill Companies Inc, 1997. [3] Nguy n Vi t Trung, Thi t k k t c u Bê tông c t thép hi n ñ i, Nhà xu t b n Giao thông V n t i, 2000. [4] Computers and Structures Inc, SAP2000 Concrete Design manual, 2000.