Thiết kế cốt thép trụ cầu bằng phần mềm power rebar

Hiện nay, việc thiết kế các bản vẽ xây dựng nhà cửa, công trình giao thông….luôn đòi hỏi cần nhiều thời gian và công sức của người thiết kế đặc biệt trong giai đoạn vẽ và bóc tách cốt thép với số lượng lớn. Nhằm giải quyết nhu cầu về mặt thời gian của các công đoạn trên, phần mềm Power Rebar đã hỗ trợ người thiết kế về cách bố trí đặt cốt thép đồng thời lập ra bảng thống kê lượng cốt thép được sử dụng trong bản vẽ đó, Power Rebar có khả năng tự động hóa ở tất cả các bước trong quá trình thiết kế kết cấu BTCT và BTCT DƯL trên mô hình 2D3D, kiểm tra sự tương tác giữa các cốt thép, lớp cốt thép của các bộ phận kết cấu từ đó giảm thiểu tối đa các sai sót trong hồ sơ thiết kế so với thực tế triển khai tại công trường. Ngoài ra Power Rebar còn tích hợp với phần mềm RM trong việc mô phỏng hình học của kết cấu, cốt thép thường và cốt thép DƯL dễ dàng kết nối giữa các bộ phận thiết kế và kỹ sư kết cấu nhằm chuyên biệt hóa và giảm sai sót trong các khâu của công tác thiết kế Việc mô hình hóa chi tiết đối với các kết cấu BTCT và BTCT DƯL là vấn đề rất quan trọng và mang ý nghĩa lớn trong công tác thiết kế một công trình giao thông và xây dựng. Kết cấu BTCT và BTCT DƯL là 2 loại kết cấu được dùng phổ biến trong các công trình giao thông ngày nay, mỗi loại đều có một ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc thiết kế cốt thép, kiểm tra sự tương tác giữa các cốt thép, lớp cốt thép của các bộ phận kết cấu...từ đó giảm thiểu tối đa các sai sót trong hồ sơ thiết kế so với thực tế triển khai tại công trường và giảm thời gian thực hiện bản vẽ thiết kế. Chính vì thế mục tiêu của đề tài là: Nghiên cứu phần mềm Bentley PowerRebar Đánh giá khả năng hỗ trợ thiết kế cốt thép trụ cầu của phần mềm Power Rebar

Mục lục : 1

Mục lục : 1

Đánh giá khả năng hỗ trợ thiết kế cốt thép trụ cầu của phần mềm Power Rebar 2

I.Đặt vấn đề 2

I.1 Lý do nghiên cứu 2

I.2 Mục đích nghiên cứu 2

I.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 3

I.3.1 Nội dung nghiên cứu 3

I.3.2 Phương pháp nghiên cứu 3

II.Nội dung chuyên đề 3

II.1 Giới thiệu phần mềm Power Rebar 3

II.2 Khả năng của phần mềm Power Rebar trong công tác thiết kế cốt thép 4

III Ứng dụng Power Rebar bố trí cốt thép trụ cầu 7

III.1 Thiết lập môi trường làm việc 7

III.2 Tạo dựng bản vẽ sơ bộ 11

III.3 Thiết lập mô hình 3D 13

III.4 Bố trí cốt thép phần bệ trụ 15

III.5 Bố trí cốt thép phần thân trụ 33

III.6 Bố trí cốt thép phần mũ trụ 42

III.7 Bố trí cốt thép phần cọc dưới bệ trụ 46

IV.Kết luận, kiến nghị 50

IV.1 Kết luận: 50

IV.2 Kiến nghị 50

V Tài liệu tham khảo 50

Đánh giá khả năng hỗ trợ thiết kế cốt thép trụ cầu của

phần mềm Power Rebar

I.Đặt vấn đề

I.1 Lý do nghiên cứu

Hiện nay, việc thiết kế các bản vẽ xây dựng nhà cửa, công trình giao thông….luônđòi hỏi cần nhiều thời gian và công sức của người thiết kế đặc biệt trong giai đoạn vẽ

và bóc tách cốt thép với số lượng lớn Nhằm giải quyết nhu cầu về mặt thời gian của

các công đoạn trên, phần mềm Power Rebar đã hỗ trợ người thiết kế về cách bố trí

đặt cốt thép đồng thời lập ra bảng thống kê lượng cốt thép được sử dụng trong bản vẽ

đó, Power Rebar có khả năng tự động hóa ở tất cả các bước trong quá trình thiết kế

kết cấu BTCT và BTCT DƯL trên mô hình 2D/3D, kiểm tra sự tương tác giữa các cốtthép, lớp cốt thép của các bộ phận kết cấu từ đó giảm thiểu tối đa các sai sót trong hồ

sơ thiết kế so với thực tế triển khai tại công trường Ngoài ra Power Rebar còn tích

hợp với phần mềm RM trong việc mô phỏng hình học của kết cấu, cốt thép thường vàcốt thép DƯL dễ dàng kết nối giữa các bộ phận thiết kế và kỹ sư kết cấu nhằm chuyênbiệt hóa và giảm sai sót trong các khâu của công tác thiết kế

I.2 Mục đích nghiên cứu

Như đã nói ở trên việc mô hình hóa chi tiết đối với các kết cấu BTCT và BTCT DƯL

là vấn đề rất quan trọng và mang ý nghĩa lớn trong công tác thiết kế một công trình giaothông và xây dựng

Kết cấu BTCT và BTCT DƯL là 2 loại kết cấu được dùng phổ biến trong các côngtrình giao thông ngày nay, mỗi loại đều có một ưu điểm và nhược điểm riêng Việc thiết

kế cốt thép, kiểm tra sự tương tác giữa các cốt thép, lớp cốt thép của các bộ phận kết

công trường và giảm thời gian thực hiện bản vẽ thiết kế.

Chính vì thế mục tiêu của đề tài là: Nghiên cứu phần mềm Bentley PowerRebar - Đánhgiá khả năng hỗ trợ thiết kế cốt thép trụ cầu của phần mềm Power Rebar:

I.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

I.3.1 Nội dung nghiên cứu

Đánh giá khả năng hỗ trợ thiết kế cốt thép trụ cầu của phần mềm PowerRebar:

+ Nghiên cứu phần mềm

+ Thiết kế cốt thép trụ cầu với Power Rebar

I.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu và nghiên cứu cơ sở lý thuyết, tính toán, và hướng dẫn sự dụngchương trình thông qua các ví dụ bằng cách dịch phần Help của chương trình vàtham khảo tài liệu tiếng anh trên trang web http://communities.bentley.com

Lựa chọn, đúc kết, tổng hợp và rút gọn những kiến thức đã tìm hiểu để hoàn thành

đề tài và tài liệu hướng dẫn sử dụng phầm mềm Bentley PowerRebar bằng tiếng việcthật đơn giản và dể hiểu cho sinh viên và kỹ sư công trình

II.Nội dung chuyên đề

II.1 Giới thiệu phần mềm Power Rebar

Bentley PowerRebar là phần mềm CAD độc lập không chạy trên phầm mềm ứngdựng CAD khác mà chỉ chạy trên nền Microstation.Bentley PowerRebar có giaodiện đơn giản dễ sử dụng, các thao tác thực hiện thiết kế đơn giản.Người dùng cóthể tùy biến giao diện cho từng dự án thiết kế riêng nhằm đạt hiệu quả thiết kế tốtnhất

Thư viện mẫu hình dạng cốt thép phong phú: Bentley Rebar có hơn 1000 hìnhdạng cốt thép mẫu theo các tiêu chuẩn thiết kế khác nhau trên thế giới giúp người

sử dụng dễ dàng trong thiết kế các cấu kiện phức tạp

Bentley PowerRebar tích hợp nhiều tiêu chuẩn thiết kế khác nhau đang được sửdụng trên thế giới:

 ACI – 318( USA)

 BS -8666:2000( United Kingdom/Singapore /Hong Kong/ South Africa)

 AS -3600 ( Australia)

 SKBI -89 (Indonesia)

 NZS -3101 (New Zealand) /Swedish code

 Tùy biến cho người sử dụng tạo tiêu chuẩn thiết kế cho từng dự án cụ thể.Bentley PowerRebar tự động tính toán khối lượng và tạo bảng tính khối lượng chitiết theo hình dạng các thanh cốt thép, giúp cho việc triển khai thực tế ngoài côngtrường một cách dễ dàng.Ngoài ra , phần mềm còn hỗ trợ việc tạo các bảng khốilượng theo từng gói thầu cụ thể dể phục vụ cho công tác lập hồ sơ mời thầu

Ngôn ngữ sử dụng phần mềm: English –Spanish –Czech –Chinese –Japanese –Italian –Russian –Turkish

Bentley PowerRebar tích hợp với phầm mềm RM trong việc mô phỏng hình họccủa kết cấu BTCT và BTCT DƯL dễ dàng kết nối giữa các bộ phần thiết kế và kỹ

sư kết cầu nhằm chuyên biệt hóa và giảm sai sót trong các khâu của công tác thiếtkế

Áp dụng các tính năng đó vào việc thiết kế cốt thép trụ cầu BTCT

II.2 Khả năng của phần mềm Power Rebar trong công tác thiết kế cốt thép

II.2.1 Làm việc với tập tin thiết kế 2D.

Mô hình thiết kế cốt thép trong PowerRebar được lưu trữ theo định dạng fileDGN

Menu Rebar xuất hiện trong giao diện của MicroStation, có 4 mục:

hình dạng của thanh theo tiêu chuẩn hay không theo tiêu chuẩn.

II.2.3 Bố trí cốt thép theo phạm vi.

Bently Rebar cung cấp một tập hợp các tùy chọn thiết kế chi tiết hóa phạm vi

thanh, bao gồm nhiều yêu cầu nhất Gồm 4 tùy chọn trong Bar type ( từ trái sang

phải )

 Phạm vi thanh tiêu chuẩn

 Phạm vi thanh xuyên tâm

 Phạm vi thanh so le

 Tự động bố trí phạm vi thanh

 Phạm vi thanh theo cách phác thảo

 Sử dụng công cụ: Longitudinal Bars từ công cụ Bar Placement:

Hình 1: Công cụ Bar Placement

II.2.3 Liên kết các thanh.

 Sử dụng công cụ Bar Association.

Hình 2: Công cụ Bar Association II.2.4 Thanh kích thước năng động.

Rebar tạo thanh kích thước tự động thay đổi kích thước và căn chỉnh lại việclựa chọn thay đổi sắp xếp chi tiết cốt thép

Biểu tượng Dynamic Dimension được tìm thấy trong biểu tượng Bar Editing.

Hình 3: Công cụ Bar Editing.

Dynamic Dimension có khả năng rất lớn để thay đổi kích thước bất kỳ số

lượng các chi tiết trên file thiết kế

II.2.5 Tính toán khối lượng và tạo bảng liên kê cốt thép.

Sử dụng công cụScheduled Listing.Bạn có thể lọc thông tin bằng cách kích chuột phải bất cứ nơi nào trong danh sách ấy.Hộp thoại Filter (lọc) sẽ xuất hiện.Nó chứa nhiều tùy chọn Filtering.

Hình 4: Công cụ Schedule II.2.6 Mô phỏng hình học kết cấu dạng 3D.

Sử dụng tập tin 3D và các công cụ kèm theo

Chương trình có khả năng thể hiện mô hình lắp ghép từ các mô hình 3D độclập.Mô hình đó được gọi là mô hình tíchhợp Người dùng sẽ tạo ra mô hình dầm,cột và bệ 3D sử dụng các công cụ mô hình hóa có sẵn trong Rebar

Hình 5: Hình mẫu có sẵn trong thư viên chương trình

-

III Ứng dụng Power Rebar bố trí cốt thép trụ cầu

Giới thiệu chung:

- Đây là phần ví dụ mở rộng, được thực hiện sau khi đã hoàn thành những ví dụ cơbản, giúp người sử dụng có thể hiểu và sử dụng được những tính năng cơ bản của phầnmềm Các bước thực hiện ở ví dụ này được hướng dẫn ở mức độ chi tiết, giúp người sửdụng dễ nắm bắt và thực hiện theo

III.1 Thiết lập môi trường làm việc

Ví dụ này làm việc trên file sample3d.dgn trong /Bentley/Rebar/UserDirectory

có sẵn trong bộ cài phần mềm

Thiết lập môi trường làm việc Chọn tên dự án, tiêu chuẩn thiết kế, tỉ lệ vẽ và cáclớp vẽ như trong những ví dụ cơ bản Chi tiết về đặc trưng của thanh cốt thép (đường

kính, màu sắc ) không cần phải xác định chính xác ngay ban đầu, có thể được chỉnh sửasau khi hoàn thành việc mô hình hóa kết cấu.

Bản vẽ sơ bộ được biểu diễn trên mặt phẳng XOY (trục Z=0)

A, Tạo mới mô hình làm việc :

Rebar -> Open , lựa chọn cấu hình dự án Rebar có sẵn :

Xuất hiện bảng thông báo Rebar sẽ tạo ra một cơ sở dữ liệu,nhấn OK để tiếp tục :

Tiếp theo hộp thoại Schedule Detail xuất hiện, lựa chọn Continous scheduledisplay để hiển thị dữ liệu tiến độ công việc trong thời gian thực hiện

Kích vào Open Shedule để mở tiến độ công việc:

Rebar-> Settings -> Bar code lựa chọn mã thanh cốt thép :

+ Lựa chọn các thông số cơ bản của thép, thép đai, thép dọc chủ :

Khoảng cách giữa cốt thép và mặt bê tông là 100mm+ Thiết lập gái trị cốt thép : (có thể thay đổi trong khi thực hiện)

Đường kính thép vẽ cơ bản là: Φ16

- Ngoài ra thiết lập về Text :

III.2 Tạo dựng bản vẽ sơ bộ

Chi tiết cần được mô hình hóa là một trụ đặc thân hẹp có các kích thước như sau:

Bản vẽ sơ bộ được tạo dựng có thể hiện như sau :

III.3 Thiết lập mô hình 3D

Từ Rebar, lựa chọn Tools -> 3D Modeling:

Kích chuột chọn New để thiết lập một mô hình 3D mới:

Sử dụng tùy chọn Modify để tiến hành thiết lập thuộc tính của mô hình

Tên mô hình, kiểu hiển thị, và khả năng tự động cập nhật, cũng như tọa độ củađiểm gốc hình biểu diễn 3D được người dùng tự chọn

Chọn gốc của các mặt phẳng vẽ, ứng với gốc theo các hình chiếu Nhấn Locate vàlựa chọn điểm gốc tương ứng Gốc hình chiếu bằng tương ứng với gốc của mặt phẳngx0y Gốc của hình chiếu đứng tương ứng với gốc của mặt phẳng x0z Gốc hình chiếucạnh tương ứng với gốc của mặt phẳng y0z Xác nhận các điểm gốc như hình dưới:

-III.4 Bố trí cốt thép phần bệ trụ

Cần bố trí một lưới cốt thép đai, bao quanh diện tích phần bệ trụ Tiến hành bố trícốt thép ở các hình chiếu, sau đó liên kết những đối tượng này lại thành một đối tượngđồng nhất

+ Bố trí lưới cốt thép đai theo phương ngang cầu

Trước tiên, cần bố trí một cốt thép đai có 4 cạnh phần bệ trụ hình chiếu đứng

Sử dụng công cụ four-legged bar trong hộp công cụ Bar Placement

để thực hiện quá trình bố trí Lựa chọn 4 mặt phần bệ trụ ở hình chiếu đứng Xác nhận sựlựa chọn khi có yêu cầu, xuất hiện thanh sơ bộ:

Xác định kích thước chuẩn và đầu móc của thanh cốt thép, lựa chọn biểu tượngBar End Details trên hộp công cụ Bar Placement mở rộng

Cốt đai có đường kính D16

Thiết lập khoảng cách từ đầu cốt thép cho tới bề mặt lớp bê tông là 100 (phươngpháp COVER TO FACE), lựa chọn móc tròn chéo 2 đầu, thanh cốt thép đã được xác địnhkích thước chuẩn:

Tiến hành bố trí dãy cốt thép dọc theo phương dọc cầu Cần bố trí các thanh cốtthép dọc, với khoảng cách giữa các thanh này là 150 Sử dụng công cụ Longitudinal BarPlacement Áp dụng phương pháp bố trí Opposite Conners, ta có nhóm thanh cốt thépdọc(sử dụng next leg để chuyển tiếp các đường bao cốt thép)

- Cốt thép mặt trên sử dụng cốt thép đường kính D19

- Cốt thép mặt đáysử dụng cốt thép đường kính D32

- Cốt thép mặt trái ,phải sử dụng cốt thép đường kính D13

Hoàn tất việc bố trí cốt thép dọc cho 4 cạnh ở hình chiếu đứng Chọn biểu tượng SaveBar trên hộp thanh công cụ Bar Placement để lưu bố trí.

Trên hình chiếu cạnh, bố trí một dãy phạm vi thanh có chiều dài cố định Sử dụngcông cụ Standard Range Bar trên thanh công cụ Bar Placement Xác địnhmặt bên như hình dưới và xác nhận:

Xác định kích thước chính xác của thanh bằng cách sử dụng công cụ Bar End Details vớigiá trị khoảng cách từ đầu cốt thép cho tới bề mặt lớp bê tông là 100 (phương phápCOVER TO FACE) Xác định phạm vi giới hạn của dãy thanh bằng cách sử dụng công

cụ Bar Range Limits, xác nhận vị trí bắt đầu và kết thúc là 100 (giá trị của Start và Finishtrong hộp Bar Group Location).Khoảng cách giữa các cốt đai là 150

Dãy phạm vi thanh có chiều dài không đổi được xác nhận Lưu thanh vào fileDGN Chọn biểu tượng Save Bar trên hộp thanh công cụ Bar Placement.

Để tạo ra lưới cốt thép theo phương ngang cầu, cần tạo liên kết giữa thanh cốt thép bố trítrên hình chiếu đứng và dãy phạm vi thanh có chiều dài không đổi Sử dụng công cụ BarEditing để bắt đầu quá trình tạo liên kết:

Lựa chọn và xác nhận thanh cốt thép trên hình chiếu đứng Khi lựa chọn được xácnhận, sử dụng công cụ Bar Associations trên hộp công cụ Bar Placement Kích chuộtchọn New, chọn Extract From, sau đó lựa chọn phạm vi bố trí của dãy thanh có chiều dàikhông đổi trên hình chiếu cạnh Xuất hiện chỉ dẫn nhóm thanh được liên kết Số lượng,khoảng cách giữa các thanh được cập nhật vào trong các ô giá trị của hộp thoại BarAssociations:

Lựa chọn biểu tượng Save Bar để kết thúc quá trình tạo liên kết Lưới cốt théptheo phương ngang cầu được tạo Có thể quan sát được lưới cốt thép này ở dạng mô hình3D

+ Bố trí lưới cốt thép theo phương dọc cầu

Lựa chọn biểu tượng One Legged Bar trên thanh công cụ Bar Placement Xác định

vị trí và xác nhận sự bố trí này trên hình chiếu cạnh Thanh cốt thép được tạo như sau:

Tạo liên kết giữa thanh cốt thép đơn vừa tạo với 4 nhóm cốt thép dọc đã tạo ở hìnhchiếu đứng Lựa chọn biểu tượng Bar Associations trên hộp công cụ Bar Placement, sửdụng New và Extract From để tiến hành lựa chọn từng dãy thanh cốt thép dọc Kíchchuột chọn Next để xem các liên kết đã được thiết lập

Các bước để chuyển từ hình chiếu 2 chiều của đối tượng thành mô hình 3D của đốitượng:

- Sử dụng công cụ Quick Edit trong hộp công cụ Bar Editing Options:

- Xuất hiện hộp thoại:

- Lựa chọn 3D Model trong menu xổ xuống:

- Chọn tên mô hình 3D đã tạo ở trên Xác định phạm vi cần mô hình hóa bằng cáchdùng công cụ Place Fence :

- Sau khi đã xác định được phạm vi đối tượng cần mô hình hóa, xác nhận bằng cáchkích vào biểu tượng:

- Tiếp theo,thiết lập thuộc tính quan sát của mô hình 3D bằng cách lựa chọn 3DView trong menu xổ xuống Tiến hành lựa chọn từng hình chiếu theo thứ tự cácmặt phẳng chiếu, và phù hợp với các mặt phẳng tương ứng với gốc đã chọn ở phầntrên

Kết thúc,lưới cốt thép của bệ trụ theo phương dọc cầu đã được tạo Thể hiện trong

mô hình 3D:

+ Bố trí lưới cốt thép ở 2 mặt bệ trụ, theo phương ngang cầu

Lựa chọn biểu tượng One Legged Bar trên thanh công cụ Bar Placement.Tạo mộtthanh cốt thép tại vị trí cạnh dài trên hình chiếu bằng Đường kính cốt thép: D13

Xác định vị trí và xác nhận sự bố trí này:

Xác định kích thước chuẩn của thanh cốt thép, sử dụng công cụ Bar End Details.Lưu ý, khi chiều dài của thanh cốt thép cần bố trí lớn hơn 12000 (giá trị này có thể thayđổi tùy vào độ dài của thép tiêu chuẩn) thì thanh cốt thép sẽ bị cắt đoạn và phải nối thép.Xuất hiện lời nhắc cần xác định độ dài đoạn nối

Để tạo đoạn nối giữa 2 thanh cốt thép, lựa chọn công cụ Main Bar Attributes:

Thiết lập giá trị của đoạn nối, nhập 200 vào ô Lap Length:

Độ dài đoạn nối thép đã được thêm, thanh cốt thép cần bố trí gồm 2 đoạn và giữa 2đoạn này có một đoạn nối:

Tạo nhóm thanh dọc cho thanh cốt thép vừa tạo,đường kính : D32 ,lựa chọn công cụLongitiudinal Bar Placement Lựa chọn biểu tượng Save Bar để kết thúc quá trình bố tríthanh cốt thép đơn

Tương tự, tạo một thanh cốt thép và nhóm thanh dọc cho cạnh dài còn lại nhưthanh cốt thép vừa tạo, xác định vị trí của thanh cốt thép này ở cạnh trên của hình chiếubằng :

Bước tiếp theo cần tạo ra một phạm vi của dãy thanh cốt thép, cho thanh cốt thép vừa tạo

ra ở trên hình chiếu cạnh Sử dụng công cụ Standard Range Bar trên thanhcông cụ Bar Placement Xác định và xác nhận vị trí của phạm vi dãy thanh này như thểhiện dưới:

Xác định kích thước chính xác của thanh bằng cách sử dụng công cụ Bar EndDetails với giá trị khoảng cách từ đầu cốt thép cho tới bề mặt lớp bê tông là 100 (phươngpháp COVER TO FACE) Xác định phạm vi giới hạn của dãy thanh bằng cách sử dụngcông cụ Bar Range Limits, xác nhận vị trí bắt đầu và kết thúc là 100 (giá trị của Start vàFinish trong hộp Bar Group Location)