MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC PHỤ LỤC PHẦN I.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1 1.TÓM LƯỢC ĐỀ TÀI 1 2.CÁC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TỰ ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 1 PHẦN II.MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP 2 1.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2 2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 PHẦN III.KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 1.1.Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 3 1.1.1. Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn 3 1.1.2. Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 8 1.1.3. Lưu đồ tính toán cốt đai dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 12 1.2.Cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 13 1.2.1. Tính toán cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng, bố trí cốt thép đối xứng 13 1.2.2. Tính toán cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên 18 1.3.Cột bê tông cốt thép tiết diện tròn 21 1.3.1. Đại cương về cột có tiết diện tròn và vành khuyên 21 1.3.2. Tính toán tiết diện tròn 26 1.3.3. Biểu đồ tương tác 28 1.3.4. Lưu đồ tính toán cột tiết diện tròn 31 1.4.Xây dựng biểu đồ tương tác của vách bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 31 1.4.1. Khái niệm về biểu đồ tương tác 31 1.4.2. Lý thuyết tính toán 32 1.4.3. Sơ đồ ứng suất và biến dạng 33 1.4.4. Công thức tính toán cơ bản 33 1.4.5. Lưu đồ thiết kế biểu đồ tương tác 34 2.SO SÁNH KẾT QUẢ THIẾT KẾ KẾT CẤU 35 2.1.So sánh kết quả thiết kế kết cấu dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 35 2.2.So sánh kết quả thiết kế kết cấu vách bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 36 PHẦN IV.KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 39 1.KẾT LUẬN 39 2.ĐỀ NGHỊ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 2.1.Quy trình nghiên cứu 2 Hình 3.1.Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn 3 Hình 3.2.Lưu đồ tính toán dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn 7 Hình 3.3.Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 8 Hình 3.4.Lưu đồ tính toán dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 11 Hình 3.5.Lưu đồ tính toán cốt đai dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 12 Hình 3.6.Lưu đồ tính toán cột bê tông cốt thép lệch tâm phẳng, bố trí cốt thép đối xứng 17 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1.Phân loại điều kiện làm việc của cột. 19 Bảng 3.2.Bảng so sánh kết quả cốt thép dầm tính toán giữa Rdsuite và chương trình của đề tài. 34 Bảng 3.3 Biểu đồ so sánh kết quả tính toán dầm giữa Rdsuite và chương trình của đề tài. 36 Bảng 3.4.Bảng so sánh kết quả cốt thép vách tính toán giữa Rdsuite và chương trình của đề tài. 37 Bảng 3.5.Biểu đồ so sánh kết quả diện tích cốt thép 37 DANH MỤC PHỤ LỤC 1. MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH 41 1.1.Chương trình “BTCTOU1BEAM”_Thiết kế dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 41 1.2.Chương trình “BTCTOU1COLUMN”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng 41 1.3.Chương trình “BTCTOU1COLUMNLECHTAMXIEN”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên 43 1.4.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC COT TRON”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện tròn 46 1.5.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC VACH”_Thiết kế vách cứng bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 48 2. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 51 2.1.Chương trình “BTCTOU1BEAM”_Thiết kế dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 51 2.2.Chương trình “BTCTOU1COLUMNLECHTAMXIEN”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên 55 2.3.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC COT TRON”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện tròn 59 2.4.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC VACH”_Thiết kế vách bê tông cốt thép 62 3. HƯỚNG DẪN XUẤT NỘI LỰC TỪ ETABS 67 3.1.Xuất kết quả nội lực từ Etabs để thiết kế dầm bê tông cốt thép 67 3.2.Xuất kết quả nội lực từ Etabs để thiết kế cột bê tông cốt thép 70 3.3.Xuất kết quả nội lực từ Etabs để thiết kế vách cứng 73 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, đất nước ta đang trên đà phát triển nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trong giai đoạn hội nhập với thế giới, cùng với đó là mức độ đô thị hóa ngày càng cao. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng, cùng với đó là sự ra đời của các công trình cao tầng để đáp ứng nhu cầu trên là một vấn đề thiết yếu. Sự ra đời các công trình Nhà cao tầng là một bước phát triển mạnh mẽ của kết cấu bê tông và cốt thép. Và cho đến nay, kết cấu bê tông cốt thép là kết cấu phổ biến nhất. Tuy vậy, người thiết kế hiện nay đã và đang phải đối mặt với nhiều khó khăn trong công tác thiết kế để đáp ứng được yêu cầu thiết kế của Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356 – 2005. Hiện nay, việc ứng dụng các phần mềm phân tích kết cấu dân dụng Nhà cao tầng như: SAP 2000, ETABS, ANSYS…giúp chúng ta tính được nội lực, chuyển vị, phân tích động lực học của kết cấu, tính toán cốt thép. Tuy nhiên, những phần mềm này lại tổ hợp nội lực, tính toán cốt thép không theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 2005. Với ý nghĩa thực tiễn nêu trên, nhằm giải quyết những vấn đề thiết thực, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tự động hoá tính toán kết cấu bê tông cốt thép cho Nhà cao tầng theo TCXDVN 356 – 2005”. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi dựa trên cơ sở lý thuyết của TCXDVN 356 – 2005, một số tài liệu tham khảo khác, chủ yếu của các tác giả như: GS.TS Nguyễn Đình Cống, Th.S Võ Bá Tầm,…và kết hợp với ngôn ngữ lập trình VBA (Visual Basic Application ) để xây dựng chương trình tự động hóa tính toán kết cấu Bê tông cốt thép theo TCXDVN 356 – 2005 giúp công tác tính toán, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép tiết kiệm thời gian tính toán và mang lại kết quả chính xác đúng theo TCXDVN 356 2005. Các loại kết cấu mà chương trình có thể tính toán bao gồm: Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật; Cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng và nén lệch tâm xiên; Cột bê tông cốt thép tiết diện tròn và vách cứng. Từ khóa: Tự động hóa tính toán kết cấu Bê tông cốt thép cho Nhà cao tầng theo TCXDVN 356 2005, dầm, cột, vách cứng, TCXDVN 356 2005… PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TÓM LƯỢC ĐỀ TÀI Tại thời điểm hiện tại có rất nhiều phần mềm phân tích kết cấu được sử dụng tại Việt Nam như: Sap2000, Etabs, Ansys,...Trong số đó Etabs là phần mềm thông dụng nhất hiện nay trong việc phân tích kết cấu Bê tông cốt thép Nhà cao tầng. Do đó, chúng tôi quyết định chọn phần mềm Etabs làm phần mềm dùng để phân tích và lấy kết quả nội lực. Sau đó, lấy kết quả nội lực đưa vào chương trình do chúng tôi thực hiện để thiết kế kết cấu theo TCXDVN 356 2005. Chương trình do chúng tôi thực hiện, lấy giao diện quen thuộc Microsoft Excel của hãng Microsoft để giao tiếp với người sử dụng, cùng với đó là việc sử dụng ngôn ngữ lập trình VBA (Visual Basic Application) để thực hiện tính toán kết cấu theo TCXDVN 356 2005. Với giao diện quen thuộc như trên, người sử dụng dễ dàng quản lý những thông tin, số liệu mà mình khai báo dựa trên cơ sở dữ liệu đã có sẵn, người sử dụng cũng có thể tuỳ chỉnh lại các thông số, số liệu tuỳ thích theo yêu cầu trong công tác thiết kế. Quá trình giao tiếp giữa phần mềm Etabs và chương trình của chúng tôi thực hiện diễn ra như sau: Xuất kết quả nội lực có được từ phần mềm Etabs, dưới dạng file .mdb (Access Database). Tại giao diện của chương trình, người sử dụng dùng nút bấm (Button) đã được thiết kế sẵn để thực hiện lấy kết quả nội lực từ file .mdb đã được xuất ra từ phần mềm Etabs vào chương trình. Và chỉ cần vài thao tác đơn giản (Đơn giản chỉ là những lựa chọn và bấm nút), chương trình sẽ cho ra kết quả tính toán các kết cấu chính xác theo yêu cầu của TCXDVN 356 – 2005. 2. CÁC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TỰ ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ KPW Phần mềm Tính toán thiết kế khung phẳng của công ty Cổ phần và tư vấn xây dựng CIC. RDW Phần mềm phân tích và thiết kế kết cấu theo TCVN. Sản phẩm của công ty Cổ phần và tư vấn xây dựng CIC. RDSuite Phần mềm phân tích và thiết kế kết cấu theo TCVN. Sản phẩm của công ty Cổ phần và tư vấn thiết kế xây dựng. PHẦN II. MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP 1. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Sử dụng ngôn ngữ lập trình VBA (Visual Basic Application) để lập trình tạo ra một chương trình tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo TCXDVN 356 – 2005. Chương trình lập ra sẽ mang lại cho sinh viên một công cụ tính toán nhanh, hiệu quả, và có độ tin cậy cao trong việc thực hiện Đồ án tốt nghiệp, nhờ vậy góp phần làm giảm phần nào khối lượng tính toán của sinh viên trong quá trình thực hiện tính toán và sẽ trở thành bộ công cụ hữu ích nhằm phục vụ cho công việc khi ra trường góp phần vào công tác thiết kế sau này. Ngoài ra, chương trình còn mang lại hiệu suất cao trong quá trình tính toán, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, giúp tiết kiệm thời gian tính toán và mang lại kết quả chính xác đúng theo TCXDVN 356 – 2005. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hình 2.1. Quy trình nghiên cứu PHẦN III. KẾT QUẢ THẢO LUẬN 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1, 2, 3, 4, 5 1.1. Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 2, 4 1.1.1. Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Nhằm tận dụng hết khả năng chịu lực (Tiết kiệm vật liệu) của vật liệu bê tông – Cốt thép, lấy trường hợp phá hoại thứ nhất của giai đoạn III (Giai đoạn phá hoại) trạng thái dứng suất – biến dạng làm cơ sở tính toán. 1.1.1.1. Các giả thiết tính toán Sơ đồ ứng suất của bê tông vùng chịu nén có dạng hình chữ nhật. Ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính toán Rb (Có xét đến hệ số điều kiện làm việc của bê tông). Ứng suất trong cốt thép chịu kéo As đạt đến cường độ chịu kéo tính toán Rs. Bỏ qua miền bê tộng chịu kéo. 1.1.1.2. Sơ đồ ứng suất Hình 3.1. Sơ đồ ứng suất của tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn 1.1.1.3. Công thức cơ bản Phương trình cân bằng moment: Phương trình cân bằng lực: 1.1.1.4. Điều kiện hạn chế Để bảo đảm phá hoại dẻo thì cốt thép As không được quá nhiều, tức là cần phải hạn chế As, tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng bê tông chịu nén x. Nghiên cứu thực nghiệm cho biết rằng trường hợp pháp hoại dẻo xảy ra khi: Trong đó: Đặc trưng vùng chịu nén của bê tông, xác định theo công
MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC PHỤ LỤC PHẦN I.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.TÓM LƯỢC ĐỀ TÀI 2.CÁC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TỰ ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ PHẦN II.MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP .2 1.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHẦN III.KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .3 1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật .3 1.1.1 Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn .3 1.1.2 Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt kép .8 1.1.3 Lưu đồ tính tốn cốt đai dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 12 1.2.Cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật .13 1.2.1 Tính tốn cột bê tơng cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng, bố trí cốt thép đối xứng 13 1.2.2 Tính tốn cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên 18 1.3.Cột bê tông cốt thép tiết diện tròn 21 1.3.1 Đại cương cột có tiết diện trịn vành khun 21 1.3.2 Tính tốn tiết diện tròn 26 1.3.3 Biểu đồ tương tác 28 1.3.4 Lưu đồ tính tốn cột tiết diện trịn 31 1.4.Xây dựng biểu đồ tương tác vách bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 31 1.4.1 Khái niệm biểu đồ tương tác .31 1.4.2 Lý thuyết tính tốn 32 1.4.3 Sơ đồ ứng suất biến dạng 33 1.4.4 Cơng thức tính tốn 33 1.4.5 Lưu đồ thiết kế biểu đồ tương tác 34 2.SO SÁNH KẾT QUẢ THIẾT KẾ KẾT CẤU .35 2.1.So sánh kết thiết kế kết cấu dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 35 2.2.So sánh kết thiết kế kết cấu vách bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 36 PHẦN IV.KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 39 1.KẾT LUẬN 39 2.ĐỀ NGHỊ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 2.1.Quy trình nghiên cứu Hình 3.1.Sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Hình 3.2.Lưu đồ tính tốn dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Hình 3.3.Sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật đặt cốt kép Hình 3.4.Lưu đồ tính tốn dầm bê tơng cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 11 Hình 3.5.Lưu đồ tính tốn cốt đai dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 12 Hình 3.6.Lưu đồ tính tốn cột bê tơng cốt thép lệch tâm phẳng, bố trí cốt thép đối xứng 17 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Phân loại điều kiện làm việc cột 19 Bảng 3.2 Bảng so sánh kết cốt thép dầm tính tốn Rdsuite chương trình đề tài 34 Bảng 3.3 Biểu đồ so sánh kết tính tốn dầm Rdsuite chương trình đề tài 38 Bảng 3.4 Bảng so sánh kết cốt thép vách tính tốn Rdsuite chương trình đề tài 39 Bảng 3.5 Biểu đồ so sánh kết diện tích cốt thép 39 DANH MỤC PHỤ LỤC MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH 41 1.1.Chương trình “BTCT-OU1-BEAM”_Thiết kế dầm bê tơng cốt thép tiết diện chữ nhật .41 1.2.Chương trình “BTCT-OU1-COLUMN”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng .41 1.3.Chương trình “BTCT-OU1-COLUMN-LECHTAMXIEN”_Thiết kế cột bê tơng cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên .43 1.4.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC COT TRON”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện tròn 46 1.5.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC VACH”_Thiết kế vách cứng bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật 48 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 51 2.1.Chương trình “BTCT-OU1-BEAM”_Thiết kế dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật .51 2.2.Chương trình “BTCT-OU1-COLUMN-LECHTAMXIEN”_Thiết kế cột bê tơng cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên .55 2.3.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC COT TRON”_Thiết kế cột bê tông cốt thép tiết diện tròn 59 2.4.Chương trình “BIEU DO TUONG TAC VACH”_Thiết kế vách bê tông cốt thép 62 HƯỚNG DẪN XUẤT NỘI LỰC TỪ ETABS 67 3.1.Xuất kết nội lực từ Etabs để thiết kế dầm bê tông cốt thép 67 3.2.Xuất kết nội lực từ Etabs để thiết kế cột bê tông cốt thép .70 3.3.Xuất kết nội lực từ Etabs để thiết kế vách cứng 73 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, đất nước ta đà phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật giai đoạn hội nhập với giới, với mức độ thị hóa ngày cao Việc xây dựng sở hạ tầng, với đời cơng trình cao tầng để đáp ứng nhu cầu vấn đề thiết yếu Sự đời cơng trình Nhà cao tầng bước phát triển mạnh mẽ kết cấu bê tông cốt thép Và nay, kết cấu bê tông cốt thép kết cấu phổ biến Tuy vậy, người thiết kế phải đối mặt với nhiều khó khăn công tác thiết kế để đáp ứng yêu cầu thiết kế Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 356 – 2005 Hiện nay, việc ứng dụng phần mềm phân tích kết cấu dân dụng Nhà cao tầng như: SAP 2000, ETABS, ANSYS…giúp tính nội lực, chuyển vị, phân tích động lực học kết cấu, tính toán cốt thép Tuy nhiên, phần mềm lại tổ hợp nội lực, tính tốn cốt thép khơng theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 2005 Với ý nghĩa thực tiễn nêu trên, nhằm giải vấn đề thiết thực, định thực đề tài: “Nghiên cứu tự động hố tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép cho Nhà cao tầng theo TCXDVN 356 – 2005” Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, dựa sở lý thuyết TCXDVN 356 – 2005, số tài liệu tham khảo khác, chủ yếu tác giả như: GS.TS Nguyễn Đình Cống, Th.S Võ Bá Tầm,…và kết hợp với ngơn ngữ lập trình VBA (Visual Basic Application ) để xây dựng chương trình tự động hóa tính tốn kết cấu Bê tơng cốt thép theo TCXDVN 356 – 2005 giúp cơng tác tính tốn, thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép tiết kiệm thời gian tính tốn mang lại kết xác theo TCXDVN 356 - 2005 Các loại kết cấu mà chương trình tính tốn bao gồm: Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật; Cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng nén lệch tâm xiên; Cột bê tơng cốt thép tiết diện trịn vách cứng Từ khóa: Tự động hóa tính tốn kết cấu Bê tơng cốt thép cho Nhà cao tầng theo TCXDVN 356 - 2005, dầm, cột, vách cứng, TCXDVN 356 - 2005… PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU TÓM LƯỢC ĐỀ TÀI Tại thời điểm có nhiều phần mềm phân tích kết cấu sử dụng Việt Nam như: Sap2000, Etabs, Ansys, Trong số Etabs phần mềm thông dụng việc phân tích kết cấu Bê tơng cốt thép Nhà cao tầng Do đó, chúng tơi định chọn phần mềm Etabs làm phần mềm dùng để phân tích lấy kết nội lực Sau đó, lấy kết nội lực đưa vào chương trình chúng tơi thực để thiết kế kết cấu theo TCXDVN 356- 2005 Chương trình thực hiện, lấy giao diện quen thuộc Microsoft Excel hãng Microsoft để giao tiếp với người sử dụng, với việc sử dụng ngơn ngữ lập trình VBA (Visual Basic Application) để thực tính tốn kết cấu theo TCXDVN 356 - 2005 Với giao diện quen thuộc trên, người sử dụng dễ dàng quản lý thơng tin, số liệu mà khai báo dựa sở liệu có sẵn, người sử dụng tuỳ chỉnh lại thơng số, số liệu tuỳ thích theo u cầu cơng tác thiết kế Q trình giao tiếp phần mềm Etabs chương trình chúng tơi thực diễn sau: - Xuất kết nội lực có từ phần mềm Etabs, dạng file *.mdb (Access Database) - Tại giao diện chương trình, người sử dụng dùng nút bấm (Button) thiết kế sẵn để thực lấy kết nội lực từ file *.mdb xuất từ phần mềm Etabs vào chương trình Và cần vài thao tác đơn giản (Đơn giản lựa chọn bấm nút), chương trình cho kết tính tốn kết cấu xác theo u cầu TCXDVN 356 – 2005 CÁC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TỰ ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ KPW - Phần mềm Tính tốn thiết kế khung phẳng công ty Cổ phần tư vấn xây dựng CIC RDW - Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCVN Sản phẩm công ty Cổ phần tư vấn xây dựng CIC RDSuite - Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCVN Sản phẩm công ty Cổ phần tư vấn thiết kế xây dựng PHẦN II MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Sử dụng ngơn ngữ lập trình VBA (Visual Basic Application) để lập trình tạo chương trình tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo TCXDVN 356 – 2005 Chương trình lập mang lại cho sinh viên cơng cụ tính tốn nhanh, hiệu quả, có độ tin cậy cao việc thực Đồ án tốt nghiệp, nhờ góp phần làm giảm phần khối lượng tính tốn sinh viên q trình thực tính tốn trở thành cơng cụ hữu ích nhằm phục vụ cho cơng việc trường góp phần vào cơng tác thiết kế sau Ngồi ra, chương trình cịn mang lại hiệu suất cao q trình tính tốn, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, giúp tiết kiệm thời gian tính tốn mang lại kết xác theo TCXDVN 356 – 2005 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hình 2.1 Quy trình nghiên cứu PHẦN III KẾT QUẢ - THẢO LUẬN CƠ SỞ LÝ THUYẾT [1], [2], [3], [4], [5] 1.1 Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật [2], [4] 1.1.1 Dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn Nhằm tận dụng hết khả chịu lực (Tiết kiệm vật liệu) vật liệu bê tông – Cốt thép, lấy trường hợp phá hoại thứ giai đoạn III (Giai đoạn phá hoại) trạng thái dứng suất – biến dạng làm sở tính tốn 1.1.1.1 Các giả thiết tính tốn - Sơ đồ ứng suất bê tơng vùng chịu nén có dạng hình chữ nhật - Ứng suất vùng bê tông chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính tốn Rb (Có xét đến hệ số điều kiện làm việc bê tông) - Ứng suất cốt thép chịu kéo A s đạt đến cường độ chịu kéo tính tốn Rs - Bỏ qua miền bê tộng chịu kéo 1.1.1.2 Sơ đồ ứng suất Hình 3.1 Sơ đồ ứng suất tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn 1.1.1.3 Công thức Phương trình cân moment: x � M Rb xb (ho ) x �M / Ab � M Rs As (ho ) �M / A s Phương trình cân lực: �X � R A s 1.1.1.4 s Rbbx Điều kiện hạn chế Để bảo đảm phá hoại dẻo cốt thép A s không nhiều, tức cần phải hạn chế As, tương ứng với hạn chế chiều cao vùng bê tông chịu nén x Nghiên cứu thực nghiệm cho biết trường hợp pháp hoại dẻo xảy khi: x R ho sR (1 ) sc,u 1 Trong đó: Đặc trưng vùng chịu nén bê tông, xác định theo công thức: 0.008b Rb , sR Rs Với: 0.85 - Đối với bê tông nặng 0.80 - Đối với bê tơng hạt nhỏ, nhóm A 0.75 - Đối với bê tơng hạt nhỏ, nhóm B, C Rb : Cường độ tính tốn bê tơng (Mpa) b : Hệ số điều kiện làm việc bê tông sR : Ứng suất cốt thép (Mpa) lấy Rs cốt thép có giới hạn chảy thực tế: CI, CII, CIII, A-I, A-II, A-III, A-IIIB, Bp-I sc.u : Ứng suất giới hạn cốt thép vùng chịu nén lấy sau: sc ,u 500MPa : Đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ hệ số điều kiện làm việc bê tông b sc ,u 400MPa : Đối với bê tông nặng, bê tông hạt nhỏ hệ số điều kiện làm việc bê tông b 1 Giá trị R phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén bê tông B nhóm cốt thép 63 Bước 4: Nhấp sang sheet “Column Forces” từ file access chứa nội lực “Column Forces” xuất từ phần mềm ETABS ta coppy paste vào sheet “Column Forces” chương trình Hình ảnh minh họa: Ghi chú: Xem thêm hướng dẫn xuất file nội lực phụ lục HƯỚNG DẪN XUẤT NỘI LỰC TỪ ETABS Bước 5: Trở sheet “P-M”, chọn phần tử cột muốn xuất nội lực tầng tương ứng phía góc bên phải sheet Ví dụ chọn phần tử cột C1, STORY7 Sau nhấn nút “LOC” Bước 6: Nhấp vào nút sau để vẽ biểu đồ tương tác Kết nhận minh họa sau: 64 Chú ý: Dựa vào biểu đồ tương tác, có điểm nằm ngồi biểu đồ, tức với tiết diện cột cách bố trí cốt thép cột khơng đảm bảo khả chịu lực với cặp nội lực tương ứng hình bên Bước 7: Điều chỉnh: Nếu biểu đồ bao cặp nội lực điều chỉnh cho khoảng cách từ đường cong tới điểm bé ( 0) Nếu biểu đồ chưa bao cặp nội lực trường hợp ta điều chỉnh cách tăng thông số số thép dọc, tăng đường kính thép Dựa vào biểu đồ tương tác trên, ta thấy, cịn số điểm nằm ngồi biểu đồ tương tác, cần tăng số lượng thép dọc, tăng đường kính thép Ta thực tăng số lượng thép hình 65 Chúng ta thấy biểu đồ bao cặp nội lực Ghi : Sau lần thay đổi tính chất tường nhấn vào nút “BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC” để chương trình cập nhật liệu vẽ lại biểu đồ tương tác 2.4 Chương trình “BIEU DO TUONG TAC VACH”_Thiết kế vách bê tơng cốt thép Ví dụ: Vách có chiều dài Lw = 120 cm, bề dày vách tw = 25 cm Chiều cao tường 3.6 m Bê tơng B20 có Rb = 11.5 MPa, cốt thép AII có Rs = 280 Mpa Tên vách P3, lọc nội lực tầng L5 Bước 1: Bước 2: Mở chương trình “BIEU DO TUONG TAC VACH” Bật chế độ chấp nhận macro Nhấp chọn “Option” Xuất bảng sau nhấp chọn “Enable this content” 66 Bước 3: Nhấn vào sheet “P-M” để bắt đầu nhập liệu Nhập thơng số đầu vào, kích thước hình học vách, đặc trưng bê tông, đặc trưng cốt thép Chọn sơ số thép theo phương Lw tw hình vẽ theo phương Lw theo phương tw Bước 4: Nhấp sang sheet “Pier Forces” từ file access chứa nội lực “Pier Forces” xuất từ phần mềm ETABS ta coppy paste vào sheet “Pier Forces” chương trình 67 Hình ảnh minh họa: Ghi chú: Xem thêm hướng dẫn xuất file nội lực mục HƯỚNG DẪN XUẤT NỘI LỰC TỪ ETABS Bước 5: Trở sheet “P-M”, chọn phần tử vách muốn xuất nội lực tầng tương ứng phía góc bên phải sheet Ví dụ chọn phần tử Pier P3, L5 Sau nhấn nút “LOC” Bước 6: Nhấp vào nút sau để vẽ biểu đồ tương tác Kết nhận minh họa sau: 68 Chú ý: Những điểm tô đỏ điểm nằm biểu đồ, tức với tiết diện vách cách bố trí cốt thép vách không đảm bảo khả chịu lực với cặp nội lực tương ứng : M (kNm) N (kN) 938 1336 913 1795 938 2443 913 2902 Bước 7: Điều chỉnh Nếu biểu đồ bao cặp nội lực điều chỉnh cho khoảng cách từ đường cong tới điểm bé ( 0) Nếu biểu đồ chưa bao cặp nội lực trường hợp ta điều chỉnh cách tăng thông số số thép theo phương Lw , số theo phương tw, tăng đường kính thép Trong ví dụ ta tăng số nLw lên thành 12, ntw tăng đường kính thép thành 16 hình sau: Chúng ta thấy biểu đồ bao cặp nội lực 69 Ghi : Sau lần thay đổi tính chất tường nhấn vào nút “II-BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC” để chương trình cập nhật liệu vẽ lại biểu đồ tương tác 70 HƯỚNG DẪN XUẤT NỘI LỰC TỪ ETABS 3.1 Xuất kết nội lực từ Etabs để thiết kế dầm bê tơng cốt thép Bước 1: Từ hình Etabs nhấn vào nút File, chọn Export, chọn tiếp Save Input/Output as Access Database File Như hình minh họa sau: Bước 2: Summary Xuất bảng Choose Tables, ta chọn : Properties Definitions→Frame Section→Frame Section Properties Frame Assignments→Frame Item Assignments→Frame Assignment Frame Output→Frame Forces→Beam Force Hình minh họa: 71 Bước 3: Chọn trường hợp tải, nhấn vào nút Select Load Cases Hiện bảng hình minh họa sau, ta chọn trường hợp tải Bước 4: Chọn tiếp tổ hợp tải, nhấn vào nút Select Cases/Combos Chọn COMBOBAO (Tương ứng hình minh họa COMBOBAO COMBO 14) 72 Bước 5: Chọn đường dẫn để lưu file kết nội lực xuất từ chương trình Etabs File có dạng *.mdb 73 3.2 Xuất kết nội lực từ Etabs để thiết kế cột bê tơng cốt thép Bước 1: Từ hình Etabs nhấn vào nút File, chọn Export, chọn tiếp Save Input/Output as Access Database File Như hình minh họa sau: Bước 2: Summary Xuất bảng Choose Tables, ta chọn : Properties Definitions→Frame Section→Frame Section Properties Frame Assignments→Frame Item Assignments→Frame Assignment Frame Output→Frame Forces→Column Forces Hình minh họa: 74 Bước 3: Chọn trường hợp tải, nhấn vào nút Select Load Cases Hiện bảng hình minh họa sau, ta chọn trường hợp tải Bước 4: Chọn tiếp tổ hợp tải, nhấn vào nút Select Cases/Combos Chọn COMBO cần thiết (Đối với cột chọn tất COMBO trừ COMBO BAO (Tương ứng hình từ COMBO1 đến COMBO13) 75 Bước 5: Chọn đường dẫn để lưu file kết nội lực cột xuất từ chương trình Etabs File có dạng *.mdb 76 3.3 Xuất kết nội lực từ Etabs để thiết kế vách cứng Bước 1: Từ hình Etabs nhấn vào nút File, chọn Export, chọn tiếp Save Input/Output as Access Database File Như hình minh họa sau: Bước 2: Xuất bảng Choose Tables, ta chọn : Wall Output→Wall Forces→Pier Forces Hình minh họa: 77 Bước 3: Chọn trường hợp tải, nhấn vào nút Select Load Cases Hiện bảng hình minh họa sau, ta chọn trường hợp tải Bước 4: Chọn tiếp tổ hợp tải, nhấn vào nút Select Cases/Combos Chọn COMBO cần thiết (Đối với vách chọn tất COMBO trừ COMBO BAO (Tương ứng hình từ COMBO1 đến COMBO13) ... trình tự động hóa tính tốn kết cấu Bê tông cốt thép theo TCXDVN 356 – 2005 giúp cơng tác tính tốn, thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép tiết kiệm thời gian tính tốn mang lại kết xác theo TCXDVN 356. .. Việt Nam ĐỀ NGHỊ Do thời gian thực đề tài có hạn, sau trình thực đề tài ? ?Nghiên cứu tự động hố tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép cho Nhà cao tầng theo TCXDVN 356 – 2005? ??, chúng tơi có đề nghị... dựng chương trình tự động hố tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo TCXDVN 356 – 2005 Nhờ vậy, đề tài góp phần mang lại hiệu suất cao q trình tính tốn, thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, giúp tiết