=IE=]E=IE5IE5IE=IE
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trang 2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TP HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHÁT LƯỢNG CAO
BÁO CÁO TỎNG KẾT
ĐÈ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN
LẬP CHƯƠNG TRÌNH
Trang 3BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRUONG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
THONG TIN KET QUA NGHIEN CUU CUA DE TAI
1 Thong tin chung:
- Tén dé tai: Lập chương trình tính toán cột bê tông cốt thép bằng phương pháp biểu đồ tương tác
- SV thực hiện: Lê Văn Thịnh Mã số SV: 11149195
- Lớp: 11149CLC Khoa: DT.CLC Năm thứ: 3 Số năm đào tạo: 4 - Người hướng dẫn: Ths Đoàn Ngọc Tịnh Nghiêm
2 Mục tiêu đề tài: Mục tiêu của đề tài này hướng tới việc phát triển một chương trình tính tốn cột bê tơng cốt thép bằng phương pháp biểu đồ tương tác với ngôn ngữ lập trình VBA hoặc MATLAB
3 Tính mới và sáng tạo: Việc lấy dữ liệu nội lực từ ETABS để tính toán kiểm tra hàng loạt các tô hợp là một ưu điểm của chương trình
4 Kết quả nghiên cứu: Thiết lập chương trình tính toán kiểm tra khả năng chịu lực theo
phương pháp biểu đồ tương tác
5 Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả
năng áp dụng của đề tài: Với các kết quả nghiên cứu được, SV có thể áp dụng trực tiếp
Trang 4Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phán này do người hướng dan ghi):
Negay ¢2 thang o¢ _ năm 4# Xác nhận của Trường Người hướng dẫn
(ki tên và đóng dấu) (kí, họ và tên)
lạ —
Trang 5MUC LUC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC HÌNH VẼ 3 DANH MUC BANG BIEU 3 1 GIGI THIEU 4 2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 4 2.1 Tổng quan về phương pháp biểu đồ TƯƠNG TÁC HH nesseese 4 2.2 Tình hình nghiên cứu s-ee°©E2stSEEEESSdE©EEESsto22ES8091212202112252 4
3 TINH CAP THIET CUA DE TAI 5
4 MUC TIEU CUA DE TAI 5
5 CƠ SỞ LÝ THUYÊT 5
5.1 Thiết lập biểu đồ tương tác cho cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng 5
GỐI Ắ5Ầ.111 5
1s n ốốốe.(adad 9 5.1.3 Diéu kién, cOmg thie sressssssssssssssssssssesecssssssssssssssssssssssssususssssesseececccccseese 11
5.1.4 Các phương pháp vẽ biểu đề tương CÁC CỘÍ con seSssesessse 11 5.2 Thiết lập biểu đồ tương tác cho vách CỨng - s-s- ss se ss+sesstsssscscse 13
5.2.1 Các giả thiẾT .cesssssesccscccseccessecessessesesenecsesessesccceessssserseseesssssrossnsssssssssssssesee 13
5.2.2 Nguyên tắc KHE, sss-noecootpiigUEMDGHEG0095885808181nxkauseoscrnhigtrdovS01401307/40004500/E7 13 5.2.3 Các bước tính tn -2ces2vess©EEL+e9EEEESeEEE229692225809221580222225-2 13 5.2.4 Cơng thức pevenesecsencsecesecenssarsenesecsonscsssssessonseesseessoascassssseasenssersens 14 5.3 Kiém tra kha NANG CHIU 1UC sccecsccssessescecsssssecsesesssssessssessecsececsessessessssuscecescs 17
6 CHUONG TRINH UNG DUNG 18
6.1 Lưu đỗ thuật toán sessssssssecssssssssesssuecessssseesssseneoeseees "” 18
6.2 Chương trình Ứng dụngg - se vs 2+ss92159922586222s92215001100 01222 19
Trang 7DANH MUC HINH VE
Hình 1 Biểu đồ tương tác thẻ hiện theo hai cách với M theo 1 chiều Hình 2 Biểu đồ tương tác với M theo hai chiều
Hình 3 Biểu đồ tương tác với M và N theo hai chiều Hình 4 Biểu đồ và các cặp nội lực
Hình 5 Sơ đồ tính toán tiết diện chữ nhật, cốt thép tập trung Hình 6 Độ lệch tâm
Hình 7 Sơ đồ biến dạng, quan hệ ứng suất biến đạng theo TCVN
Hinh 8 Biéu dé ứng suất biến dạng của cốt thép trên mặt cắt ngang vách
Hình 9 Nhập dữ liệu vào chương trình
Hình 10 Giao diện kết quả tính toán của chương trình
Hình 11 Ví dụ nhập đữ liệu vào chương trình
Hình 12 Kết quả nội lực và biểu đồ tương tác ví dụ 1 Hình 13 Nội lực cột xuất từ ETABS và khả năng chịu lực Hình 14 Thể hiện khả năng chịu lực trên biểu dd
Hình 15 Giá trị khả năng chịu lực lớn nhất
Hình 16 Tổng thể giao diện chương trình tính toán
DANH MUC BANG BIEU
Bang 1 Té hop nội lực thiết kế cột C1
Bảng 2 Kết quả nội lực vẽ biểu đồ tương tác vách cứng (THỊ)
Bảng 3 Kết quả nội lực vẽ biểu đồ tương tác vách cứng (TH2)
Bảng 4 Kết quả nội lực vẽ biểu đồ tương tác vách cứng (TH3)
Bảng 5 Kết quả nội lực vẽ biểu đồ tương tác vách cứng (TH4)
Trang 81 GIỚI THIỆU
Đối với môn học Kết cấu bê tông cốt thép, chúng ta chỉ tính toán và kiểm tra
khả năng chịu lực các cấu kiện với một tổ hợp nội lực, do đó tương đối đơn giản
Khi thiết kế, thẩm tra các công trình thực tế cũng như làm đồ án môn học, đỗ án tốt nghiệp, các kỹ sư, sinh viên thường phải tính toán nhiều cấu kiện cột khác
nhau, mỗi loại lại có rất nhiều tổ hợp nội lực, do đó cần phải giải quyết một số
lượng lớn bài toán thiết kế cốt thép và kiểm tra khả năng chịu lực
Để giảm khối lượng tính toán cần thiết phải có một chương trình tính toán bằng phương pháp biểu đồ tương tác Ưu điểm của phương pháp này là có thể tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của hàng loạt các tổ hợp nội lực xuất ra từ phan mềm phân tích kết cấu ETABS một cách nhanh chóng, đồng thời đưa ra được phần trăm khả năng chịu lực lớn nhất để những người thiết kế thay đổi phương án của
mình sao cho tối ưu nhất
Một số thủ tục được viết bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic.NET được phát triển và kết quả phân tích đạt được so sánh với các kết quả tính toán bằng phương pháp thủ công để chứng tỏ độ tin cậy của phương pháp đề xuất
2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
2.1 Tổng quan về phương pháp biểu đồ tương tác
Biểu đồ tương tác là khả năng chịu lực của cấu kiện sau khi bế trí cốt thép trước cặp nội lực (M, N)
Phương pháp dựa trên một số giả thuyết cơ bản của cấu kiện chịu nén uốn để thiết lập các trạng thái chịu lực cực hạn của tiết diện bê tông cốt thép
2.2 Tình hình nghiên cứu
Hiện tại, có khá nhiều phần mềm thương mại phân tích và tính toán thiết kế
các hệ kết cầu bê tông cốt thép rất mạnh mé nhu ETABS, SAP Tuy nhiên, các
phân mềm này, thường thiết kế theo các tiêu chuẩn nước ngoài, chúng ta chỉ có thể
Trang 9Trong nước, cũng đã có nhiều tac giả lập trình các phần mềm cá nhân tính
toán và thiết kế các cầu kiện BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam nhưng chưa có nhiều
nghiên cứu bằng phương pháp biểu đồ tương tác Các kỹ sư, sinh viên chủ yếu lập
các bảng tính Excel, chưa thiết kế nhiều giao diện có thể lấy kết quả từ ETABS để
tính toán hàng loạt, giảm khối lượng làm việc
3 TÍNH CAP THIET CUA DE TAI
Trong tinh toán, thiết kế các cấu kiện trong công trình bê tông cốt thép, đòi hỏi người kỹ sư phải tiến hành các quá trình lặp cho đến khi cấu kiện có kích thước và
hàm lượng hợp lý Công việc này thường rất mất thời gian, do đó, việc tự động hóa
quá trình tính toán là rất cần thiết và có tính thực tiễn cao
Tính toán cột BTCT theo phương pháp biểu đồ tương tác giúp người kỹ sư vừa kiểm tra được khả năng chịu lực, mức độ an toàn của cột đồng thời có thể tạo
các cơ sở dự liệu trong thiết kế
Với các kết quả nghiên cứu được, SV có thể áp dụng trực tiếp vào các đồ án chuyên ngành xây dựng cũng như khi tham gia công tác thiết kế sau này Đồng thời, giúp SV có được tác phong công nghiệp khi thấy được lợi ích của việc ứng dụng các ngôn ngữ lập trình vào các môn học chuyên ngành
4 MỤC TIÊU CUA DE TÀI
Trang 10Với một tiết diện có cốt thép đã biết biểu đồ tương tác thẻ hiện toàn bộ khả
năng chịu lực của nó ứng với mọi giá trị của M và N
Ứng với mỗi giá trị N tìm được một giá trị M, ứng với mỗi giá trị eạ tìm được một giá trị N hoặc ứng với mỗi giá trị M tìm được một hoặc hai giá trị N Lập biểu
đồ với hai trục là M và N Mỗi cặp giá trị như vừa nêu co một điểm Tập hợp tất cả
các điểm có được biểu đồ tương tác Khi đặt cốt thép đối xứng biểu đồ có dạng như trên hình 1.1 Trong hai trục có thể lấy trục đứng để biểu diễn M hoặc N tùy theo sự
thuận lợi khi thể hiện và khi dùng
Hình 1.1 thể hiện biểu đồ khi mômen M theo một chiều Khi xét M theo hai chiều (dương và âm) thì biểu đồ được phát triển theo hai phía như trên hình 1.2 œqz D Hình 1 Biểu đô tương tác thể hiện theo hai cách với M theo 1 chiều MỊ cfN o go = iy 0
Hình 2 Biếu đô tương tác với M theo hai chiều
Khi xét cá N theo hai chiều (nén và kéo) thì biểu đồ được phát triển thành
Trang 11
Hình 3 Biéu đồ tương tác với M và N theo hai chiều
Xét riêng góc một phần tư với N nén, trên biểu đồ có ba điểm đặc biệt Điểm
Dứng với N = 0 và Mạ Điểm C ứng với M = 0 và Nụ Giá trị Nọ xác định theo công
thức: N, = 9(R,A, +R,,A, )
Diém B img v6i Max Va Ng Co thé chứng minh được rằng khi a = a`, điểm B ứng với trường hợp x = xg = 0.5(hg+a°) = 0,5h Với giá trị này của x, nếu tính toán cốt thép không đối xứng sẽ có được tổng lượng cốt thép A, + A, la nhỏ nhất
Biểu đồ tương tác chia mặt phẳng làm hai miền: bên trong và bên ngoài Với một cặp nội lực M, N cho trước có một điểm trong mat phang Khi điểm đó thuộc miễn trong (điểm ]) tiết điện đủ khả năng chịu lực Nếu điểm đó thuộc miền ngồi
(điểm K) tiết diện khơng đủ khả năng chịu lực (hình 1.4)
= a
Hình 4 Biêu đô và các cặp nội lực
Trên biểu đỏ, vùng lân cận điểm B có thể là nén lệch tâm lớn hoặc bé, phần
còn lại trong đoạn DB tương ứng với nén lệch tâm lớn, trong đoạn BC - nén lệch
Trang 12Với các điểm năm ngay trên biểu đồ (điểm P) khả năng chịu lực vừa đúng
bằng nội lực mà tiết diện phải chịu khi điểm đó nằm trên đoạn BC thì một trong hai
nội lực M hoặc N giảm xuống sẽ làm tăng độ an toàn và ngược lại Nếu điểm đó nằm trên đoạn DB thì khi M giảm sẽ tăng an toàn còn N giảm sẽ nguy hiểm Trong
đoạn M > Mọ ứng với mỗi giá trị của M có hai lực Nị và N› Khi N thay đổi trong
khoảng trên Ñị <N <N; thì có được an toàn (giả thiết N; > N¡) còn nếu N vượt ra
ngoài phạm vi trên là nguy hiểm
Điểm B ứng với Mmax Với mômen này tiết diện chỉ đủ khả năng chịu lực khi
N vừa băng đúng NB còn nếu N tăng lên hay giảm xuống tiết điện đều bị nguy hiểm Điểm B ứng với Mmax Với mômen này tiết điện chỉ đủ khả năng chịu lực khi N vừa bằng đúng NB còn nếu N tăng lên hay giảm xuống tiết diện đều bị nguy hiểm
Với nhận xét này, khi thiết kế không nên vì mục đích tiết diện cốt thép mà cho tiết
diện làm việc ở điểm B nếu chưa có được độ tin cậy cần thiết của M và N
Nén lệch tâm phẳng khi mặt phẳng uốn chứa trục đối xứng của tiết diện Xét trường hợp cốt thép đọc chịu lực được đặt tập trung theo cạnh b
A; : diện tích tiết diện cốt thép chịu nén (đặt gần lực N)
A; : điện tích tiết diện cốt thép phía đối diện với A;, nó có thể chịu kéo hoặc
chịu nén ít hơn
Sơ đồ tiết diện như trên hình 1.5 Dat:
a, a : khoảng cách từ trọng tâm A, và A, đến mép tiết diện gần nhất;
họ =h—a : chiều cao làm việc, bằng khoảng cách từ trọng tâm A, đến mép chịu nén
Z4 = họ — a : khoảng cách từ giữa trọng tam A, va Aj
Trang 137B, bị a h, h
Hình 5 Sơ đề tính toán tiết diện chữ nhật, cốt thép tập trung
Sơ đồ lực và ứng suất thể hiện ở phan trên của hình 1.7 Nội lực tính toán
được đưa về thành lực N đặt cách trục cấu kiện một đoạn rJeạ (xem hình 1.6) và có
độ lệch tâm so với trọng tâm của A; là e: e=Tieo+0.Sh—a : J — | — lL r Ị N | mm Hình 6 Độ lệch tâm 5.1.2 Các giá thiết
Ở trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực các ứng suất được lấy như sau:
Ứng suất trong bê tông vùng nén lấy phân bố đều với giá trị R, trong diện tích
vùng nén là bx
Trang 14Ung suat trong cét thép A, la 6, phu thudc vao tuong quan gitra x va Epho Hé
số Ep dugc lấy giống như đối với cấu kiện chịu uốn,được cho ở phụ lục Thông
thường ša = 0.4 + 0.65
+ Khi x < Šnhọ lấy ơ, = R,
+ Khi x > §nhạ cần xác định ơ, theo công thức thực nghiệm TCXDVN 356- 2005 đưa ra các công thức sau:
Đối với cấu kiện làm từ bê tông cấp B30 và thấp hơn, dùng cốt thép có R, <
400 MPa, xác định ơ, theo công thức:
ơ; > 0 là ứng suất kéo, ơ; <0 là ứng suất nén, đồng thời giá trị o, dua vao
trong tính toán cần được giới hạn, không vượt quá cường độ tính toan Rg, Rg
-Rg- = Oo, S R
Đối với cấu kiện làm từ bê tông cấp lớn hơn B30 cũng như đối với cấu kiện sử
dụng cốt thép nhóm cao hơn AIII (R, >400 MPa) can xác định ứng suất trong từng thanh thép của A; là ơ,,
Đồng thời ơ„ cũng phải thỏa mãn điều kiện:
-R;c<øØ,< R;
Trong đó : Š; = x/hụ; với hạ; tính cho từng thanh thép, bằng khoảng cách từ trong tâm thanh thép đến mép xa nhất của vùng chịu nén;
Øsc„ và œ — được giải thích ở phụ lục TCVN 356-2005
Trang 155.1.3 Điều kiện, công thức cơ bản
Điều kiện tính toán theo khả năng chịu lực là:
Ne <[Ne]a
[Ne]z„ - khả năng chịu lực, lấy mémen đối với trục đi qua trọng tâm As
[Ne], = Rybx{h, - =| +R,A.Z,
Đồng thời cần thỏa mãn điều kiện cân bằng lực: N= R,bx + Rsc A, — Og A, Khi x < Eghg lay 6, = Rs con khi x > Egho can xdc dinh ơ; theo công thức: as 6, =| 2 by -1/R, l=, =-Đseu | _ hoặc: Og; - lệ ¡ Với điều kiện hạn chế: -Rg < Os < R,
5.1.4 Các phương pháp vẽ biểu đồ tương tác cột
Biểu đồ tương tác được tính toán theo tửng điểm, nối các điểm lại thành
đường liên tục Để xác định tọa độ từng điểm có thể dùng một trong những cách
sau: cho N tìm M, cho M tìm N hoặc cho rịeo tìm N Dùng bài toán biết rịeo tính N
trong việc vẽ biểu đồ tương tác có ý nghĩa là từ gốc tọa độ kẻ đường xiên lặp với
trục N một góc ma tg g = neo Điểm cần tìm nằm trên đường xiên đó (khi đã tính
được N) Có thể và nên dùng kết hợp các phương pháp vì mỗi phương pháp có chỗ mạnh và chỗ yếu của nó Ba phương pháp đã trình bày là với một giá trị đã biết của
Trang 16cho đại lượng này các giá trị khác nhau để tìm các giá trị tương ứng của đại lượng
kia và có một số điểm
Trong các phươg pháp đã biết phương pháp nào cũng phải tính tốn thơng qua
một biến trung gian là x Vậy có thể xem x là biến độc lập để từ đó xác định các giá
trị của M và N Về phương diện vật lý, cho x biến đổi có nghĩa là sử dụng thay đổi
mức độ chịu nén của bê tông từ đó mà xác định khả năng chịu nén mà khả năng chịu mômen của tiết diện Về mặt thực hành lấy x làm biến số là đơn giản hơn cả
Trước hết tinh x, theo công thức:
X,= R.A, RA, ‘ bR,
Khi x4 > 2a’ thi lay x bién thién trong khoang x, <x <h Khi xạ < 2a’ (ké ca khi xạ < 0) ldy 2a’ <x <h
Nhận xét rằng, khi tính toán tiết điện, nếu kể đến độ lệch tâm ngẫu nhiên ea và
ảnh hưởng của uốn đọc rị thì mômen từ M tăng lên thành M* = Nneo Trong tính
toán thực hành, ở trục mômen người ta không đặt giá trị M mà đặt gia tri M*, lam như vậy việc lập và sử dung biểu đồ đơn giản hơn
Trang 175 =“==_ h —ễahụ Dùng công thức: Ñ = Ngh = R„bx + Rsc A, - RsAs tính N, Dùng công thức: M,„ = Rybx( hy -Š) +ơ,A.Z, tính Mụm và xác định Nneo theo công thức: M* = Nneo = Mizu — N(0.5h — a) 5.2 Thiết lập biểu đồ tương tác cho vách cứng 5.2.1 Các giả thuyết
Tiết diện vách phẳng trước khi chịu lực thì vẫn phẳng sau khi chịu lực
Giả thuyết quan hệ ứng suất biến dạng của cốt thép, quan hệ này đã đơn giản hóa đề thuận tiện cho việc tính toán
Giả thuyết về biểu đồ ứng suất bê tông vùng nén và bê tông vùng nén quy đổi Giả thuyết về biến dạng cực hạn quy ước của bê tông vùng chịu nén
5.2.2 Nguyên tắc chung
Dựa vào biến dạng cực hạn của bê tông vùng nén và vị trí trục trung hòa được thể hiện qua chiều cao vùng nén x, ta có thể xác định được trạng thái ứng suát trong bê tông cốt thép của vách, các ứng suất này tổ hợp lại thành một lực dọc và một momen tại trọng tâm hình học của vách, chính là một điểm của biểu đồ tương tác 5.2.3 Các bước tính toán
e Bước 1: Giả thuyết x
e Bước 2: Tính toán chiều cao vùng nén quy đổi
e Bước 3: Tính toán biến tạng cốt thép
e Bước 4: Tính toán ứng suất trong cốt thép
e Bước 5: Tính toán hợp lực của vùng bê tông chịu nén và cốt thép tại trọng tâm hình học của vách
Trang 185.2.4 Công thức Biến dạng và ứng suất của cốt thép chịu kéo: h, —-x-ixu e €&5 =6&, x ® G,=Eee,<R, Biến dạng và ứng suất của cốt thép chịu nén: X-a-Ixu x ° 0, =Ee, <R, Phương trình cân bằng lực: © N=R,bx+> ơ,A, Phương trình cân bằng momen so với trục cột: ° M=0.5R,bx(h—x)+ > o,A,y; Trong do: e i=0 n(n: sé Idp cét thép)
e Es: modun dan hdi cia cia thép (E, = 2.10° kN/m’)
e a: khoang cach tir mép bé tong tới lớp thép đầu tiên
e u: khoang cach cac thanh thép dọc
Trang 215.3 Kiém tra kha năng chịu lực
M
Hình 9 Kiểm tra khả năng chịu lực bằng biều đồ tương tác
"= Với cặp nội lực A(M, N) cho trước, ta có:
e© Nếu A nằm bên trong biểu đồ tương tác —> Tiết diện đủ khả năng chịu lực e Nếu A nằm ngoài biểu đồ tương tác ->Tiết điện không đủ khả năng chịu lực s=._ Xác định % khả năng chịu lực: e Từ điểm A(Ma, Nạ) cho trước và O(0, 0), ta nối OA cắt biểu đồ tương tác tại B(Mp, Nn) Ta có: %KNCL = SP” 100
“_ Nhận xét: Trong thiết kế, để tiết diện đạt khả năng chịu lực tốt nhất, ta
thường chọn %KNC(L trong khoảng (80% + 95%)
enor ven nh cm
[THƯYNỆNH: DISPKT
" %C 005/24
Trang 236.2 Chương trình ứng dụng
Chương trình bao gồm 2 phần chính
Phần nhập dữ liệu đầu vào
Vật liệu sử dụng, kích thước tiết điện: e Cấp độ bền bê tông Rụ e Hệ số điều kiện làm việc của bê tÔng Yp e Nhóm, loại cốt thép A e Diện tích cốt thép A, (cm?) ® Khoảng cách a (mm)
e© Kích thước tiết diện cột b, h (mm) e Chiều dài tính toán cột lọ (m) Story L_—] L_Ì NkN rtm comm [[] Phin trim Kha ring chi ve [ve BOTT L] = vm en CV ow FJ nm Co iter
Kết Quả Nội Lực Nội Lực Cột Xuất Từ ETABS BIÊU ĐỒ TƯƠNG TÁC M-N
Trang 24Phần kết quả tính toán
Kết quả nội lực tính toán để vẽ biểu đồ tương tác Biểu đồ tương tác M — N (Nút VẼ BDTT)
Sau khi phân tích kết cấu bằng phần mềm chuyên dụng như ETABS, để chương trình tính toán lấy được kết quả nội lực Ta phải lưu lại đưới dạng Access
Database File, đặt tên là KHUNGPHANG mdb, sau đó lưu cùng địa chỉ với chương
trình tính toán (nếu lưu dưới tên khác chương trình sẽ không chạy) Date modifi’ ; chuongtninhtinhtoan.ee 3/2/2014 4 |B) KHUNGPHANG.mdb 5/25/2014 1 [pee Microsoft Access Database Size: 244 KB Date modified: 5/28/2014 12:25 AM BẾP, & Local Disk (C) cow Software (D:) ye
Két quả nội lực sau khi xuất ra từ ETABS dưới dang Access Database File được chương trình xử lý và dùng để kiểm tra khả năng chịu lực, từ đó đưa ra phần
trăm khả năng chịu lực lớn nhất (Mút TÍNH KNCL)
Khả năng chịu lực thé hiện trên giao diện một cách tryc quan (Nut VE KNCL)
Trang 25
5 Ti Oe - TH nHợ cmaemseennnmeemmmmm SA tư set : lá
og Biểu Đỗ Tương Tác Cộc „ca ha
x I —
wm “ms ` VẼ BDTT ^
——— (# TÍNH KNCL
RbMPa ps v [ Tgg ] hmm suey MkNm [7714 fo rinw wc | RCMPS all = [a9] Asem Coumn Phần trăm khả năng chu lực | | ;Ê vẼ KNCL
a_mm = [ #0 | tom ~ load [COMBI7}n % 2.09182 9 [or —] i
Z Nội Lực Cột Xuất Từ ETABS < R NC BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC M-N 5
; No (No Story Column Load PIN | _M3_kNm vk =} | SEN | ạ |1 STORY2 C1 COMBI 7805585 156214 56+ || " 12 |2 STORY2 CÍ COMBI 7246335 2.466203 si 1200 + 3 |3 STORY2Cl COMBI 7687084 20.55382 57.2 (3G, 101627) Ị4 Ị4 STORY2 Cl COMB2 768.743 1243455 54 || 20007 A7 l5 |S STORV2 C1 COMB2 7628193 0753087 50L || J^ +° 6 ¡6 STORY2 CÍ COMB2 756.8943 1393772 54+ rt tS `7 i? [7 STORY2 C1 COMBS 76860 1232747 54! || coo $+.” *, - 8 18 STORV2 CÍ COMB3 762684 0.707845 50 lạ Ì9 STORY2 CÍ COMB3 756.759 1374304 %4: || 4% |10 STORY2 CÍ COMB4 7806345 1572582 562 a0 [11 STORY2 C1 COMBS 774.7695 2.511429 Si | i + + + + + | j2 STORY2 CÍ COMB4- 768.8445 20.74868 574 : pots (13 STORY2 C1 COMBS 586.0049 5792056 621- H_k®m id m i ,
Hình 10 Giao điện kết quả tính toán
Trên hình 10, nội lực cột xuất từ ETABS đã được xử lí và lọc bỏ những phần
không cần thiết, sau đó chương trình tính toán dựa trên cơ sở dữ liệu dùng để vẽ biểu đồ tương tác trước đó, cho ra phần trăm khả năng chịu lực ứng với mỗi tổ hợp
khác nhau
Khả năng chịu lực của mỗi trường hợp được thé hiện trên biểu dé tương tác,
những điểm năm bên trong biểu đồ tương tác thì tiết diện đủ khả năng chịu lực, còn
những điểm nằm bên ngoài biểu đồ tương tác thì tiết điện không đủ khả năng chịu
lực
Sau đó chương trình sẽ xử lí kết quả và đưa ra trường hợp có phần trăm khả
năng chịu lực lớn nhất (bao gồm số thứ tự, số tầng, tên cột, tên tổ hợp, lực dọc, moment)
Trang 267 Vi DU MINH HOA
7.1 Ví dụ tính toán cho cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng
Vẽ biểu đồ tương tác Dữ liệu thiết kế
Trang 27Kết quả nội lực và biểu đồ tương tác Kết Quả Nội Lực BIEU BO TƯƠNG TÁC M-N N_kN No N M 14oo + 1 0 84 2 204 117 1200 T 3 306 127 1000 4 408 133 5 510 135 800 + 6 612 133 7 827 109 600 Ƒ 8 1067 77 soo + 9 1307 41 10 1532 0 200 + 0 20 40 60 80 100 120 M_kNm
Hình 12 Kết quả nội lực và biểu đồ tương tác vi du 1
Kết quả tính toán từ chương trình cho thấy:
M, = 84.4 (kNm) khi N =0
N, =1532 (kN) khiM=0
Trang 28Kiem tra kha năng chịu lực bằng biểu đồ tương tác
Dữ liệu thiết kế
là KHUNGPHANG.mdb như hướng dẫn ở mục 6.2
Trang 29Story Column Load Loc P V2 |V3|T|M2| M3 STORY2 Cl COMB11 | 3.95 | -83925 | -255 |0 |0| 0 | 52.572 STORY2 Cl COMB 12 0 -670.09 | 27.95 | 0 | 0 | 0 | 51.223 STORY2 Cl COMB12 | 1.975 | -664.16 | 19.03 | 0 | 0] 0 4.83 STORY2 Cl COMB12| 3.95 | -658.24 | 10.11 | 0 [0 | 0 | -23.94 STORY2 Cl COMB 13 0 -850.97 | -38.8 | 0 | 0 | 0 | -74.445 STORY2 Cl COMB13 | 1.975 | -845.05 | -32.11[ 0 | 0 [0 | -4.424 STORY2 Cl COMB13 | 3.95 | -839.12 |-2543| 0 |0| 0 | 52397 SIORY2 CI COMB14 0 -680.96 | 25.58 | 0 |0| 0 | 48.164 STORY2 Cl COMB14 | 1.975 | -675.04 | 16.66 | 0 | 0] 0 6.453 STORY2 Cl COMB14 | 3.95 | -669.11 | 7.73 | 0 | 0 [| 0 | -17.635 STORY2 Cl COMB15 0 -861.85 | -41.17 | 0 | 0 | 0 | -77.504 STORY2 Cl COMB15 | 1.975 | -855.93 | -34.48] 0 |0| 0 | -2.801 STORY2 Cl COMBI15 | 3.95 -850 -27.8 | 0 | 0} 0 | 58.702 STORY2 Cl COMB 16 0 -755.01 | 25.89 | 0 | 0 | 0 | 48.532 STORY2 Cl COMB16 | 1.975 | -749.09 | 1697 |0 |0|0 | 6211 STORY2 Cl COMB16 | 3.95 | -743.16 | 8.04 | 0 | 0] 0 | -18.486 STORY2 Cl COMB17 0 -935.9 | -40.86 | 0 | 0 | 0 | -77.136 STORY2 Cl COMB17 | 1.975 | -929.97 | -34.17| 0 | 0 | 0 | -3.043 STORY2 Cl COMB17 | 3.95 | -924.05 | -27.49| 0 | 0] 0 | 57.851
Bang 1 Tổ hợp nội lực thiết kế cột C1
Kiểm tra khả năng chịu lực
Khả năng chịu lực của cột theo từng tổ hợp tải trọng
Trang 30Nội Lực Cột Xuât Từ ETABS Story STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 STORY2 Column Load C1 COMB1 C1 COMBI C1 COMBI1 Ci COMB2 C1 COMB2 C1 COMB2 C1 COMB3 C1 COMB3 C1 COMB3 Ci COMB4 C1 COMB4 C1 COMB4 C1 COMBS P_kN 780.5585 774.6335 768.7084 768.7443 762.8193 756.8943 768.609 762.684 756.759 780.6945 774.7695 768.8445 586.0049 M3_kNm 15.62141 2.466203 20.55382 12.43155 %KNCL 56.55 51.45 57.54 54.63 0.7530847 50.06 13.93772 12.32747 54.4 54.59 0.7077845 50.04 13.74304 15.72582 2.511429 20.74868 57.92056 54.32 56.59 51.47 57.62 62.05 4 | TH | Ww -
Hình 13 Nội /ực cột xuất từ ETABS và khả năng chịu lực
Trang 31= Nhận xét: Nhìn trên biểu đô tương tác ta thấy tắt cả các điểm đều nằm bên trong biểu đồ, như vậy tiết điện đủ khả năng chịu lực với tất cả các trường hợp Giá trị phần trăm khả năng chịu lực lớn nhất Output No Story Column Load 49 |STORY2 C1 COMB17 N_kN M_kNm 935.9 77.14 Phan tram khả năng chịu lực n_% 92.09182
Hình 15 Giá trị khả năng chịu lực lớn nhất
= Nhận xét: Phần trăm khả năng chịu lực lớn nhất là 92.1%, tương ứng
với trường hợp số 49 có cặp nội lực (M.N) = (77.14 kNm, 935.9 kN)
Kết quả này là hợp lí khi trong thiết kế, để tiết diện đạt khả năng chịu
lực tốt nhất, ta thường chọn %KNCL trong khoảng (80% + 95%)
Trang 32Giao diện chương trình tính toán << VẼ BDTT s LT] ———— bm lửa > TINH KNCL RbMPa BIS ~ h_mm M_kNm a a Xem hn a amm = Lo_m 9 n_% E05056) aX THOAT
Kết Quả Mội Lực Nội Lực Cột Xuất Từ ETABS BIỀU ĐỒ TUONG TAC M-N
‘No NOM No Story Column Load P_KN _M3_kNm nin | (2 0 8 1 STORY2 C1 COMB1 780.5585 1562141 366 ¡2 204 117 |Ì2 STORY2 CÍ COMBI 7746335 2446203 1200 +
J3 306 127 |3 STORY2 Ci COMBL 768.7084 20.55382 (8334, 1016.27)
|4 408 1343 ||4 STORY2 CÍ COMB2 7687443 1243155 1009 7, 01432
|S 510 135 |5 STORY2 CÍ COMB2 7628193 0.7530847 504 || J> ++ if, ¡6 612 133 |Ì6 STORY2 c1 COMB2 756.8943 1393772 54+ [2 ~:" wy, 17 827 109 |7 STORY2 CI COMB3 768609 1232747 54! || oo + *, ¡8 1067 77 B STORY2 C1 COMB3 762684 0.7077845 504 ¡9 1307 41 9 STORY2 Cl COMB3 756.759 13.74304 54 || *%® † |10 1532 0 10 STORY2 CÍ COMB4 780.6945 15.72582 56! |] 1 1 | 1i STORY2 Ci COMB4 774.7695 2.511429 51+
ị 12 STORY2 Cl COMB4 768.8445 2074868 574 7 toot oh i 13 STORY2 C1 COMBS 586.0049 57492056 62.1- Abita
i kế m cả): »
L Hường
Hình 16 Tổng thể giao diện chương trình tính toán
7.2 Ví dụ tính toán cho vách cứng
Cho vách có tiết diện như hình vẽ, chịu cặp nội lực A = (M, N) = (1023.79
Trang 33° Truong hợp 1: B6 tri $20a200 c6 As = 75.36 cm’, p= 1.1% BIEU DO TUONG TAC 16000 Ị | 14000 ~~ _ Tr#-2188817 12000 + + — ~~ i 0904.75593 10000 é 4023-79 £ 95829 ti , N / \ 6299 19 6000 ? 4 / ) 4000 7 J / _⁄⁄2sessr 2000 + > ’ a 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 —p=1.10%
= Nhận xét: Nhin trén biểu đô tương tác ta thấy điểm thể hiện cặp nội lực
A nằm bên trong biểu đô, như vậy tiết diện đủ khả năng chịu lực
Trang 35=> Nhan xét: Nhin trén biéu dg tuong tac ta thdy diém thé hién cap noi luc A nam bén trong biéu dé, nhu vậy tiết diện đủ khả năng chịu lực = Với N= 9582.97 kN, M= 1023.79 kNm —> KNCL dat 74.88% STT | NŒ&N) | MŒ€Nm) 1 0 2533.82 2 1754.74 | 3787.60 3 3044.08 | 4395.78 4 4333.41 | 4775.97 5 5622.75 | 4908.67 6 6912.09 | 4803.40 7 8224.90 | 4444.06 8 9441.35 | 3970.55 9 | 10598.85 | 3377.17 10 | 11706.93 | 2652.08 11 | 13958.02 0
Bang 2 Két quả nội lực vẽ biểu đồ tương tác vách cứng (TH2)
e Truong hop 3: Bé tri $16a200 cd As = 48.23 cm’, 1p = 0.71%
Trang 36=> Nhận xét: Nhìn trên biểu đề tương tác ta thấy điểm thể hiện cặp nội lực
Trang 37° ‘Truong hgp 4: Bé tri $14a200 cé As = 36.93 cm, = 0.54%
BIEU DO TUONG TAC 14000 12000 10000 é 1023-75 40083.65 # 9582.97 # 8000 tt a + 7 6765.3b 6000 + , / a a 4000 # f 4 / a a 2000 Ỷ a a a if , Mees ee 0 1000 2000 3000 4000 5000 —p = 0.54%
=> Nhận xét: Nhìn trên biếu đô tương tác ta thấy điểm thể hiện cặp nội lực A nằm bên trong biếu đồ, như vậy tiết diện đủ khả năng chịu lực
Với N = 9582.97 kN, M = 1023.79 kNm ~* KNCL đạt 79.60%
Trang 39= Nhận xét: Nhìn trên biểu đô tương tác ta thấy điểm thể hiện cặp nội lực
4A năm bên trong biểu đồ, như vậy tiết điện đủ khả năng chịu lực Với N = 9582.97 KN, M = 1023.79 kNm —KNCL dat 81.68% STT | NŒN) | M@Nm) 1 0 1205.00 2 1291 2351.83 3 2373.63 3092.85 4 3456.67 3635.37 5 4539.7] 3989.85 6 5622.75 4147.64 7 6705.79 | 4112.97 8 - 7799.26 3878.67 9 8849.91 3506.94 10 9874.35 2995.22 11 10876.83 | 2338.28
Bang 2 Két quả nội lực vẽ biểu đồ tương tác vách cứng (TH5)
= Nhận xét: Tương ứng với trường hợp 5, bố trí $12a200 có As =
27.13 cm”, = 0.40%, tiết diện đủ khả năng chịu lực, phần trăm
khả năng chịu lực là 81.68%,, lớn nhất trong tắt cả các trường hợp và hợp lí khi nằm trong khoảng 80-95% vậy ta chọn $12a 200 dé bé tri cho
vách
Trang 408 KET LUAN
Thiét lap chương trình tính toán kiểm tra kha năng chịu lực theo phương pháp
biểu dé tương tác cho kết quả nhanh và chính xác, đặc biệt là trong các bài toán thâm tra thiết kế
Trong ví dụ tính toán cho cột chịu nén lệch tâm phẳng, việc lấy đữ liệu nội lực
từ ETABS để tính toán kiểm tra hàng loạt các tổ hợp là một ưu điểm của chương
trình
Trong cả hai ví dụ đều đưa ra được phần trăm khả năng chịu lực lớn nhất
trong tất cả các trường hợp, từ đó giúp các kỹ sư, sinh viên có thể thay đổi phương
án thiết kế cho đến khi đạt được kết quả hợp lí nhất
Chương trình có thể ứng dụng trong việc thâm tra thiết kế hoặc trong các đồ
án môn học, đồ án tốt nghiệp của sinh viên
Trong đề tài nay chỉ đề cập đến trường hợp cột chịu nén lệch tâm phẳng, chưa
nói đến cột chịu nén lệch tâm xiên, do đó hướng nghiên cứu tiếp theo có thể sử
dụng phương pháp này để áp dụng cho cấu kiện cột BTCT chịu nén lệch tâm xiên