2.3. Module thiết kế kết cấu vách
2.3.2. Xây dựng module tính toán vách
a. Các nút công cụ hỗ trợ tự động tính toán
Xây dựng các nút công cụ được lập trình bằng VBA nhằm thực hiện quá trình nhập dữ liệu, lọc và xử lý số liệu nội lực, thiết kế cốt thép.
Mỗi phần tử được tính toán tại hai mặt cắt đầu vách và chân vách. Do sự làm việc không gian của cột nên ta cần xác định các cặp nội lực sau để tính thép:
- Mmaxx ;Mtuy;Ntu - Mtux;Mmaxy ;Ntu - Mtux;Mtuy;Nmax
Tương tự module thiết kế cột, Module thiết kế vách được thiết kế với các nút công cụ hỗ trợ tự động quy trình lọc, xử lý số liệu nội lực, thiết kế cốt thép cột theo quy trình các bước (tương ứng với các nút công cụ sau):
Bước 1: Nút công cụ “Wall Forces”
Được viết bằng ngôn ngữ VBA để lấy dữ liệu nội lực vách từ phần mềm Etabs bằng nút công cụ “Pier Forces” hoặc copy dữ liệu trực tiếp từ phần mềm Etabs.
Bước 2: Nút công cụ “Load Combinations”
Nút công cụ này giúp lọc lấy nội lực tại đầu (top) và cuối (bottom) ứng với từng tổ hợp tải trọng (Comb1, comb2, comb3…); của từng phần tử vách tại mỗi tầng của công trình
Bước 3: Nút công cụ “Flexural Design”
- Tự động nhập các tổ hợp nội lực vào bảng tính vách (tính phần pier của vách)
31
- Sau đó tiến hành tổ hợp tải trọng và lựa chọn 3 tổ hợp tải trọng nguy hiểm nhất cho mỗi phần từ tại 2 tiết diện (đầu và cuối) của vách; tính toán thiết kế vách
Bước 4: Nút công cụ “Shear Design” thiết kế cốt thép ngang chịu cắt của vách Bước 5: Nút công cụ “Re_Design”
Quá trình tính toán thiết kế có, người thiết kế muốn xóa các kết quả và lặp lại bước 2,3 có thể sử dụng nút công cụ Remove results
Bước 6: Nút công cụ “Re-input Data” (xóa toàn bộ dữ liệu)
Tự động xóa toàn bộ dữ liệu đã nhập từ Etasbs và các kết quả đã tính.
b. Xuất – nhập dữ liệu vách từ Etabs
Lấy nội lực Pier Forces từ phần mềm Etabs theo trình tự :
Display -> Show table -> Wall Output -> Wall Forces -> Pier Forces -> xuất hiện cửa sổ “choose Tables for Display”
Hình 2. 17. Xuất thành phần nội lực vách
Lưu dữ liệu nội lực cột dưới dạng một file Excel có tên “Data_wall.xls” . Sau đó sử dụng nút công cụ “Wall Forces” để truy xuất và tự động lấy dữ liệu từ file
“Data_wall.xls” nhập vào bảng tính. Code VBA được viết để hỗ trợ việc truy xuất đến đường link lưu file dữ liệu và nhập dữ liệu:
32
Hình 2. 18. Code VBA hỗ trợ tự động nhập dữ liệu vách c. Lọc các nội lực nguy hiểm
Nội lực của nhiều phần tử vách (V1, V2, V3…) ở nhiều tầng (Story1, Story2, Story3, Story4…) tại nhiều tiết diện và nhiều tổ hợp tải trọng. Do đó cần xây dựng nút công cụ “Load Combinationl” phải có chức năng lấy nội lực nguy hiểm nhất của các tổ hợp nguy hiểm ở 2 tiết diện đầu – cuối của vách:
Hình 2. 19. Các tổ hợp nội lực ở tiết diện đầu –cuối của vách
* Cách lọc (tương tự như lọc ở phần cột):
33
- Bước 1: Tạo sự kết hợp Wall_COMBINES = tên vách + tên tầng công trình+ tổ hợp tải trọng cho toàn bộ file nội lực của vách sự kết hợp trên là duy nhất đối với mỗi tổ hợp tải trọng, mỗi vách và mỗi tầng.
Chẳng hạng: tên vách V4 ở tầng 1 (story1) và tổ hợp tải trọng COMB1 là COMB1V4STORY1 (số lượng Wall_COMBINES nhiều hay ít phụ thuộc vào số phần tử vách đã được lựa chọn trong quá trình lấy dữ liệu từ phần mềm Etabs)
- Bước 2: Dùng thao tác lọc đến đối tượng Wall_COMBINES để tiến hành lọc lấy nội lực cho tiết diện đầu và tiết diện cuối của vách, code VBA được viết trên biểu mẫu được tạo ra như bảng sau:
Bảng 2. 4. Bảng hỗ trợ lấy nội lực nguy hiểm ở tiết diện - đầu cuối của vách
Đầu vách Cuối vách
T/hợp tải trọng M33 M22 P M33 M22 P
COMB1
COMB2
COMB3
COMB4
COMB5
COMB6 MAX
COMB6 MIN
COMB7 MAX
COMB7 MIN
COMB8
COMB9
COMB10
COMB11
COMB12 MAX
COMB12 MIN
COMB13 MAX
COMB13 MIN
34
- Bước 3: Từ những tổ hợp nội lực ở bước 2, tiến hành lọc lấy 3 trường hợp nguy hiểm tại mỗi tiết diện của vách là
+ Mmaxx ;Mtuy;Ntu + Mtux;Mmaxy ;Ntu + Mtux;Mtuy;Nmax
* Cách lọc các nhóm nội lực trên tương tự như trong bảng tính cột.
d. Thiết kế vách
Sau khi lọc được các nội lực nguy hiểm cho từng cấu kiện vách tại mỗi tiết diện ở mỗi tầng. Lúc này một bảng tính hoàn chỉnh gồm các tùy chọn về vật liệu (bê tông và cốt thép), kết hợp với xây dựng nút công cụ “Flexural Design” có chức năng vận chuyển các nội lực nguy hiểm, cập nhật chính xác cho từng phần tử vách ở mỗi tầng;
tự động tính toán kiểm tra cốt thép cho thép vách.
Bảng tính cũng tự động xác định số lượng phần từ vách cần thiết kế, khi sử dụng bảng tính cần lưu ý quá trình chọn thép hợp lý đảm bảo sự phối hợp thép của những phần tử cột của cùng một trục (cùng phương đứng).
Giao diện của quá trình thiết kế kết cấu thép như sau:
Hình 2. 20. Giao diện thiết kế vách
Code VBA được sử dụng nhằm tạo ra quá trình xác định chính xác số lượng, tên phần tử vách cần thiết kế; đồng thời giúp quá trình nhập các nội lực nguy hiểm cho các phần tử, giúp quá trình thiết kế nhanh chóng.