Elevated RC Tank - Suranaree University of Technologyeng.sut.ac.th/ce/oldce/CourseOnline/430463/STAAD...ใส ค าน Hydrostaticาหน ก ก บแผ นถดลงมาอ

15

Elevated RC Tank

ในบทนี้จะกลาวถึงการสรางโมเดล การวิเคราะห และการออกแบบหอถังน้ําคอนกรีตเสริมเหล็กมีเสารองรับหกตนดังในรูป

4 m

8 m

20 m

4 m

8 m

20 m

เร่ิมตนโปรแกรม เลือกชนิดโครงสราง Space ตั้งช่ือวา RCTank

เลือกหนวยความยาว Meter หนวยแรงเปน Metric Ton คลิกปุม Next

เลือก Add Beam คลิกปุม Finish

คลิกปุม View From +Z เลือกระนาบ X-Y ในหนาตาง Snap Node/Beam

ในการสรางโมเดลจะเร่ิมสรางโครงรูปรางข้ึนมากอนแลวใสการทํา Circular Repeat ทําซํ้าแบบวงรอบจนไดถังน้ําทรงกลม ดังนั้นจึงตองกําหนดพิกัดและแกนหมุนใหดีเสียกอนดังในรูปขางลาง

STAAD.Pro : Elevated RC Tank 15 - 1

X-Y Plane (Z = 0)

(X=2,Y=20)

20 m

Origin : (X=0,Y=0)

8 m

1 m

4 m2 m

1 m1 m

Rotation Axis:X = 8, Z = 0

X-Y Plane (Z = 0)

(X=2,Y=20)

20 m

Origin : (X=0,Y=0)

8 m

1 m

4 m2 m

1 m1 m


แรงดันนํ้าบนผนังถังนํ้า

เพื่อความสะดวกในการวิเคราะหและออกแบบเราจะสรางและวิเคราะหโครงสรางไปทีละสวน เร่ิมจะผนังดานขางของถังน้ําซ่ึงจะรับแรงดันน้ําดานขาง

ในหนาตาง Snap Node/Beam ปรับคาแลววาดคานดังในรูป


แบงคาน 2 ออกเปน 2 สวน และแบงคาน 3 ออกเปน 3 สวนดังในรูป โดยใช Insert

Node

เลือกคานท้ังหมด คลิกไอคอน Circular Repeat ใสคาดังในรูป

โมเดลที่สรางข้ึนเปนโครงเสนเทานั้น เราตองใสเปนแผน (Plate member) ลงไปในแตละชองซ่ึงจะเสียเวลามาก เพ่ือความสะดวกจะลองใชการใสองคอาคารแผนอัตโนมัติโดยการใช Infill Plate


เลือกคานท้ังหมด คลิกไอคอน Create Infill Plate บนทูลบาร โปรแกรมจะสรางแผนทุกแผนโดยใชคานทุกคานเปนขอบ

คลิกขวา เลือกรายการ Structure Diagrams… คลิก Fill Plates

จะเห็นวาบางแผนมีสีตางกัน แสดงถึงทิศทางของแผนท่ีตางกัน ทําใหอาจมีผลเสียในการแสดงคาและการพิจารณาออกแบบในชวงตอไป

กด Ctrl+Z เพื่อ Undo หรือยอนกลับมาเร่ือยๆจนถึงกอนทํา Circular Repeat หรือถาไมไดก็วาดข้ึนมาใหม

เลือกคานท้ังหมด คลิกไอคอน Circular Repeat ใสคาดังในรูป


เลือกคานท้ังหมด คลิกไอคอน Create Infill Plate บนทูลบาร

คลิกขวา เลือกรายการ Structure Diagrams… คลิก Fill Plates

ตรวจสอบวาทุกแผนมีสีเดียวกัน ใช Beam Cursor เลือกคานท้ังหมดเพื่อลบออก

ไปหนา General กําหนดความหนาทุกแผนเทากับ 20 cm แลวใส Fixed Support ท่ีโหนดดานลางดังในรูป

ไปหนา Load สรางกรณีบรรทุก 1 : Water PressureGeneral คลิกปุม Add.. เลือกรายการ Plate Loads | Hydrostatic คลิกปุม Select Plate(s) เลือกผนังขางแผนบน


ใสคาตามในรูปขางลาง ใสคา W1 = -2 Mton/m2 และ W2 = 0 Mton/m2

ใสคาน้ําหนัก Hydrostatic กับแผนถัดลงมาอีกสองแผน ใสคาแรงดันคือ

• W1 = -4 Mton/m2 W2 = -2 Mton/m2 • W1 = -5 Mton/m2 W2 = -4 Mton/m2


ใช Plate Cursor เลือกแผนท้ังหมด คลิกไอคอน Circular Repeat ใสคา

จะเห็นวาแรงดันน้ําท่ีสรางข้ึนจะเปล่ียนทิศไปตามแผน ตามทิศทางท่ีเลือกคือ Local Z

ยอนกลับโดยกด Ctrl+Z แลวส่ัง Circular Repeat ใสคา


ไปหนา Analysis/Print เลือก Print Option = No Print

ส่ังรันการคํานวณ Analyze | Run Analysis…

เม่ือรันผาน เขาสูโหมด Post-processing ไปหนา Plate | Contour เลือกชนิดหนวยแรง Max Absolute บางคร้ังการกระจายหนวยแรงจะแสดงอยูภายในถังน้ําเนื่องจากทิศของแผน(สีเขียว)ทําใหมองไดยาก

เปล่ียนมุมมอง View From +Y ใช Plate Cursor ตีกรอบเลือกคร่ึงหนึ่งของถังน้ําดังในรูป

คลิกไอคอน Cut Section เลือกแถบ Select to View เลือกรายการ View Highlighted Only ดังในรูป


เปล่ียนมุมมอง View From +Z ใช Plate Cursor เลือกสวนของถังน้ําดังในรูป

ส่ัง Cut Section เลือก Select to View | View Highlighted Only อีกคร้ัง

เม่ือดูเสร็จแลว ใหส่ัง Cut Section คลิกปุม Show All ใหแสดงโมเดลทั้งหมดกลับคืนมา


3พ้ืนถังนํ้า

เราจะสรางพื้นถังน้ําเปน Surface Element แลวคอยแตกเปน Plate Element พื้นถังน้ําจะรับน้ําหนักแรงดันน้ํา จุดรองรับจะเปนเสาหกตนซ่ึงมีคานเช่ือมรองรับอยูดานลาง

กลับมาโหมด Modeling เปล่ียนมุมมองเปน View From +Z

ใชโหนดเคอรเซอรตีกรอบเลือกจุดรองรับท้ังหมด

ส่ัง Cut Section เลือก Select to View | View Highlighted Only

เปล่ียนมุมมองเปน View From +Y คลิกไอคอน สังเกตเคอรเซอรจะเปล่ียนเปน

รูป คลิกตามโหนดท่ีเปนจุดรองรับท้ังหมด

เม่ือคลิกจนครบรอบแลวหนาตาง Define Mesh Region จะแสดงข้ึนมา ใหเปล่ียนจํานวนชองในการแบง Div. = 1 ใหหมดเพื่อความเร็วในการคํานวณ ดังในรูปขางลาง


ไปหนา Support ลบจุดรองรับออกสองจุดเวนหนึ่งจุด จนเหลือจุดรองรับหกจุด โดยอาจคลิกรายการ Fixed Support แลวแกรายการหมายเลขโหนดเอา


ไปท่ีหนา General | Property กําหนดความหนาพื้น คลิกปุม Thickness… เลือก Plate/Surface Thickness ใสความหนา 0.3 m, Material = Concrete คลิกปุม Add ตามดวย Close

กําหนดความหนาใหทุกแผนโดยใช Assign To View คลิกปุม Assign

ไปหนา Load สรางกรณีบรรทุก 2 : PLATE LOAD คลิกปุม Add.. เลือก Selfweight

คลิกปุม Add.. เลือกรายการ Plate Loads | Pressure on Full Plate ใสคาดังในรูป

คลิกปุม Add ตามดวย Close กําหนดใหทุกแผนโดยใช Assign To View


เลือกเมนู Analyze | Run Analysis… คลิกปุม Run Analysis

เขาสูโหมด Post-processing โดยเลือกกรณีบรรทุก 2 : PLATE LOAD

ไปหนา Plate | Contour เพื่อดูลักษณะการกระจายหนวยแรงดังในรูปขางลาง


ออกแบบเสาถังนํ้า

ข้ันตอมาคือการออกแบบเสารองรับถังน้ําซ่ึงไมยากเทาไหรเพราะเราไดกําหนดน้ําหนักบรรทกุมาแลวดังนั้นจึงแคสรางโมเดลเพ่ิมเติมข้ึนแลวใชคําส่ังออกแบบไดเลย

X-Y Plane (Z = 0)

(X=2,Y=20)

20 m

Origin : (X=0,Y=0)

8 m

1 m

4 m2 m

1 m1 m


X-Y Plane (Z = 0)

(X=2,Y=20)

20 m

Origin : (X=0,Y=0)

8 m

1 m

4 m2 m

1 m1 m


ยอนกลับไปตอนท่ีเราเร่ิมสรางโมเดลถังน้ําขางบน โหนดเร่ิมตนหมายเลข 1 อยูท่ีพิกัด (X=2, Y=20, Z=0) เราจะสรางเสาตนแรกจากจุดนี้ โดยลากลงมายังจุด (X=0, Y=0, Z=0) แลวแบงออกเปนสามสวน จากนั้นใชการทําซํ้าแบบวงรอบ (Circular Repeat) ทําเพิ่มอีกหาตน

กลับมาในโหมด Modeling ไปยังหนา Geometry | Beam

เปล่ียนมุมมองเปน View From +Z คลิกไอคอน Snap Node/Beam บนทูลบาร

กําหนดคาในหนาตาง Snap Node/Beam ดังในรูป


คลิกปุม Snap Node/Beam แลวลากเสนจากพิกัด (X=2, Y=20) เราจะสรางเสาตนแรกจากจุดนี้ โดยลากลงมายังจุด (X=0, Y=0)

ไปหนา Property คลิกปุม Define… เลือกหนาตัด Rectangle : YD = 1.0 m, ZD = 0.5 m, Material = Concrete กําหนดใหเสา

คลิกเลือกเสา แลวคลิกไอคอน Insert Node แบงออกเปนสามสวนเทาๆกัน

คลิกไอคอน Circular Repeat กําหนดคาดังนี้

คลิกไอคอน 3D Rendering เพื่อดูรูปสามมิต ิ


จะเห็นวาสวนท่ีเปน Link หรือคานเชื่อมระหวางเสายังไมมีคุณสมบัติ ใหสรางหนาตัด YD = 0.4 m, ZD = 0.4 m กําหนดใหคานเช่ือมท้ังหมดใหครบ โดยใชการตรวจสอบในหนาตาง Beam ชวย


ไปท่ีหนา Support เพื่อยายจุดรองรับ โดยลบของเดิมแลวมากําหนดใหรองรับปลายลางของเสา อาจใชวิธีดูหมายเลขโหนดท่ีปลายลางเสาแลวมาพิมพใน Edit List ดังในรูป

ไปท่ีหนา Load สรางกรณีบรรทุก 3 : Design Load โดยเลือกเปน Repeat Load ของ L2 : PLATE LOAD คูณดวย 1.4 เพื่อใชเปนน้ําหนักบรรทุกในการออกแบบเสา

เลือกเมนู Commands | Loading | Load List… เลือก L3 : DESIGN LOAD

ไปหนา Design | Concrete คลิกปุม Define Parameters… กําหนดคาดังนี้


• FC : Compressive strength of concrete = 240 kg/cm2

• FYMAIN : Yield strength of steel = 4000 kg/cm2

• MAXMAIN : Max. main reinforcement bar = 25

• TRACK = (2)

ใชมุมมอง View From +Z กําหนดพารามิเตอรใหเสาดังในรูป

คลิกปุม Commands… เลือก DESIGN COLUMN กําหนดใหเสาตนเดิม

ส่ังรันการคํานวณ Analyze | Run Analysis…

ดูผลการออกแบบเสาในไฟลแสดงผล

==================================================================== COLUMN NO. 220 DESIGN PER ACI 318-02 - AXIAL + BENDING FY - 392.3 FC - 23.5 MPA, RECT SIZE - 500.0 X1000.0 MMS, TIED ONLY MINIMUM STEEL IS REQUIRED. AREA OF STEEL REQUIRED = 5000.0 SQ. MM BAR CONFIGURATION REINF PCT. LOAD LOCATION PHI ---------------------------------------------------------- 16 - 20 MM 1.005 3 END 0.650 (PROVIDE EQUAL NUMBER OF BARS ON EACH FACE) TIE BAR NUMBER 12 SPACING 320.00 MM COLUMN INTERACTION: MOMENT ABOUT Z -AXIS (KN-MET) -------------------------------------------------------- P0 Pn max P-bal. M-bal. e-bal. (MM) 11873.98 9499.18 4985.21 1856.49 372.4 M0 P-tens. Des.Pn Des.Mn e/h 894.58 -1971.75 3754.47 2.55 0.00010 --------------------------------------------------------


COLUMN INTERACTION: MOMENT ABOUT Y -AXIS (KN-MET) -------------------------------------------------------- P0 Pn max P-bal. M-bal. e-bal. (MM) 11873.98 9499.18 4685.67 891.33 190.2 M0 P-tens. Des.Pn Des.Mn e/h 420.44 -1971.75 3754.47 0.28 0.00001 -------------------------------------------------------- Pn Mn Pn Mn (@ Z ) | 8768.48 1188.49 4384.24 1846.57 P0 |* 8037.77 1380.66 3653.53 1806.42 | * 7307.06 1538.35 2922.83 1712.13 Pn,max|__* 6576.36 1662.60 2192.12 1581.94 | * 5845.65 1762.87 1461.41 1398.27 Pn | * 5114.94 1843.74 730.71 1177.25 NOMINAL| * Pn Mn Pn Mn (@ Y ) AXIAL| * 8768.48 576.46 4384.24 887.07 COMPRESSION| * 8037.77 665.68 3653.53 865.86 Pb|-------*Mb 7307.06 738.28 2922.83 822.59 | * 6576.36 796.00 2192.12 758.59 ___________|____*_______ 5845.65 840.33 1461.41 666.67 | * M0 Mn, 5114.94 874.79 730.71 554.28 | * BENDING P-tens|* MOMENT | ********************END OF COLUMN DESIGN RESULTS********************


15Elevated RC Tankแรงดันน้ำบนผนังถังน้ำพื้นถังน้ำออกแบบเสาถังน้ำ

Documents

Elevated RC Tank - Suranaree University of Technologyeng.sut.ac.th/ce/oldce/CourseOnline/430463/STAAD...ใส ค าน Hydrostaticาหน ก ก บแผ นถดลงมาอ