Upload
drnicolas
View
115
Download
12
Embed Size (px)
DESCRIPTION
This document about the calculation of RC Design using Staadpor
Citation preview
8
การออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก
เนื้อหาท่ีจะกลาวถึงในบทนี ้
สรางโมเดล RC Frame
กําหนดรายการน้ําหนักบรรทุก
กําหนดพารามิเตอร
คําสั่งออกแบบ
ผลการออกแบบ
ออกแบบฐานรากใน STAAD.etc | Component Design
ออกแบบองคอาคารโดยใช RC Designer
RC Designer | Beam Design
RC Designer | Column Design
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 1
สรางโมเดล RC Frame
ในบทนี้จะกลาวถึงการออกแบบคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยใชโมเดลดังแสดงในรูปขางลางรับน้ําหนักบรรทุกคงที่ น้ําหนักบรรทุกจร และแรงลม
1 ton
2 ton
1 ton
6 m6 m
6 m
4 m
Z
Y
X
1 ton
2 ton
1 ton
6 m6 m
6 m
4 m
Z
Y
X
เร่ิมสรางโมเดลใหม เลือกโครงสรางแบบ Space ตั้งช่ือไฟลวา RCFrame เลือกหนวยความยาว Meter และหนวยแรง Metric Ton คลิกปุม Next >
เลือกสรางโมเดลโดยใช Open Structure Wizard คลิกปุม Finish
เลือก Frame Models ดับเบ้ิลคลิกไอคอน Bay Frame ใสคาตามในรูปขางลาง
เลือกเมนู File | Merge Model with STAAD.Pro Model จะไดโมเดลตามในรูปขางลาง
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 2
เปล่ียนหนวยความยาวเปน cm และหนวยแรงเปน kg
ไปหนา General | Property คลิกปุม Define…
ในหนาตาง Properties เลือกรายการ Rectangular ใสคา YD = 30 cm และ ZD = 30
cm คลิกไมเลือก Material ดังในรูป
สรางหนาตัดท่ีสองขนาด YD = 50 cm และ ZD = 30 cm คลิกไมเลือก Material
เชนกัน
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 3
คลิกเลือกรายการ 1 : Rect 0.30x0.30 กําหนดใหเสาท้ังหมด
คลิกเลือกรายการ 2 : Rect 0.50x0.30 กําหนดใหคานท้ังหมด
กําหนดคุณสมบัติวัสดุ เลือกเมนู Command | Material Constants | Elasticity…
ใสคา 233,928 kg/cm2
เปล่ียนหนวยความยาวเปน m แลวใสคา Density = 2,400 kg/m3
กําหนดคา Poisson’s Ratio = 0.17 ตรวจดูไฟลคําส่ังรายการท่ีเพิ่มข้ึนคือ
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 4
CONSTANTS E 233928 ALL DENSITY 0.0024 ALL POISSON 0.17 ALL
ไปหนา General | Support สรางจุดรองรับแบบ Fixed แลวกําหนดใหทุกฐานเสา
ไปท่ีหนา General | Load เพื่อกําหนดน้ําหนักบรรทุก
สรางน้ําหนักบรรทุกกรณี 1 เปน DEAD LOAD เพิ่มน้ําหนักตัวเอง Self Weight และ Floor Load ทิศทาง GY ขนาด -300 kg/m2 ดังในรูป
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 5
สรางน้ําหนักบรรทุกกรณี 2 เปน LIVE LOAD เพิ่มน้ําหนัก Floor Load ทิศทาง GY ขนาด -400 kg/m2 และ Y Range Min = 4 m, Max = 4 m
สรางน้ําหนักบรรทุกกรณี 3 เปน WIND LOAD เพิ่มน้ําหนัก Nodal Load ทิศทาง Fz ขนาด -1000 kg และ -2000 kg กําหนดใหโหนดตามในรูป
สรางน้ําหนักบรรทุกกรณี 4 และ 5 แตคราวนี้เราจะไมใช Load Combination แบบท่ีเคยทํามา แตจะใช REPEAT LOAD เนื่องจากจะทําการวิเคราะหแบบ P-Delta ซ่ึงจะคิดผลของแรงกระทําดานขางและแรงในแนวด่ิงพรอมกัน
สรางน้ําหนักบรรทุกกรณี 4 เหมือนกรณีท่ี 1 – 3 คือเปนแบบ Primary Load ตั้งช่ือ 1.2DL+1.6LL
เลือกรายการน้ําหนักบรรทุกกรณี 4 คลิกปุม Add… เลือกรายการ Repeat Load
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 6
สรางน้ําหนักบรรทุกกรณี 5 เปน Primary Load ตั้งช่ือวา 1.2DL+LL+1.6W
คลิกปุม Add… เลือกรายการ Repeat Load ใสคาตามในรูปขางลาง
ไปหนา Analysis/Print คลิกแถบ PDelta Analysis เลือก Print Option = No
Print และ Converge = 10 คลิกปุม Add ตามดวย Close
ลองรันการวิเคราะหดูวามีขอผิดพลาดหรือไมกอนเร่ิมการออกแบบ เลือกเมนู Analyze |
Run Analysis… เลือก STAAD Analysis แลวคลิกปุม Run Analysis
เม่ือรันผาน เขาโหมด Post Processing ตรวจดูการเสียรูปทรงและแรงภายในวาถูกตองหรือไม
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 7
กําหนดน้ําหนักบรรทุกออกแบบ
ในหัวขอนี้เราจะเร่ิมกลาวถึงคําส่ังท่ีใชในการออกแบบโครงสรางเหล็ก คําส่ังแรกคือ LOAD LIST เปนการบอกโปรแกรมวาจะออกแบบเพื่อรับน้ําหนักบรรทุกกรณีไหนบาง ซ่ึงโดยท่ัวไปจะเปน Combination Load Case ในตัวอยางนี้คือ Load 4 และ Load 5
เลือกเมนู Command | Loading | Load List… เลือก Load Case 4 และ 5
กําหนดพารามเิตอรออกแบบ
ไปหนา Design | Concrete เลือกมาตรฐานท่ีใชออกแบบ Current Code: ACI จากหนาตางทางดานขวามือ
เปล่ียนหนวยเปน Centimeter – Kilogram แลวคลิกปุม Define Parameters…
ในหนาตาง Design Parameters เลือกพารามิเตอรและกําหนดคาดังนี้
คลิกปุม Add - CLB = 3 cm
คลิกปุม Add - CLS = 2.5 cm
คลิกปุม Add - CLT = 2.5 cm
คลิกปุม Add - FC = 240 kg/cm2
คลิกปุม Add - FYMAIN = 4000 kg/cm2
คลิกปุม Add - MAXMAIN = 25 mm
คลิกปุม Add - MINMAIN = 16 mm
คลิกปุม Add แลวตามดวย Close - TRACK = 1
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 8
หนาจอ Concrete Design จะแสดงดังรูป
เคร่ืองหมายคําถามแสดงวายังไมถูก Assign ใหองคอาคาร ใหคลิกท่ีรายการ เลือกวิธี Assign To View แลวกดปุม Assign
กําหนดคาํส่ังออกแบบ
คําส่ังออกแบบจะถูกสรางไดจากหนาจอ Concrete Design โดยกดปุม Command…
เลือก Design Beam คลิกปุม Add ตอมาเลือกแถบ Design Column คลิกปุม Add แลวจึงคลิกปุม Close หนาจอจะเปนดังในรูป
คลิกรายการ DESIGN BEAM แลว Assign ใหกับคาน และรายการ DESIGN
COLUMN แลว Assign ใหกับเสาดังในรูปขางลาง
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 9
เลือกเมนู Analysis | Run Analysis… เม่ือหนาจอแสดงข้ึนมาใหเลือก STAAD
Analysis แลวคลิกปุม Run Analysis
ขณะทําการคํานวณจะมีหลายขอความแสดงข้ึนมา หากไมมีขอผิดพลาด เม่ือเสร็จแลวใหเลือก View Output File แลวคลิกปุม Done
ผลการออกแบบ
ผลการออกแบบจะแสดงอยูในไฟลแสดงผลตอจากผลการวิเคราะห ดังตัวอยางขางลาง
===================================================================== BEAM NO. 6 DESIGN RESULTS - FLEXURE PER CODE ACI 318-02 LEN - 6000. MM FY - 392. FC - 24. MPA, SIZE - 300. X 500. MMS LEVEL HEIGHT BAR INFO FROM TO ANCHOR (MM) (MM) (MM) STA END _____________________________________________________________________ 1 51. 3 - 16MM 0. 4867. YES NO |----------------------------------------------------------------| | CRITICAL POS MOMENT= 55.34 KN-MET AT 2500.MM, LOAD 4| | REQD STEEL= 474.MM2, ROW=0.0035, ROWMX=0.0197 ROWMN=0.0035 | | MAX/MIN/ACTUAL BAR SPACING= 295./ 41./ 104. MMS | | REQD. DEVELOPMENT LENGTH = 467. MMS | |----------------------------------------------------------------| Cracked Moment of Inertia Iz at above location = 73790.5 cm^4 2 454. 3 - 16MM 0. 608. YES NO |----------------------------------------------------------------| | CRITICAL NEG MOMENT= 17.38 KN-MET AT 0.MM, LOAD 4| | REQD STEEL= 479.MM2, ROW=0.0035, ROWMX=0.0197 ROWMN=0.0035 | | MAX/MIN/ACTUAL BAR SPACING= 295./ 41./ 104. MMS | | REQD. DEVELOPMENT LENGTH = 467. MMS | |----------------------------------------------------------------| Cracked Moment of Inertia Iz at above location = 75588.9 cm^4 3 454. 3 - 16MM 4142. 6000. NO YES |----------------------------------------------------------------| | CRITICAL NEG MOMENT= 91.29 KN-MET AT 6000.MM, LOAD 4| | REQD STEEL= 598.MM2, ROW=0.0044, ROWMX=0.0197 ROWMN=0.0035 | | MAX/MIN/ACTUAL BAR SPACING= 295./ 41./ 104. MMS |
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 10
| REQD. DEVELOPMENT LENGTH = 467. MMS | |----------------------------------------------------------------| Cracked Moment of Inertia Iz at above location = 74867.2 cm^4 B E A M N O. 6 D E S I G N R E S U L T S - SHEAR AT START SUPPORT - Vu= 42.02 KNS Vc= 196.64 KNS Vs= 0.00 KNS Tu= 4.80 KN-MET Tc= 4.3 KN-MET Ts= 6.4 KN-MET LOAD 4 STIRRUPS ARE REQUIRED FOR TORSION. REINFORCEMENT FOR SHEAR IS PER CL.11.5.5.1. PROVIDE 12 MM 2-LEGGED STIRRUPS AT 174. MM C/C FOR 2555. MM ADDITIONAL LONGITUDINAL STEEL REQD. FOR TORSIONAL RESISTANCE = 1.20 SQ.CM. STAAD SPACE -- PAGE NO. 4 AT END SUPPORT - Vu= 66.66 KNS Vc= 110.28 KNS Vs= 0.00 KNS Tu= 4.80 KN-MET Tc= 4.3 KN-MET Ts= 6.4 KN-MET LOAD 4 STIRRUPS ARE REQUIRED FOR TORSION. REINFORCEMENT FOR SHEAR IS PER CL.11.5.5.1. PROVIDE 12 MM 2-LEGGED STIRRUPS AT 174. MM C/C FOR 2555. MM ADDITIONAL LONGITUDINAL STEEL REQD. FOR TORSIONAL RESISTANCE = 1.20 SQ.CM. ___ 10J____________________ 6000X 300X 500_____________________ 11J____ | | ||====== =======================|| | 3No16 H 454. 0.TO 608 3No16|H 454.4142.TO 6000 | | 16*12c/c174 | | | 16*12c/c174 | | 3No16 H 51. 0.TO 4867 | | | | ||============================================================ | | | |___________________________________________________________________________| _________ _________ _________ _________ _________ _________ | | | | | | | | | | | | | ooo | | | | | | | | ooo | | ooo | | 3#16 | | | | | | | | 3#16 | | 3#16 | | | | | | | | | | | | | | 3#16 | | 3#16 | | 3#16 | | 3#16 | | 3#16 | | | | ooo | | ooo | | ooo | | ooo | | ooo | | | | | | | | | | | | | | | |_________| |_________| |_________| |_________| |_________| |_________| ********************END OF BEAM DESIGN************************** ==================================================================== COLUMN NO. 8 DESIGN PER ACI 318-02 - AXIAL + BENDING FY - 392.3 FC - 23.5 MPA, SQRE SIZE - 300.0 X 300.0 MMS, TIED AREA OF STEEL REQUIRED = 963.0 SQ. MM BAR CONFIGURATION REINF PCT. LOAD LOCATION PHI ---------------------------------------------------------- 4 - 20 MM 1.396 4 END 0.650 (PROVIDE EQUAL NUMBER OF BARS ON EACH FACE) TIE BAR NUMBER 12 SPACING 300.00 MM COLUMN INTERACTION: MOMENT ABOUT Z -AXIS (KN-MET) -------------------------------------------------------- P0 Pn max P-bal. M-bal. e-bal. (MM) 2268.30 1814.64 804.79 122.19 151.8 M0 P-tens. Des.Pn Des.Mn e/h 60.36 -492.94 155.94 26.74 0.04287 -------------------------------------------------------- COLUMN INTERACTION: MOMENT ABOUT Y -AXIS (KN-MET) -------------------------------------------------------- P0 Pn max P-bal. M-bal. e-bal. (MM) 2268.30 1814.64 804.79 122.19 151.8 M0 P-tens. Des.Pn Des.Mn e/h 60.36 -492.94 155.94 43.66 0.06999 -------------------------------------------------------- ********************END OF COLUMN DESIGN RESULTS********************
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 11
กลับมาโหมด Modeling ดับเบ้ิลคลิกท่ีคานและเสาที่เราส่ังออกแบบ ในหนาตางท่ีแสดงข้ึนมา เลือกแถบ Concrete Design
รายละเอียดการออกแบบคาน
รายละเอียดการออกแบบเสา
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 12
STAAD.etc | Component Design (ออกแบบฐานราก)
STAAD.etc เปนโมดูลเพิ่มเติมในการออกแบบสวนประกอบโครงสรางไดแก ฐานราก แผนเหล็กรองฐานเสา และการออกแบบพื้น
หลังทําการวิเคราะหเสร็จส้ินแลว ใหเลือกแถบ Component Design หรือเลือกเมนู Mode | Interactive Design | Component Design หนาตางของแถบ Component
Design จะแสดงข้ึนมาโดยมีใหเลือกคํานวณ 3 โมดูลดังในรูป
คลิกเลือกไอคอน Footing แลวลากไปยังจุดตอท่ีตองการใหออกแบบในโครงสราง
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 13
หนาตาง Staad.etc Interactive Design จะแสดงข้ึนมาดังในรูปขางลาง กรอกขอมูลท่ีตองการแลวคลิก OK
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 14
หนาตางผลการออกแบบจะแสดงข้ึนมามีสามแถบใหเลือกดูคือ แถบ Results
แถบ Calculations แสดงรายการคํานวณ
และแถบ Output Drawing แสดงแบบรายละเอียด
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 15
STAAD.etc | Component Design หรือ RC Designer
การออกแบบคอนกรีตอาจทําโดยใช RC Designer ซ่ึงเปนโปรแกรมยอยใน STAAD.Pro
กอนอ่ืนตองสรางโมเดล แลวใหส่ัง Run Analysis ใหไดผลการวิเคราะหออกมากอน
แปลงโมเดลเขาสู RC Designer โดยคลิกแถบ Concrete Design
จะเร่ิมท่ีหนาใหเรากรอกขอมูล Job Information ซ่ึงจะไมใสก็ได RC Designer
ไปหนา Des. Layer | Envelopes เลือกกรณีบรรทุกท่ีจะนํามาพิจารณาในการออกแบบ คลิกปุม New Env. ตั้งช่ือวา Envelope 1 ดังในรูป
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 16
หนาตาง Define Envelopes จะแสดงข้ึนมา คลิก Show Combination Only ออกเพื่อใหแสดงน้ําหนักทุกกรณี เลือก L4 และ L5 แลวกด OK
ไปหนายอย Members เพื่อกําหนดองคอาคารที่จะทําการออกแบบ เลือกทุกองคอาคารโดยเลือกเมนู Select | Select All
เลือกเมนู Members | AutoForm Members หรือไอคอน ทุกองคอาคารจะถูกกําหนดหมายเลขในการออกแบบให สังเกตวาบางองคอาคารมีหมายเลขเดียวกัน
ไปหนา Groups/Briefs คลิกปุม New Brief ในหนาตาง Design Briefs ตั้งช่ือวา B1
Beam Brief และเลือกมาตรฐาน ACI Beam ดังในรูป
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 17
จะมีรายการแสดงข้ึนมาในตาราง ในการต้ังคาพารามิเตอรใหดับเบิลคลิกชอง B1 ของรายการ
จะมีหนาตางแสดงข้ึนมาใหเรากําหนดพารามิเตอรในการออกแบบ
กลับมาท่ีตาราง Design Briefs คลิกปุม New Brief ตั้งช่ือวา B2 Column Brief เลือก Design Code เปน ACI Column
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 18
ดับเบ้ิลคลิกชอง B2 เพื่อเปลี่ยนตัวแปรในการออกแบบตามตองการ เลือกแถบ Member
Loadcases เลือกน้ําหนักกรณี L4 และ L5 ดังในรูป
กําหนด Beam Design Group ใช Member Cursor เลือกคานท้ังหมด โดยใชการกดปุม Ctrl ชวยในการเลือก
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 19
คลิกปุม New Design Group ในหนาตาง Design Groups และต้ังช่ือ
เพื่อใหแนใจวาคานท่ีตองการเลือกอยูในกลุมจริง ดับเบ้ิลคลิกชอง G1 ในตาราง
กําหนด Column Design Group โดยใช Member Cursor เลือกเสาท้ังหมด
คลิกปุม New Design Group ในหนาตาง Design Groups
เพื่อใหแนใจวาเสาท่ีตองการเลือกอยูในกลุมจริง ดับเบ้ิลคลิกชอง G2 ในตาราง
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 20
RC Designer | Beam Design
ไปหนา Concrete Member | Summary กลุมท่ีถูกแสดงข้ึนในตารางขางซายของจอคอื G1 : Beam Design Group 1 ถาไมใชใหเลือกจากทูลบารดานบน
สังเกตดูในตารางจะเห็นวา M1 และ M2 ถูกจัดเปนคานสองชวงโดยอัตโนมัต ิ
ไปหนายอย Design เลือกใหออกแบบท้ังหมดแลวคลิกปุม Design
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 21
ไปหนายอย Main Layout แลวเลือก M1 จากรายการบนทูลบารดานบน ปรับตัวแบงชองหนาตางจนไดคานดังในรูปขางลาง
ไปหนายอย Shear Layout ปรับตัวแบงชองหนาตางจนไดคานดังในรูปขางลาง
ไปหนายอย Drawing ถาตองการ Export Drawing เปนไฟล DXF ของ AutoCAD
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 22
RC Designer | Column Design
ไปหนา Concrete Member | Summary กลุมท่ีถูกแสดงข้ึนในตารางขางซายของจอคือ G2 : Column Design Group 2 ถาไมใชใหเลือกจากทูลบารดานบน
ไปยังหนายอย Design หนาตาง Design Options จะแสดงข้ึนมา แสดงหมายเลของคอาคารที่สามารถออกแบบได เลือกท้ังหมดแลวคลิกปุม Design
ถาเสารับโมเมนตดัดมากกวาแรงอัด โปรแกรมอาจแสดงคําเตือนแนะนําใหออกแบบเปนคาน เม่ือออกแบบผานหมด เสาทุกตนจะเปนสีเขียว
ไปยังหนายอย Main Layout แลวเลือกรายการ M6
อาจเปล่ียนหนวยท่ีแสดงไดโดยเลือกเมนู View > Option
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 23
ไปหนายอย Shear Layout เพื่อดูรายละเอียดการเสริมเหล็กปลอกในเสา
ไปหนายอย Drawing ถาตองการ Export Drawing เปนไฟล DXF ของ AutoCAD
เลือกเมนู File | ACI 318 Report Setup เพื่อกําหนดรูปแบบของรายงาน
STAAD.Pro : Concrete Design 8 - 24