bộ xây dựng viện khoa học công nghệ xây dựng báo cáo tổng kết đề tài thiết lập phần mềm phân tích thiết kế kết cấu phù hợp với tiêu chuẩn xây dựng việt nam chủ nhiệm đề tài: TS nguyễn võ thông 5984 23/8/2006 Hà nội 2006 MỤC LỤC PHẦN PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM PKPM-VNBC .1 Chương - Đặt vấn đề .1 1.1 Tổng quan phần mềm phân tích thiết kế kết cấu 1.2 Phần mềm PKPM cơng nghệ lập trình 20 1.3 Kết luận 32 Chương - Phát triển phần mềm PKPM-VNBC 34 2.1 Nghiên cứu lập qui trình thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam .34 Chương - Các vấn đề thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép 43 3.1 Các vấn đề thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép .43 3.2 Lập trình modul tiền xử lý 64 3.3 Xây dựng thuật toán thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam .74 3.4 Lập trình module thiết kế cấu kiện 76 3.5 Lập trình module xuất vẽ thiết kế kỹ thuật thi công .83 Chương - Việt hóa chương trình 90 4.1 Mơi trường lập trình 90 4.2 Kỹ thuật lập trình .91 4.3 Một số vấn đề khác 93 4.4 Biện pháp giải tồn 95 4.5 Kết luận 95 Chương - Kiểm tra nâng cấp phiên phần mềm 96 5.1 Tổng quan 96 5.2 Kiểm tra thông số vật liệu .96 5.3 Kiểm tra tính tốn tải trọng gió 98 5.4 Kiểm tra tính tốn tải trọng động đất .102 5.5 Kiểm tra tổ hợp nội lực 108 5.6 Kiểm tra phần Việt hóa chương trình 114 Chương - Kết luận kiến nghị 120 PHẦN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY 121 Chương - Một số khái niệm phương pháp PTHH PKPM-VNBC 121 1.1 Phương pháp Phần tử hữu hạn 121 1.2 Phần tử hữu hạn (frame) 121 Chương - Chuyên đề phân tích mơ hình hóa kết cấu 123 2.1 Giới thiệu phân tích mơ hình hóa kết cấu 123 2.2 Mơ hình hóa phân tích kết cấu xây dựng theo mơ hình 3D 132 2.3 Phân tích động 136 2.4 Vấn đề tương tác đất với cơng trình 137 2.5 Về tách kết cấu-móng phân tích thiết kế chống động đất 138 Chương - Các giảng 141 3.1 Bài 1: Giới thiệu chung 141 3.2 Bài 2,3 : Nhập sơ đồ kết cấu tải trọng 143 3.3 Bài 4: Chi tiết tầng, vẽ kỹ thuật mặt kết cấu sàn BTCT .146 3.4 Bài 5, 6: Thực hành 149 3.5 Bài Chuẩn bi số liệu cho SATWE 149 3.6 Bài 8: Phân tích thiết kế kết cấu Xem kết .151 3.7 Bài 9: Bản vẽ thi công SATWE 153 3.8 Bài 10: Thiết kế cấu kiện đơn lẻ RCMD 154 Chương - Ví dụ thực hành cụ thể 156 4.1 Đề .156 PHẦN PHỤ LỤC 184 Chương - Vấn đề khóa bảo mật cài đặt hệ phần mềm PKPM-VNBC184 1.1 Các vấn đề liên quan đến bảo mật chương trình: 184 1.2 Các vấn đề cài đặt chương trình: .189 Chương - Xây dựng WEBSITE GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PKPM-VNBC 192 2.1 Giới thiệu 192 2.2 Nội dung Website 192 2.3 Modul Satwe: Xử lý liệu 197 Chương - Các yêu cầu tính tốn, thiết kế .208 3.1 Các vấn đề chung .208 3.2 Thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép 209 3.3 Thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép 211 3.4 Phương pháp tính tốn động lực 212 3.5 Vấn đề tính tốn tải trọng gió 212 3.6 Cốt thép 219 3.7 Tính tốn tải trọng động đất 221 3.8 Tổ hợp tác dụng 221 3.9 Tổ hợp tác dụng tải trọng 225 3.10 Chuyển vị ngang nhà cao tầng 226 3.11 Giới hạn vết nứt độ võng dầm 226 Chương - Các yêu cầu cấu tạo vẽ thi công 227 4.1 Đường kính cốt dọc, cốt đai thường dùng 227 4.2 Nối neo cốt thép 227 Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC PHẦN PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM PKPM-VNBC Chương - Đặt vấn đề 1.1 Tổng quan phần mềm phân tích thiết kế kết cấu 1.1.1 SAP +Tên phần mềm: SAP (Structure Analysis Program) +Phiên bản: SAP2000 phiên 7.42 +Hãng phát triển: CSI (Computer and Structures Incorporation) 1.1.1.1 Các đặc điểm chung phần mềm Cái tên SAP phần mềm nhiều người sử dụng thừa nhận giải pháp phân tích chuyên nghiệp, kể từ sản phẩm SOLIDSAP, SAP IV có từ cách 20 năm Ngoài phần lõi phương pháp số hồn chỉnh, SAP tích hợp thêm giao diện đồ hoạ người sử dụng với nhiều khả thiết kế mạnh, cung cấp cho kỹ sư kết cấu cơng cụ phân tích thiết kế hiệu Phần mềm SAP2000 đại diện cho hệ thống sản phẩm phần mềm phân tích - thiết kế kết cấu hệ thống SAP với giao diện gần gũi với người sử dụng Đây phiên hệ thống SAP tích hợp hồn tồn với Windows, với giao diện đồ họa mạnh dễ sử dụng thuận tiện vào số liệu nhanh Việc tạo mơ hình, thay đổi mơ hình, thực chạy phân tích, kiểm tra tối ưu hóa q trình thiết kế thực giao diện Có thể dễ dạng thể kết chế độ đồ họa, bao gồm thể chuyển vị theo thời gian tác dụng tải trọng thay đổi theo thời gian Trong giao diện chương trình, thao tác nhập liệu chỉnh sửa liệu không khác nhau, tương tự việc quản lý kết phân tích thiết kế Các khả phân tích kết cấu mạnh, thể nghiên cứu phương pháp số thuật toán giải toán phân tích - thiết kế Có phiên SAP2000 giống giao diện đồ hoạ: SAP 2000 standard, SAP2000 PLUS SAP2000 Nonlinear Tất phiên Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC nêu có khả đầy đủ phiên SAP2000 standard, giải phương trình nhanh, xác định chuyển vị nội lực tải trọng, xét phần tử có tiết diện thay đổi, mơ phần tử / vỏ cách xác cao, phân tích động theo phương pháp trị riêng phương pháp RITZ, sử dụng nhiều hệ toạ độ cơng trình có sơ đồ nghiêng/chéo, xét nhiều kiểu điều kiện biên/ điều kiện khống chế, nhúng hệ lưới phần tử định nghĩa trước ngoài, xét liên kết đàn hồi có đầy đủ thành phần, nhiều tổ hợp cộng đại số hay tổ hợp phân tích động lần chạy… Đối với phiên SAP2000 PLUS cịn bổ sung thêm khả phân tích với dạng cơng trình cầu, số lượng phần tử khơng hạn chế, đầy đủ dạng phần tử hữu hạn, có lựa chọn phân tích tải trọng thay đổi theo thời gian, xét ảnh hưởng đất dạng ảnh hưởng động móng Phiên SAP2000 Nonlinear ngồi bổ sung thêm tính phiên SAP2000 PLUS, cịn có khả xét phần tử liên kết phi tuyến phân tích động để mô yếu tố cản, khớp, liên kết có khe hở… Các dạng phần tử liên kết phi tuyến cho phép người sử dụng mơ hình làm việc động, từ phần tử giằng chịu kéo khớp chảy dẻo hệ khung không gian hay gối tựa nhựa đàn hồi cơng trình cầu liên kết ngăn cách độc lập chân cơng trình nhà cao tầng Phiên SAP2000 Nonlinear cho phép khả phân tích Pushover phi tuyến tĩnh thiết kế kết cấu theo performance-based Tất phiên SAP2000 tích hợp tính thiết kế bê tông thép, thao tác giao diện làm việc chương trình với phần nhập số liệu phân tích Q trình thực thiết kế cấu kiện thép địi hỏi phải có kích thước ban đầu tiết diện lựa chọn để chạy lặp Quá trình thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép chủ yếu xác định diện tích cốt thép u cầu Nhiều cấu kiện nhóm với theo mục đích thiết kế Việc xem chi tiết q trình tính tốn diện tích cốt thép cho cấu kiện thực nhắp chuột Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC Phần mềm có khả hỗ trợ tập hợp tiêu chuẩn thiết kế Mỹ nước tự động hóa thiết kế, kiểm tra cấu kiện bê tông thép Danh sách tiêu chuẩn thời xem xét gồm có: +Đối với bê tông cốt thép: o Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-95 (1995) and AASHTO LRFD (1997); o Tiêu chuẩn Canada CSA-A23.3-94 (1994); o Tiêu chuẩn Anh BS 8110-85 (1989); o Tiêu chuẩn châu Âu Eurocode ENV 1992-1-1 (1992); o Tiêu chuẩn Niu Zi lân NZS 3101-95 (1995) +Đối với thép: o Tiêu chuẩn Mỹ AISC/ASD (1989), AISC/LRFD (1994), AASHTO LRFD (1997); o Tiêu chuẩn Canada CAN/CSA-S16.1-94 (1994); o Tiêu chuẩn Anh BS 5950 (1990); o Tiêu chuẩn châu Âu Eurocode (ENV 1993-1-1) 1.1.1.2 Các ưu điểm theo quan điểm người sử dụng +Là phần mềm phân tích kết cấu tổng hợp mạnh, giải đa dạng tốn kết cấu cơng trình, từ cơng trình lớn số tính tốn thiết kế chi tiết, tuân theo nhiều tiêu chuẩn thiết kế phổ biến giới; +Có nhiều loại phiên khác với chi phí khác nhau, tuỳ theo đối tượng sử dụng phần mềm; +Đường lối giải tốn kết cấu cơng trình rõ ràng, mạch lạc, phù hợp với lỗi tư kỹ sư xây dựng 1.1.1.3 Các nhược điểm phần mềm ứng dụng Việt Nam +Có khơng ổn định phiên phần mềm (so sánh phiên Sap2000 7., 8., thời gian gần đây); +Chưa bổ sung tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam; +Giao diện Tiếng Anh Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC 1.1.2 ETABS +Tên phần mềm: ETABS (Extended 3D Analysis of Building Systems); +Phiên bản: ETABS 8.4.5; +Hãng phát triển: CSI (Computer and Structures Incorporation) 1.1.2.1 Các đặc điểm chung phần mềm ETABS chương trình phân tích kết cấu dựa phương pháp phần tử hữu hạn với nhiều tính đặc biệt phù hợp với việc phân tích thiết kế kết cấu hệ cơng trình nhà cửa Sự kết hợp giao diện đồ hoạ gần gũi người sử dụng với phương pháp số mạnh, bước thiết kế tuân theo tiêu chuẩn quốc tế cho phép người sử dụng linh hoạt hiệu việc thiết kế, từ phân tích tĩnh khung phẳng đơn giản tổ hợp cao tầng phân tích động Các khái niệm bản: ETABS làm việc với sở liệu thống Người sử dụng tạo mơ hình bao gồm hệ thống sàn hệ thống khung ngang theo phương đứng để phân tích thiết kế tồn cơng trình Tất người sử dụng cần hợp vào hệ thống phân tích thiết kế linh hoạt với giao diện làm việc Khơng có mơ đun tách riêng nào, khơng cần phải lo lắng việc truyền số liệu giữ mô đun Ảnh hưởng lên phận kết cấu thay đổi phận khác đồng thời tự động Các lựa chọn đa dạng: Các phương pháp phân tích bao gồm lựa chọn đa dạng từ phân tích tĩnh đến phân tích động Một mơ hình kết cấu thống ETABS gồm hệ khung sàn composite với trống, hệ dầm thép, hệ khung chịu mô men, hệ tường/ vách, hệ sàn đàn hồi cứng, hệ mái dốc, kết cấu sàn lửng, hệ dàn, công trình có nhiều tháp, hệ cứng giật bậc Các phương pháp số: phương pháp số sử dụng để phân tích cơng trình, cho phép mơ hình sàn bê tống cốt thép đặt hệ thống dầm thép tải trọng hệ sàn bê tơng cốt thép truyền tự động xuống hệ dầm thép Việc tạo lưới phần tử hữu hạn cách tự động hệ sàn phức tạp, với việc nội suy chuyển vị tự động vị trí chuyển đổi hệ lưới, kết hợp với phương pháp RITZ phân tích động, Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC làm cho việc đưa ảnh hưởng mềm dẻo cứng phân tích trở nên có tính thực tế Các lựa chọn phân tích động theo phương đứng cho phép xét ảnh hưởng thành phần chuyển vị theo phương đứng phân tích kết cấu chịu tác dụng động đất Đồng thời cho phép người sử dụng thực đánh giá chi tiết toán dao động theo phương đứng hệ sàn, phương pháp thực nghiệm đưa vào phần mềm Một số dạng toán đặc biệt đưa vào chương trình theo kỹ thuật số hoá tối ưu, cho phép giảm bớt cơng vào số liệu Các tốn dạng gồm có: tính tốn tâm cứng, xét ảnh hưởng tổng thể ảnh hưởng cục P-delta, Xét biến dạng vùng liên kết panel, xét ảnh hưởng vùng cứng vị trí đầu/cuối cấu kiện… Các tính cao cấp: Có nhiều phương pháp số cấp cao đưa vào thông qua lựa chọn mơ tả đặc trưng cản phi tuyến, phân tích Pushover, Base isolation, tải trọng theo trình tự xây dựng, vấn đề đặt tải dỡ tải theo kiểu va đập Việc chia xẻ liên kết với chương trình phần mềm khác: có nhiều lựa chọn xuất liệu/ kết cho phép người sử dụng chuyển liệu từ sở liệu ETABS để sử dụng phần mềm đóng gói khác Một số kiểu xuất liệu mặt đứng khung, mặt sàn xuất sàn Autocad, kết phân tích tâm sàn móng xuất sang SAFE, phần mềm tính tốn chi tiết sử dụng file trung gian CIS/2 1.1.2.2 Các ưu điểm theo quan điểm người sử dụng +ETABS phần mềm kết cấu chun dụng tính tốn thiết kế nhà cao tầng; +Giao diện tích hợp hồn tồn với mơi trường Windows 95/98/NT/2000/XP; +Tất thao tác thực hình đồ hoạ thân thiện; +Tính vượt trội vào số liệu, chỉnh sửa chép dễ dàng, thuận tiện theo khái niệm tầng điển hình; Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC +Tối ưu mơ hình hố nhà nhiều tầng Có thể mơ hình dạng kết cấu nhà cao tầng: Hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; Hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi toàn khối… +Các thư viện kết cấu sẵn có xây dựng sơ đồ kết cấu: dầm, sàn, cột, vách mặt mặt đứng cơng trình cơng cụ mơ hình đặc biệt; +Kích thước xác với hệ lưới lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD Đặc biệt hệ trục định vị mặt kết cấu; +Xuất nhập sơ đồ hình học từ mơi trường AutoCAD (file *.DXF); +Tự động tính tốn tải trọng cho kiểu tải sau: tải trọng thân, gió tĩnh, động đất theo tiêu chuẩn UBC, BS8110, BOCA96, hàm tải trọng phổ (Response Spectrum Function), hàm tải trọng thay đổi theo thời gian (Time History Function)… +Tự động xác định khối lượng trọng lượng tầng; +Tự động xác định tâm hình học, tâm cứng tâm khối lượng cơng trình; +Tự động xác định chu kì tần số dao động riêng theo hai phương pháp Eigen Vectors Ritz Vectors theo mơ hình kết cấu khơng gian thực tế cơng trình; +Đặc biệt can thiệp áp dụng tiêu chuẩn tải trọng khác như: tải trọng gió động theo TCVN 2737-95, tải trọng động đất theo dự thảo tiêu chuẩn tính động đất Việt Nam tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga (SNIPII-87 SNIPII-95); +Phân tích tính tốn kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn với lựa chọn phân tích tuyến tính phi tuyến; +Thời gian thực phân tích, tính tốn cơng trình giảm cách đáng kể so với chương trình tính kết cấu khác; +Đặc biệt việc kết xuất kết tính tốn cách rõ ràng, khoa học giúp cho việc thiết kế, kiểm tra cấu kiện cách nhanh chóng, xác; - Tải trọng động đất Các tải trọng tùy theo trạng thái giới hạn tính tốn mà có giá trị tiêu chuẩn tính tốn với hệ số vượt tải γf tương ứng Cấu trúc chương trình PKPM làm sở cho việc xây dựng chương trình PKPM - VNBC cho phép tải trọng có hệ số vượt tải, điều khơng hồn tồn phù hợp với TCXD VN, theo tải trọng tổ hợp từ vài thành phần có hệ số vượt tải khác Vì cần có phân tích, đánh giá việc sử dụng hệ số vượt tải cho loại tải trọng 2.1.1 Tĩnh tải Tĩnh tải bao gồm trọng lượng thân cấu kiện, thiết bị , với loại tải trọng có hệ số vượt tải tương ứng Theo TCVN 2737:1995 - Tải trọng tác động hệ số biến thiên từ 1.1 đến 1.3 Trong giá trị 1.3 áp dụng cho bê tơng có khối lượng thể tích nhỏ 1.6T/m3 loại vật liệu ngăn cách, hồn thiện Qua tính tốn khảo sát thấy phần tải trọng nhân với hệ số vượt tải 1.3 chiếm tỉ lệ thấp nhiều so với trọng lượng thân cấu kiện Vì tĩnh tải lấy hệ số vượt tải chung 1.1 2.1.2 Hoạt tải Hệ số vượt tải hoạt tải gồm hai giá trị 1.2 cho hoạt tải có giá trị nhỏ 200daN/m2 1.3 cho hoạt tải có giá trị lớn 200daN/m2 Giá trị lựa chọn hệ số vượt tải 1.3 giải pháp an tồn khơng gây tăng đáng kể hoạt tải có giá trị nhỏ 200daN/m2 Các hệ số vượt tải có giá trị mặc định trên, nhiên người sử dụng chỉnh sửa theo tình hình thực tế sử dụng cơng trình, thơng qua giao diện chương trình 2.1.3 Tải trọng gió Theo TCVN 2737:1995 - Tải trọng tác động, tải trọng gió ngồi áp tĩnh, chiều cao cơng trình lớn 40m cịn phải tính thêm áp lực động Trong trường hợp tổng quát hệ kết cấu không độ cứng khối lượng, áp lực động tỉ lệ với khối lượng chuyển dịch điểm khối lượng dao động riêng cơng trình có tần số nhỏ tần số giới hạn qui định TCVN 2737:1995 Tuy nhiên, chương trình ứng dụng cho việc tính tốn thiết kế NCT, nên áp lực động tải trọng gió tính tốn gần theo cơng thức cho nhà cao tầng có độ cứng, khối lượng bề mặt đón gió khơng đổi theo chiều cao sau: W p = 1.4 × z × ξ × W ph H (1) Trong đó: Wp : Giá trị tiêu chuẩn thành phần áp lực động tải trọng gió độ cao z; ξ : Hệ số động lực cơng trình; Wph: Giá trị tiêu chuẩn thành phần áp lực động tải trọng gió độ cao H đỉnh cơng trình xác định sau: W ph = Wh × ζ × v (2) Ở đây: Wh : áp lực gió tiêu chuẩn độ cao H đỉnh cơng trình; Wh = W0 × kh × c (3) Trong đó: W0 : áp lực gió tiêu chuẩn khu vực xây dựng cơng trình; kh : Hệ số xét đến thay đổi áp lực gió chiều cao H, phụ thuộc vào dạng địa hình Khi độ cao z thay đổi, hệ số k hàm phụ thuộc vào z xác định sau: k ( z ) = 1.844 ( z / ztg ) mT (4) Giá trị ztg mT cho bảng đây: Dạng địa hình ztg mT A 250 0.07 B 300 0.09 C 400 0.14 c : Hệ số khí động bề mặt cơng trình; ζ : Hệ số áp lực động tải trọng gió phụ thuộc vào dạng địa hình xác định theo cơng thức sau: Dạng địa hình loại A : ζ A ( z ) = 0.303 ⎛ ⎜ z ⎞ ⎟ ⎝ 10 ⎠ −0.07 z Dạng địa hình loại B : ζ B ( z ) = 0.486 ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ −0.09 Dạng địa hình loại C : ζ C ( z ) = 0.684 ⎛ ⎜ −0.14 z ⎞ ⎟ ⎝ 10 ⎠ (5) (6) (7) ν : Hệ số tương quan không gian áp lực động tải trọng gió Các hệ số cơng thức (1) ÷ (7) cho TCXD 229:1999 Chỉ dẫn tính tốn thành phần động tải trọng gió Các cơng thức giúp cho việc lập trình thuận tiện tránh sai sót sử dụng bảng biểu lập sẵn Trong thực tế công trình cao tầng thay đổi hình dạng theo chiều cao tương ứng làm thay đổi hệ số Trong chương trình xét đến yếu tố này, cho phép tính tốn hệ số ứng với lần kích thước cơng trình thay đổi Hệ số vượt tải tải trọng gió lấy 1.2 2.1.4 Tải trọng động đất Như nói, tải trọng động đất xác định dựa vào dẫn СНиП II-7-81*, theo số vấn đề TCXD 198:1997 - Nhà cao tầng, thiết kế kết cấu BTCT toàn khối chưa đề cập đến cần làm rõ: + Thứ nhất: trọng lượng dùng để tính dao động cơng trình ngồi trọng lượng thân cơng trình cịn đưa vào thêm tĩnh tải hoạt tải với hệ số sau: Trọng lượng thân, tĩnh tải: 0.9 Hoạt tải dài hạn: 0.8 Hoạt tải ngắn hạn: 0.5 + Thứ hai: hệ số hệ số tổ hợp nội lực tải trọng động đất Điều bổ xung cho điều 2.4.4 2.4.5 TCXD 2737:1995 dùng để tổ hợp tải trọng đặc biệt, chưa xác định rõ việc tổ hợp tải trọng động đất + Thứ ba: sơ đồ tính lực động đất СНиП II-7-81* consol có khối lượng tập trung cao trình tầng (Hình 1) Lực động đất điểm thứ i (tầng thứ i) theo hướng k có dạng: Hình - Sơ đồ tính tải trọng động đất Fik = K1 × K × Soik (8) Trong đó: K1 : Hệ số xét đến mức độ hư hỏng cho phép nhà, cơng trình K2: Hệ số xét đến giải pháp kết cấu nhà, cơng trình Soik: Giá trị tải trọng động đất dạng dao động riêng thứ i nhà cơng trình, xác định theo cơng thức: Soik = Qk × A × β i × Kψ ×ηik (9) Ở đây: Qk: trọng lượng nhà, cơng trình điểm k xác định có kể đến tải trọng tính tốn kết cấu với hệ số nêu Kψ: Hệ số xét đến dạng kết cấu nhà, cơng trình A: Hệ số lấy 0.1; 0.2; 0.4 tương ứng với vùng động đất cấp 7, 8, ηik: Hệ số phụ thuộc vào dạng biến dạng nhà, cơng trình ỏ dạng dao động riêng thứ i, lấy sau: n ηik = X i ( xk )∑ Q j X i ( x j ) j =1 n ∑Q X j =1 j i (10) (x j ) Trong đó: X i ( xk ) , X i ( x j ) : chuyển dịch nhà, cơng trình dao động riêng thứ i điểm xét thứ k tất điểm j sơ đồ tính tốn có trọng lượng tập trung βi : Hệ số động học ứng với dạng dao động riêng thứ i phụ thuộc vào chu kỳ tính tốn nhà cơng trình, xác định theo công thức sau: + Đối với dạng đất loại I : βi = 1+15Ti Khi Ti ≤ 0.08s, βi=2.2 Khi 0.08s < Ti ≤ 0.318s, (11) βi = 0.7/Ti Khi Ti >0.318s, + Đối với đất loại II loại III: Khi Ti ≤ 0.1s, βi = 1+15Ti Khi 0.1s < Ti ≤ 0.4s, βi=2.5 (12) βi = 1/Ti Khi Ti >0.4s + Đối với đất loại II loại III chiều dầy lớp lớn 30 m: Khi Ti ≤ 0.2s, βi = 7.5Ti Khi 0.2s < Ti ≤ 0.76s, βi=2 (13) βi = 1.9/Ti Khi Ti >0.76s, Trong trường hợp βi không nhỏ 0.8 Đường cong phổ theo công thức (10), (11), (12) cho hình Trên sở phân vùng động đất quốc gia, vùng đất có cấp động đất tương ứng dùng cho việc tính tốn lực động đất cho cơng trình xây dựng Tuy nhiên việc phân cấp 7, 8, tương ứng với gia tốc cực đại 100cm/s2 ; 200cm/s2 ; 400cm/s2, cho vùng lãnh thổ lớn mà bên với điểm cụ thể có gia tốc cực đại nằm khoảng nói Để xét đến đặc điểm chương trình cần cho phép thay đổi hệ số A đường cong phổ phản ứng để xét đến đặc trưng cụ thể địa điểm xây dựng 10 Hình - Các đường cong phổ phản ứng Một vấn đề khác cần có ý, quan tâm đặc biệt, sở phân tích, đánh giá để kiến nghị cách giải thỏa đáng, mơ hình tính tốn lực động đất tác dụng lên cơng trình Như trình bày, mơ hình tính lực động đất СНиП II-7-81* consol có khối lượng tập trung cao trình tầng (Hình 1) Hiện với phát triển mạnh mẽ máy tính cá nhân, với chương trình phân tích chun dụng, xu hướng giải tốn dao động riêng thường sở sơ đồ khơng gian kết cấu Khi đó, khối lượng tập trung lực động đất đặt nút theo sơ đồ không gian kết cấu, cho phép phản ánh sụ phân bố tác động lực động đất Ảnh hưởng tượng xoắn phân bố không độ cứng khối lượng xét đến Khi cơng trình có dạng mặt phức tạp, độ cứng, khối lượng thay đổi đột ngột, việc tính tốn lực động đất liên quan chặt chẽ đến số lượng dạng mode dao động riêng đưa vào tính tốn Đối với số cơng trình sử dụng dạng dao để tính, số khác số dạng dao động riêng đưa vào tính tốn phải lớn hơn, cho tổng khối lượng tham gia tính toán lực động đất theo hướng xét phải lớn 90% tồn khối lượng cơng trình Ngồi ra, sử dụng sơ đồ khơng gian cịn phải xét ảnh hưởng mode dao động khác đưa vào tính tốn đến mode xét, điều đặc biệt có ý nghĩa tổ hợp nội lực gây thành phần lực động đất mode 11 dao động khác nhau, việc tổ hợp nội lực theo phương pháp tổng bình phương (SRSS) khơng cịn phù hợp, bên cạnh ngun tắc tổ hợp khác phương pháp tổ hợp bậc hai hoàn chỉnh (CQC) cần đưa vào lựa chọn để xem xét trường hợp Việc đưa vào tính đảm bảo cho chương trình đáp ứng địi hỏi chương trình tính tốn, phân tích đại 2.1.5 Vật liệu sử dụng Để đáp ứng với thực tế xây dựng cơng trình, vật liệu dùng cho loại cấu kiện khác khác (VD: vật liệu dùng cho cột khác với vật liệu dùng cho dầm, sàn, vách vật liệu dùng cho tầng khách khác nhau), chương trình cho phép định nghĩa vật liệu theo tầng tầng định nghĩa vật liệu riêng biệt cho cột, dầm sàn vách Điều dễ dàng thực sở nguyên lý mặt tầng tiêu chuẩn phần mềm PKPM Mỗi loại vật liệu bê tông cốt thép định nghĩa với cường độ tiêu chuẩn cường độ tính tốn để sử dụng tính tốn theo trạng thái giới hạn tương ứng 2.1.6 Tổ hợp nội lực Việc tổ hợp nội lực TCXD VN 2737-1995 qui định rõ ràng cho tải trọng thông thường Tuy nhiên, với tải trọng động đất TCXD VN chưa đề cập đến nên việc tổ hợp tải trọng tiến hành theo СНиП II-7-81*, theo hệ số tổ hợp lấy theo bảng Tải trọng Hệ số tổ hợp Tải trọng cố định 0.9 Tải trọng thạm thời dài hạn 0.8 Tải trọng tạm thời ngắn hạn 0.5 Tải trọng động đất 12 Ngoài cần ý đến đặc điểm tải trọng động đất bao gồm thành phần tương ứng với mode dao động riêng khác Nội lực gây nên thành phần tổ hợp theo nguyên tắc SRSS CQC 2.2 Vấn đề thiết kế cấu kiện BTCT kiểm tra võng nứt Modul thiết kế cấu kiện bê tơng cốt thép tính tốn kiểm tra võng nứt hồn tồn phía Việt Nam đảm nhận sở thống thông số trao đổi hai bên Modul thiết kế độc lập dạng thư viện liên kết động DLL (Dynamic Link Library), điều thuận lợi q trình sốt xét chuyển đổi tiêu chuẩn thiết kế BTCT (chỉ cần thay đổi thư viện không cần thay đổi mã chương trình) Hiện thư viện thiết kế có cơng sau: - Tính tốn thép cốt thép (thép chịu lực, thép đai) cho dầm chữ nhật, chữ T trường hợp chịu uốn, chịu cắt chịu uốn, cắt xoắn; - Tính tốn cốt thép cho sàn; - Tính tốn cốt thép cho cột tiết diện chữ nhật; - Tính tốn cốt thép cho cột tiết diện trịn; - Tính tốn bề rộng vết nứt; - Tính tốn độ cứng dầm (dùng tính võng); Riêng phần tính tốn thiết kế vách, tiêu chuẩn Việt Nam không đề cập đến vấn đề này, chương trình lựa chọn sử dụng dẫn tính tốn mặt học tiêu chuẩn Anh 13 Hình – Kết tính thép sàn Hình – Kết tính thép dầm cột 14 2.3 Xuất vẽ thi công Modul xuất vẽ thi công phần mềm PKPM-VNBC xây dựng sở kế thừa ưu việt phần mềm PKPM Trung Quốc, đồng thời phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo, cách thể vẽ theo yêu cầu tiêu chuẩn Việt Nam, chủ yếu liên quan đến vấn đề sau: - Nối neo cốt dọc; - Cắt cốt chịu lực; - Các điều kiện chiều dày lớp bảo vệ, đường kính, khoảng cách cốt dọc, cốt đai; Hình – Bản vẽ thi cơng dầm 15 Hình – Bản vẽ thi cơng cột 2.4 Việt hóa chương trình Phương án Việt hóa phần mềm PKPM-VNBC cán kỹ thuật hai bên thảo luận đưa phương án triển khai Tuy trình thực gặp phải số khó khăn trình bày báo cáo thức, phần lớn vấn đề hai bên khắc phục Phiên tiếng Việt phần mềm thức hồn thành Kiểm tra nâng cấp phiên phần mềm Do phần mềm PKPM-VNBC xây dựng phần mềm PKPM phiên tiếng Trung – phần mềm phân tích, thiết kế kết cấu kiểm chứng ứng dụng nhiều năm Trung Quốc cơng việc kiểm tra nâng cấp phiên phần mềm tập trung vào nội dung liên quan đến 16 tiêu chuẩn Việt Nam việc kiểm tra tính xác giao diện chương trình sau Việt hóa Q trình kiểm tra nâng cấp phần mềm cán kỹ thuật hai bên phối hợp thực suốt trình phát triển phần mềm Ngồi ra, kết tính tốn phân tích phần mềm kiểm chứng, so sánh đối chiếu với kết tính tốn phần mềm phân tích kết cấu khác SAP, ETABS, STAAD Kết kiểm tra lần khẳng định độ tin cậy tính xác chương trình Các chức hỗ trợ khác 4.1 Khóa cứng bảo mật Chương trình PKPM-VNBC sử dụng khố cứng Rockey để bảo vệ quyền Để đảm bảo tính bảo mật, chương trình sử dụng tối đa khả cho phép khoá cứng Rockey để thiết lập chế độ kiểm tra cho loại khoá khoá đơn chạy máy khoá mạng chạy cho nhiều máy hệ thống mạng nội 4.2 Tài liệu hướng dẫn sử dụng Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm PKPM-VNBC Việt hóa hồn tồn Bộ tài liệu khơng đơn hướng dẫn sử dụng giao diện phần mềm, mà cịn vào sở chương trình, giả thiết tính tốn, số cơng thức chương trình sử dụng Bộ tài liệu gồm phần: (1) Hướng dẫn sử dụng PMCAD gồm 10 chương (157 trang); (2) Hướng dẫn sử dụng SATWE gồm chương, phụ lục (156 trang) Ngồi ra, Nhóm đề tài biên soạn số tài liệu phục vụ công tác tập huấn cho người sử dụng mua phần mềm 17 4.3 Website giới thiệu phần mềm Nhóm đề tài xây dựng website giới thiệu phần mềm, trước mắt dừng lại mức độ giới thiệu đặc điểm công phần mềm Sau này, phần mềm có lượng khách hàng định, phát triển website trở thành nơi để khách hàng giao đổi thông tin, cập nhật, download phiên chương trình Địa website giới thiệu phần mềm sau: - Website Viện KHCN Xây dựng: http://www.ibst.org.vn/pkpm-vnbc; - Website công ty CIC: http://www.cic.com.vn/pkpm-vnbc; Kết luận kiến nghị Sau gần hai năm nghiên cứu phát triển, phần mềm tính tốn thiết kế nhà cao tầng bê tơng cốt thép thức hoàn thành vào tháng năm 2005 Các đơn vị phát triển phần mềm Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Công ty tin học Xây dựng – Bộ Xây dựng Viện Hàn lâm Xây dựng Trung Quốc tổ chức hội thảo giới thiệu phần mềm Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Ngồi ra, sản phẩm phần mềm tham gia hội chợ công nghệ Techmart tổ chức vào tháng 10/2005 thành phố Hồ Chí Minh nhận cúp vàng hội chợ Phần mềm PKPM-VNBC Viện KHCN Xây dựng Công ty tin học CIC áp dụng vào việc thiết kế, thẩm tra số công trình nhà cao tầng thực tế Chúng tơi cho rằng, phần mềm có nhiều ưu việt đặc biệt tốc độ nhập số liệu, phân tích tính tốn, thiết kế cơng trình nhà cao tầng phần mềm đồng từ khâu xác định tải trọng, phân tích, thiết kế xuất vẽ theo tiêu chuẩn Việt Nam so với tất phần mềm có mặt Việt Nam Tính đến thời điểm tại, sản phẩm phần mềm PKPM-VNBC chuyển giao cho đơn vị nước là: Cơng ty Tư vấn xây dựng Tổng hợp, Công ty trách nhiệm hữu hạn khảo sát, thiết kế tư vấn xây dựng C.T Phân 18 viện miền nam Viện KHCN Xây dựng Ngoài ra, phía đối tác Viện Hàn lâm Xây dựng Trung Quốc trình thành lập hội đồng nghiệm thu để đánh giá sản phẩm phần mềm Bộ Xây dựng Trung Quốc Nhằm thúc đẩy việc hoàn thiện sản phẩm phần mềm PKPM-VNBC đáp ứng nhu cầu đáng người sử dụng lĩnh vực mà công sản phẩm trước mắt chưa thể đáp ứng thiết kế kết cấu thép, dự toán, móng, điện nước điện , Nhóm Đề tài kính đề nghị Bộ Khoa học Cơng nghệ, Bộ Xây dựng xem xét, nghiên cứu cho tiếp tục triển khai việc hợp tác với phía Trung Quốc việc bổ sung, phát triển nội dung nêu góp phần hoàn thiện sản phẩm phần mềm PKPM-VNBC 19 ... 227 Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC PHẦN PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM PKPM-VNBC Chương - Đặt vấn đề 1.1 Tổng quan phần mềm phân tích thiết kế kết cấu 1.1.1 SAP +Tên phần mềm: ... thống phần mềm thiết kế mặt kiến trúc, kết cấu, điện nước… 20 Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC cơng trình nhà cao tầng Việc sử dụng PKPM phân tích thiết kế kết cấu riêng... có tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam bê tông cốt thép thép cấu kiện dầm, cột, sàn thư viện tiêu chuẩn thiết kế cấu kiện Phần mềm phân tích thiết kế kết cấu theo TCXDVN – PKPM-VNBC 1.1.3 STAAD +Tên phần