Dự án mới
Bắt đầu bằng cách khởi chạy IDEA StatiCa và chọn ứng dụng Member (tải xuống phiên bản mới nhất).
Tạo một dự án mới, nhập tên dự án và chọn thư mục phù hợp để lưu. Sau đó chọn tiêu chuẩn thiết kế/tiêu chuẩn phụ, thuộc tính vật liệu ban đầu và loại cấu trúc liên kết (khung).
Từ phiên bản 24.1, không cần tạo vật liệu đặc biệt với các thuộc tính giảm - điều này hiện được IDEA StatiCa Member xử lý tự động tại thời điểm thích hợp trong quá trình tính toán.
Phương pháp này có thể áp dụng cho tất cả các mác thép liên quan - cho phép kỹ sư thiết kế kiểm tra cả kết cấu hiện có lẫn kết cấu mới.
Đặt tiết diện ban đầu là W10x60.
Thêm tọa độ cho các nút của khung kết cấu và thêm kết nối cấu kiện sử dụng các nút này. Cuối cùng, nhấp vào Create Project để bắt đầu mô hình hóa và chỉnh sửa khung kết cấu.
Chỉnh sửa các cấu kiện được phân tích AM2 và AM3 thành W16x89 bằng cách thêm cấu kiện mới và chọn tiết diện đúng từ cơ sở dữ liệu tiết diện I hệ đơn vị Anh.
Cấu kiện liên quan
Để thêm các cấu kiện liên quan, đóng vai trò là gối đỡ và các bộ phận truyền tải cho chi tiết kết cấu, nhấp vào khối nút trong khung cảnh 3D hoặc chọn CON2 trong danh sách cây. Tại đây bạn có thể thêm các cấu kiện liên quan dạng đầu tự do hoặc liên tục bằng cách nhấp vào các hướng trục X, Y, Z theo hệ tọa độ tổng thể. Thêm 2 cấu kiện đầu tự do theo hướng Y.
Sau đó chọn cấu kiện liên quan RM4 trong khung cảnh 3D hoặc trong danh sách cây và chỉnh sửa các thuộc tính như tiết diện, chiều dài, hướng và gối đỡ tại các đầu tự do.
Và chỉnh sửa cấu kiện liên quan RM5 tương tự.
Tải trọng
Trong menu Tải trọng, bạn có thể thêm và chỉnh sửa các hiệu ứng tải trọng. Một hiệu ứng tải trọng đại diện cho một nhóm mà bạn có thể thêm một hoặc nhiều tải trọng phân bố trên bất kỳ cấu kiện được phân tích hoặc cấu kiện liên quan nào. Ngoài ra, trong một hiệu ứng tải trọng, bạn có thể nhập nội lực nút tại các đầu cấu kiện.
Một hiệu ứng tải trọng chứa tập hợp tải trọng phân bố đã được tạo tự động cho tất cả các cấu kiện. Xóa 2 trong số chúng bằng cách nhấp chuột trái vào từng hàng trong tab và chọn Delete hoặc nhấp vào biểu tượng trên thanh ribbon.
Sau đó gán một tải trọng phân bố cho cấu kiện AM2 và chỉnh sửa giá trị thành -11 kip/ft và chiều rộng thành 10" để phù hợp với dầm.
Liên kết
Tiếp theo, bạn có thể thiết kế các nút liên kết. Chọn một khối nút trong khung cảnh 3D hoặc chọn CON# trong danh sách cây và nhấp vào Edit connection.
Bắt đầu với nút liên kết CON1 tại chân cột bên trái. Mô-đun ứng dụng IDEA StatiCa Connection mở ra, và bạn có thể thiết kế nút liên kết bằng cách thêm các thao tác gia công.
Trong trường hợp này, chỉ cần thêm một thao tác Base plate và chỉnh sửa các thông số. Nhấp vào nút Propose trên thanh ribbon.
Sau đó, chọn Simple Base Plate và xác nhận lựa chọn bằng cách nhấp OK. Bạn có thể nhận thấy rằng Tiêu chuẩn thiết kế khác nhau nhưng điều này sẽ được xử lý trong các bước tiếp theo.
Chọn loại hàn E70xx, loại thép A36 và loại bê tông 4000psi.
Nhấn ký hiệu + bên cạnh loại cụm bu lông, chọn 1" F1554 Gr. 55 rồi nhấn OK để tiếp tục.
Sau đó, cấu hình các thông số trong BP1 theo hình bên dưới, lưu cài đặt liên kết và cuối cùng đóng ứng dụng liên kết. Lưu ý cách liên kết bạn đã định nghĩa xuất hiện trong mô hình Member.
Tiếp theo, chọn nút liên kết CON2 và nhấp vào 'Edit Connection' trong mô-đun IDEA StatiCa Connection.
Tiếp tục đề xuất một liên kết từ Thư viện liên kết. Đây là cách tuyệt vời để tạo các liên kết dựa trên các mẫu đã được tạo sẵn. Liên kết được đề xuất có thể không khớp hoàn toàn nhưng như chúng ta đã thấy, việc chỉnh sửa để phù hợp là rất dễ dàng.
Các cấu kiện chính được tự động lấy từ mô hình. Tất cả những gì cần làm là ánh xạ các tính năng bổ sung sang các tính năng chính xác. Thay đổi kích thước thép góc thành 3 1/2 x 3 1/2 x 1/4 bằng cách điều hướng đến thư viện L liên quan qua nút +, loại thép thành A36 và loại hàn thành E70xx. Cuối cùng thay đổi cụm bu lông thành 3/4 A325 trước khi nhấn OK.
Thư viện tiết diện trong IDEA StatiCa khá toàn diện, bao gồm nhiều phiên bản của tiêu chuẩn AISC.
Kết quả là, liên kết của bạn sẽ trông như trong hình sau.
Lưu liên kết này trước khi đóng.
Tiếp tục bằng cách chỉnh sửa nút liên kết CON3.
Ở đây chúng ta sẽ thêm thao tác bản mã với bản mã để tạo mối nối cấu kiện.
Điều chỉnh các thông số như sau để hoàn thiện liên kết.
Lưu và đóng CON3.
Cuối cùng, chỉnh sửa nút liên kết CON4. Mặc dù phần mềm cho phép chúng ta sao chép thiết kế tương tự như CON1, chúng ta sẽ chỉnh sửa liên kết để tạo một liên kết khác.
Mở CON4, nhấp vào Propose và chọn thiết kế bản mã chân cột neo với các sườn tăng cứng như trong hình sau.
Chọn loại hàn E70xx, thép A36, bê tông 4000psi và cụm bu lông 1" F1554 Gr 55.
Để hoàn thiện thiết kế, chỉnh sửa thao tác BP1 như trong hình bên dưới.
Cũng kiểm tra chiều dày của các sườn tăng cứng trong WID1 theo hình bên dưới.
Kiểm tra tiêu chuẩn
Hãy chuyển sang tab Check và thực hiện phân tích. Phân tích trong IDEA StatiCa Member được tính toán theo ba bước sử dụng công nghệ CBFEM. Đầu tiên, phân tích MNA (phân tích phi tuyến vật liệu) để kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu, sau đó tính toán LBA (phân tích oằn tuyến tính) để khảo sát ổn định kết cấu và cuối cùng nhập các khuyết tật ban đầu vào các dạng oằn thích hợp và tính toán GMNIA (phân tích phi tuyến hình học và vật liệu).
Đầu tiên, đối với dự án phức tạp này, bạn cần tăng Số lần lặp phân tích lên 40 và Số lần lặp phân kỳ lên 15 trong Code setup (trên tab Check) để cung cấp đủ năng lực tính toán cho quá trình phân tích.
Sau đó chọn phân tích MNA và nhấn Calculate.
Kết quả phân tích MNA được hiển thị, và bạn có thể kiểm tra trạng thái của từng bộ phận kết cấu cũng như kết quả trong cửa sổ 3D, ví dụ như phân bố biến dạng trong phần kết cấu được phân tích.
Tiếp theo, chuyển sang phân tích LBA và lặp lại Calculation.
Bạn có thể đọc các hệ số dạng oằn trong tab và xem dạng oằn 1 đầu tiên được hiển thị trong khi bật hiển thị Uy để có cái nhìn tổng quan hơn về biến dạng.
Bạn có thể duyệt qua hình ảnh trực quan của các dạng oằn khác bằng cách chọn chúng trong tab, ví dụ dạng oằn 6.
Vì ít nhất một trong các hệ số dạng oằn nhỏ hơn 15, hãy chuyển sang GMNIA để thực hiện phân tích phi tuyến về ổn định kết cấu. Chọn dạng oằn nguy hiểm nhất hoặc tổ hợp các dạng oằn và nhập khuyết tật ban đầu của dầm nguy hiểm. Trong trường hợp này, chọn dạng oằn 1 đầu tiên là dạng nguy hiểm nhất. Chuyển sang tab GMNIA trong bảng bên phải và xác định khuyết tật là 1/4" (L/1000 = 18*12/1000 = 0,21", lấy 1/4"), nhập giá trị này làm Amplitude trong cột 1.
Sau đó, nhấp lại vào nút Calculate. Trong trường hợp này, quá trình phân tích có thể mất vài phút.
Giả sử rằng quá trình phân tích không hoàn thành, bạn có thể nhận thấy rằng tải trọng áp dụng trong GMNIA chưa đạt 100%, có nghĩa là dưới tải trọng đã cho, kết cấu mất ổn định HOẶC bạn muốn có hệ số oằn tối thiểu cao hơn - bạn cần gia cường khung.
Thao tác
Quay lại tab Design và trong menu cây, điều hướng đến Operations, nhấp chuột phải vào AM2, và thêm các sườn tăng cứng Transversal để gia cường góc khung chịu ứng suất lớn nhất và giảm hiệu ứng oằn.
Chỉnh sửa các thông số sườn tăng cứng để tạo ra một loạt các sườn tăng cứng bố trí đều đặn dọc theo cấu kiện.
Sau đó chỉnh sửa các thông số sườn tăng cứng và thêm một sườn tăng cứng ngang nữa vào cùng dầm AM2 và một sườn khác vào cột AM3 và đặt chúng ở vị trí đúng.
Sao chép thao tác STIFF T1 và đặt khoảng cách của một sườn tăng cứng đơn (thay đổi số lượng thành 1) thành 220".
Đối với AM2, chúng ta cũng có thể tính đến hiệu ứng tăng cứng của tấm mái bằng cách thêm thao tác liên kết giằng chống oằn xoắn ngang:
Chỉnh sửa các thông số để tính đến vị trí thực tế của (ví dụ) các xà gồ hoặc như trong trường hợp này là tấm sàn liên tục.
Chuyển sang AM3, tạo một thao tác gia cường mới và đặt các thuộc tính như trong hình sau.
Bây giờ quay lại tab Check và lặp lại quá trình tính toán theo ba bước - MNA, LBA, GMNIA. Khung đã thiết kế đã vượt qua các kiểm tra tiêu chuẩn về ổn định với các khuyết tật ban đầu được áp dụng, và bạn có thể duyệt qua các kết quả như phân bố biến dạng và biểu đồ nội lực.
Như bạn có thể thấy qua việc xem xét các kết quả mới, việc gia cường và liên kết giằng bổ sung có tác động lớn đến hệ số oằn, cho phép thiết kế bền hơn mà không cần tăng kích thước tiết diện. Trong tình huống như vậy, IDEA StatiCa Member là một ứng dụng tuyệt vời để thực hiện các nghiên cứu nâng cao một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Báo cáo
Cuối cùng, chuyển đến tab Report. IDEA StatiCa cung cấp báo cáo có thể tùy chỉnh hoàn toàn để in ra hoặc lưu ở định dạng có thể chỉnh sửa.
Chúc mừng, bạn đã thiết kế, tối ưu hóa và kiểm tra tiêu chuẩn một khung thép theo AISC.
Tìm hiểu cách sử dụng IDEA StatiCa hiệu quả với các khóa học e-learning tự học của chúng tôi
Bắt đầu học