STAAD PRo Slab Design

(1)

6

Slab Design

ในบทนี้จะกลาวถึงการออกแบบพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กแบบตางๆ ดังแสดงในรูปขางลางจะ

มีทั้งพื้นสองทาง

(S2, S4)

พื้นทางเดียว

(S1)

และพื้นยื่นที่ไมมีคานโดยรอบ

(S3)

นอกจากนั้นจะออกแบบคาน

B1

ซึ่งรับทั้งแรงเฉือน โมเมนตดัด และโมเมนตบิด

3 m

2 m

4 m

1.5 m

5 m

1 m

2 m

1 m

B1

S4

S2

S1

S3

3 m

2 m

4 m

1.5 m

5 m

1 m

2 m

1 m

B1

S4

S2

S1

S3

การโมเดลพื้นสามารถทําไดงายโดยใช

Plate Element

ซึ่งจะมีใหเลือกทั้งแบบสี่เหลี่ยม

(Quad Plate)

และสามเหลี่ยม

(Triangular Plate)

แตถาแผนพื้นมีความซับซอน

มากกวานี้เชนเปนแผนโคงหรือมีชองเปดก็ตองกําหนดเปน

Surface

กอนแลวมาแตกเปน

Plate

อีกทีซึ่งจะกลาวถึงในบทตอไป

เริ่มสรางโมเดลใหม เลือกแบบ

Floor

ตั้งชื่อวา

SlabDSGN

ใชหนวยความยาวเปน

Meter

และหนวยแรงเปน

Kilogram

คลิกปุม

ในหนาตางตอมาเลือก

Add

Beam

คลิกปุม

Finish

(2)

เปลี่ยนมุมมองเปน

View From +Y

ในหนาตาง

Snap Node/Beam

คลิกเลือก

ระนาบ

X-Z

คลิกปุม

Snap Node/Beam

ปรับเสนกริดแลวเริ่มวาดผังคานดังในรูป

ขางลาง

คลิกไอคอน

Snap Node / Quad Plates

บนทูลบารดานบน

ปรับมุมมองและเสนกริดใหเหมือนตอนวาดคาน คลิกปุม

Snap Node/Plate

วาดแผน

พื้นโดยคลิกเรียงตามโหนดวนตามเข็มหรือทวนเข็มเหมือนกันทุกแผน

คลิกเมาทขวาบนพื้นที่วาง เลือกรายการ

Structure Diagrams

สั่ง

Fill Plates

จะได

(3)

เปลี่ยนหนวยความยาวเปน

Centimeter

ไปที่หนา

General | Property

เพื่อสรางหนาตัดคาน คลิกปุม

Define…

เลือกรายการ

Rectangle

ใสหนาตัดคาน

ลึก

YD = 40 cm

กวาง

ZD = 20 cm

วัสดุใชเปน

Concrete

คลิกปุม

Add

แลวตามดวย

Close

จากนั้นกําหนดใหแกคานทุกตัวโดย

Assign To

View

คลิกปุม

Thickness…

ใสคาความหนาพื้น

12 cm

คลิกปุม

Add

ตามดวย

Close

กําหนดใหทุกพื้นโดยใช

Assign To View

(4)

ไปที่หนา

General | Support

กําหนดจุดรองรับแบบ

Pinned

ใหแกโหนดที่เปนเสา

รองรับทั้งสี่ดังในรูปขางลาง

เปลี่ยนหนวยความยาวเปน

Meter

ไปที่หนา

General | Load

เลือกรายการ

Load Cases Details

คลิกปุม

Add…

สราง

LOAD 1

: Dead Load

และ

LOAD 2 : Live Load

เลือกรายการ

LOAD 1

ใสคาเปน

Selfweight Y -1

ใน

LOAD 2

เลือกรายการ

Plate Loads | Pressure on Full Plate

ใสคา

-200

kg/m2

ทิศทาง

GY

คลิกปุม

Add

ตามดวย

Close

กําหนดน้ําหนักบรรทุกใหแผนพื้นทุกแผน

(5)

สราง

Load Combination 3 : 1.4DL + 1.7LL

ไปหนา

Analysis/Print | Analysis

เลือก

Print Option = No Print

คลิกปุม

Add

ตามดวย

Close

เลือกเมนู

Analyze | Run Analysis…

คลิกปุม

Run Analysis

ถารันผาน เลือก

Stay in Modeling Mode

คลิกปุม

Done

เลือกเมนู

Commands | Loading | Load List…

เลือก

Load Case 3

ไปหนา

Design | Concrete

เลือก

Current Code : ACI

เปลี่ยนหนวยความยาวเปน

Centimeter

คลิกปุม

Define Parameters…

กําหนดตัว

แปรตางๆดังนี้

- CLB

=

2 cm

- CLT

=

2 cm

- FC

=

240 kg/cm2

- FYMAIN

=

4000 kg/cm2

- MAXMAIN =

16 mm

- MINMAIN =

10 mm

- TRACK = 1

(6)

กําหนดใหทั้งหมดโดยใช

Assign To View

-

คลิกปุม

Commands…

เลือก

DESIGN BEAM

และ

DESIGN SLAB

กําหนดใหกับคานและแผนพื้นที่ตองการออกแบบ ตามในรูปขางลางไดแก คาน

หมายเลข

10 และพื้นหมายเลข

12, 13

และ

15 คําสั่งในไฟลคําสั่งที่ถูกสรางขึ้นมาคือ

START CONCRETE DESIGN

CODE ACI

UNIT CM KG

CLB 2 ALL

CLT 2 ALL

FC 240 ALL

FYMAIN 4000 ALL

MAXMAIN 16 ALL

MINMAIN 10 ALL

TRACK 1 ALL

DESIGN BEAM 10

DESIGN ELEMENT 12 13 15

END CONCRETE DESIGN

เลือกเมนู

Analyze | Run Analysis…

คลิกปุม

Run Analysis

เมื่อรันการคํานวณผาน เปดดูผลการออกแบบในไฟลแสดงผล

=====================================================================

BEAM NO. 10 DESIGN RESULTS - FLEXURE PER CODE ACI 318-02

LEN - 3000. MM FY - 392. FC - 24. MPA, SIZE - 200. X 400. MMS

LEVEL HEIGHT BAR INFO FROM TO ANCHOR (MM) (MM) (MM) STA END _____________________________________________________________________

1 39. 3 - 12MM 0. 2012. YES NO

(7)

|---| | CRITICAL POS MOMENT= 15.63 KN-MET AT 0.MM, LOAD 3| | REQD STEEL= 254.MM2, ROW=0.0035, ROWMX=0.0197 ROWMN=0.0035 | | MAX/MIN/ACTUAL BAR SPACING= 320./ 37./ 43. MMS | | REQD. DEVELOPMENT LENGTH = 487. MMS | |---|

Cracked Moment of Inertia Iz at above location = 26602.4 cm^4

2 361. 3 - 12MM 1419. 3000. NO YES |---| | CRITICAL NEG MOMENT= 15.69 KN-MET AT 3000.MM, LOAD 3| | REQD STEEL= 254.MM2, ROW=0.0035, ROWMX=0.0197 ROWMN=0.0035 | | MAX/MIN/ACTUAL BAR SPACING= 320./ 37./ 43. MMS | | REQD. DEVELOPMENT LENGTH = 487. MMS | |---|

Cracked Moment of Inertia Iz at above location = 26602.4 cm^4

B E A M N O. 10 D E S I G N R E S U L T S - SHEAR

AT START SUPPORT - Vu= 7.42 KNS Vc= 58.17 KNS Vs= 0.00 KNS Tu= 5.73 KN-MET Tc= 1.6 KN-MET Ts= 7.6 KN-MET LOAD 3 STIRRUPS ARE REQUIRED FOR TORSION.

REINFORCEMENT FOR SHEAR IS PER CL.11.5.5.1.

PROVIDE 12 MM 2-LEGGED STIRRUPS AT 121. MM C/C FOR 1145. MM

ADDITIONAL LONGITUDINAL STEEL REQD. FOR TORSIONAL RESISTANCE = 2.49 SQ.CM.

AT END SUPPORT - Vu= 13.46 KNS Vc= 59.30 KNS Vs= 0.00 KNS Tu= 5.73 KN-MET Tc= 1.6 KN-MET Ts= 7.6 KN-MET LOAD 3 STIRRUPS ARE REQUIRED FOR TORSION.

REINFORCEMENT FOR SHEAR IS PER CL.11.5.5.1.

PROVIDE 12 MM 2-LEGGED STIRRUPS AT 121. MM C/C FOR 1145. MM

ADDITIONAL LONGITUDINAL STEEL REQD. FOR TORSIONAL RESISTANCE = 2.49 SQ.CM.

___ 9J____________________ 3000X 200X 400_____________________ 4J____ | | | ========================================|| | 3No12 H 361.1419.TO 3000 | | 11*12c/c121 | | | | 11*12c/c121 | | 3No12 H 39. 0.TO 2012 | | | | | ||================================================= | | | |___________________________________________________________________________| _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | ooo | | ooo | | ooo | | ooo | | | | | | | | 3#12 | | 3#12 | | 3#12 | | 3#12 | | | | | | | | | | | | | | | | 3#12 | | 3#12 | | 3#12 | | 3#12 | | 3#12 | | | | | | ooo | | ooo | | ooo | | ooo | | ooo | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |_______| |_______| |_______| |_______| |_______| |_______| |_______|

********************END OF BEAM DESIGN**************************

ELEMENT DESIGN SUMMARY ---

ELEMENT LONG. REINF MOM-X /LOAD TRANS. REINF MOM-Y /LOAD (SQ.MM/MM) (KN-MM/MM) (SQ.MM/MM) (KN-MM/MM)

12 TOP : Longitudinal direction - Only minimum steel required. 12 BOTT: Longitudinal direction - Only minimum steel required. 12 TOP : Transverse direction - Only minimum steel required. 12 BOTT: Transverse direction - Only minimum steel required.

12 TOP : 0.240 1.57 / 3 0.240 1.28 / 3 BOTT: 0.240 0.00 / 0 0.240 0.00 / 0

13 TOP : 0.240 0.16 / 3 0.240 0.70 / 3 BOTT: 0.240 0.00 / 0 0.240 0.00 / 0

15 TOP : Longitudinal direction - Only minimum steel required.

(8)

15 BOTT: Longitudinal direction - Only minimum steel required. 15 TOP : Transverse direction - Only minimum steel required. 15 BOTT: Transverse direction - Only minimum steel required.

15 TOP : 0.240 1.81 / 3 0.240 0.75 / 3 BOTT: 0.240 0.00 / 0 0.240 0.00 / 0

***************************END OF ELEMENT DESIGN***************************

จากผลการออกแบบแผนพื้นแตละแผนจะเห็นวาเปนการคํานวณออกแบบที่ตําแหนง

เดียว โดยใชคา

MX

และ

MY

ที่จุดศูนยกลางของแผนดังในรูปขางลาง

ดังนั้นเพื่อใหไดตําแหนงที่เหมาะสมในการคํานวณออกแบบจึงตองแบงแผนพื้นออกเปน

พื้นยอย ยิ่งละเอียดก็ยิ่งดีแตอาจทําใหการคํานวณชาลง ในที่นี้เราจะลองแบงออกเปน

แผนละ

0.50 เมตรดู

กลับมาในโหมด

Modelling

ใช

Plate Cursor

เลือกแผนที่ตองการจะแบง ให

เลือกแผนตรงกลางดังในรูปขางลาง

เลือกเมนู

Geometry | Generate Plate Mesh

เลือก

Quadrilateral Meshing

ในหนาตางถัดมาจะใหเรากําหนดตัวแปรในการแบง โดยดานยาว

5 เมตรเราจะแบงเปน

10 สวน ดานกวาง

4 เมตรจะแบงเปน

8 สวน ดังในรูปขางลาง

(9)

เลือกเมนู

Analyze | Run Analysis…

คลิกปุม

Run Analysis

เขาสูโหมด

Post Processing

ไปหนา

Plate | Contour

จะเห็นวาการแสดงเสนชั้น

ความสูงหนวยแรงจะดูละเอียดขึ้น ชวยใหเราเลือกแผนที่เราตองการออกแบบ

กลับไปโหมด

Modelling

หนา

Design | Concrete

เพื่อกําหนดแผนพื้นที่จะทําการ

ออกแบบใหม

ในหนาตาง

Concrete Design

ลบรายการ

DESIGN BEAM

ออก

ลบรายการ

DESIGN ELEMENT

แลวสรางใหมโดยเลือกแผนที่ตองการออกแบบดัง

แสดงในรูปขางลาง

(10)

นอกจากนั้นลองเปลี่ยนพารามิเตอร

FYMAIN Æ 2400 kg/cm2

เลือกเมนู

Analyze | Run Analysis…

คลิกปุม

Run Analysis

เมื่อรันผานผลการออกแบบพื้นในไฟลแสดงผลจะเปนดังนี้

ELEMENT DESIGN SUMMARY ---

ELEMENT LONG. REINF MOM-X /LOAD TRANS. REINF MOM-Y /LOAD (SQ.MM/MM) (KN-MM/MM) (SQ.MM/MM) (KN-MM/MM)

77 TOP : Longitudinal direction - Only minimum steel required. 77 TOP : Transverse direction - Only minimum steel required.

77 TOP : 0.240 0.00 / 0 0.240 0.00 / 0 BOTT: 0.314 6.11 / 3 0.304 5.10 / 3

83 TOP : 0.240 0.00 / 0 0.240 0.00 / 0 BOTT: 0.240 0.94 / 3 0.240 3.30 / 3

***************************END OF ELEMENT DESIGN***************************

ในโหมด

Post Processing

ไปหนา

Plate | Contour

เลือก

Stress type: Max

Absolute

จะไดตามในรูปขางลาง

Plate | Results Along Line Page

นอกจากการใช

contour

ในการแสดงหนวยแรงในแผนพื้นแลว ยังสามารถดูไดตามแนว

เสนที่เรากําหนดใหตัดผานแผนพื้นได

ในโหมด

Post Processing

ไปหนา

Plate | Results Along Line

พิจารณาหนาตาง

ที่แสดงทางดานขวาลางของหนาจอ

(11)

Define Lines :

กําหนดแนวเสนที่จะตัดผานโครงสรางซึ่งมีไดหลายเสน คลิกปุม

Cut

by a line

สังเกตุเคอรเซอรจะเปลี่ยนเปนเครื่องหมาย

+

ใหคลิกสองจุดปลายเสนที่

ตองการตัดผาน ลองขยับเมาทดูจะมีเสนตั้งฉากออกมาจากเสนที่วาด ใหคลิกอีกครั้งเพื่อ

กําหนดทิศแกนบวก

Y

ในระบบแกน

local

เสร็จแลวคลิกปุม

End Draw

ในตัวอยาง

นี้เราจะลองลากเสนตัดผานกลางแผนพื้นดังในรูปขางลาง เพราะดูจาก

contour

แลว

หนวยแรงมีคาสูง

ในหนาตาง

Results along line

เลือก

Stress type = MLX

และความถี่ในการแบง

Max No Div = 20

เสร็จแลวคลิกปุม

Update

หนาตางแสดงหนวยแรงตามแนวเสน

จะแสดงขึ้นมา

(12)

STAAD PRo Slab Design

6

Slab Design

ในบทนี้จะกลาวถึงการออกแบบพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กแบบตางๆ ดังแสดงในรูปขางลางจะ

มีทั้งพื้นสองทาง

(S2, S4)

พื้นทางเดียว

(S1)

และพื้นยื่นที่ไมมีคานโดยรอบ

(S3)

นอกจากนั้นจะออกแบบคาน

B1

ซึ่งรับทั้งแรงเฉือน โมเมนตดัด และโมเมนตบิด

3 m

2 m

4 m

1.5 m

5 m

1 m

1 m

2 m

1 m

B1

S4

S2

S1

S3

3 m

2 m

4 m

1.5 m

5 m

1 m

1 m

2 m

1 m

B1

S4

S2

S1

S3

การโมเดลพื้นสามารถทําไดงายโดยใช

Plate Element

ซึ่งจะมีใหเลือกทั้งแบบสี่เหลี่ยม

(Quad Plate)

และสามเหลี่ยม

(Triangular Plate)

แตถาแผนพื้นมีความซับซอน

มากกวานี้เชนเปนแผนโคงหรือมีชองเปดก็ตองกําหนดเปน

Surface

กอนแลวมาแตกเปน

Plate

อีกทีซึ่งจะกลาวถึงในบทตอไป

เริ่มสรางโมเดลใหม เลือกแบบ

Floor

ตั้งชื่อวา

SlabDSGN

ใชหนวยความยาวเปน

Meter

และหนวยแรงเปน

Kilogram

คลิกปุม

Next

ในหนาตางตอมาเลือก

Add

Beam

คลิกปุม

Finish



เปลี่ยนมุมมองเปน

View From +Y

ในหนาตาง

Snap Node/Beam

คลิกเลือก

ระนาบ

X-Z

คลิกปุม

Snap Node/Beam

ปรับเสนกริดแลวเริ่มวาดผังคานดังในรูป

ขางลาง