ค ู ่มือช่วยสอนโปรแกรม อ.คิเคียวยะ กิมจิซัง AFES 3.0 AUTOMATIC FOUNDATION ENGINEERING SYSTEM Advice
1 สารบัญ บทที่ 1 แนะนําโปรแกรมเอเฟส AFES ............................................................................................................................................................................. 2 บทที่ 2 แนวทางขั้นตอนการสร!างแบบจําลอง ............................................................................................................................................................. 19 บทที่ 3 การทํางานกับไฟล'งานโครงการ ......................................................................................................................................................................... 21 บทที่ 4 การตั้งค*าเริ่มต!นก*อนการใช!งาน ......................................................................................................................................................................... 25 บทที่ 5 การสร!างแบบจําลองโครงสร!างใหม* ................................................................................................................................................................. 35 บทที่ 6 การนําเข!าโครงสร!าง ................................................................................................................................................................................................. 36 บทที่ 7 การป2อนข!อมูลตําแหน*งฐานราก......................................................................................................................................................................... 41 บทที่ 8 การสร!างกลุ*มโมดูลฐานราก.................................................................................................................................................................................. 47 บทที่ 9 ออกแบบฐานรากเสาเข็ม 1 ต!น ........................................................................................................................................................................ 52 บทที่ 10 ออกแบบฐานรากเสาเข็ม 2 ต!น ..................................................................................................................................................................... 85 บทที่ 11 ออกแบบฐานรากเสาเข็ม 3 ต!น .................................................................................................................................................................. 101 บทที่ 12 ออกแบบฐานรากเสาเข็ม 4 ต!น .................................................................................................................................................................. 128 บทที่ 13 ออกแบบฐานรากรูปร*าง 8 เหลี่ยม .......................................................................................................................................................... 207 บทที่ 14 ออกแบบฐานรากร*วมบนเสาเข็ม .................................................................................................................................................................. 228 บทที่ 15 ออกแบบฐานรากชิดเขตแบบคานยึดรั้ง ................................................................................................................................................... 300 บทที่ 16 ออกแบบฐานรากบ*อลิฟท' ................................................................................................................................................................................. 327 บทที่ 17 ออกแบบฐานรากแพ MAT Foundation Design on Groun ................................................................................................. 352 บทที่ 18 การตั้งค*าการจัดพิมพ'รายการคํานวณฐานราก ................................................................................................................................... 434
2 บทที่ 1 แนะนําโปรแกรมเอเฟส AFES . AFES ( Automatic Foundation Engineering System ) เปRนโปรแกรมที่เหมาะสมในการออกแบบฐานรากได! หลากหลายประเภทของฐานราก เปRนโปรแกรมที่ช*วยลดระยะเวลาในการวิเคราะห'และออกแบบฐานราก แสดงการโต!ตอบ ด!วยแบบจําลอง 3 มิติ สามารถนําเข!าจากโปรแกรมวิเคราะห'และออกแบบได! อาทิเช*น Staad Pro , SAP 2000 , midas Gen , GT Strudl ,SDNF , STRAP, PDMS อีกทั้งยังแสดงรายคํานวณอย*างเปRนขั้นเปRนตอนและยังสามารถหา ปริมาณงาน คอนกรีตกําลัง คอนกรีตหยาบ เหล็กเสริมรับแรง พื้นที่ไม!แบบ ปริมาณดินขุด ดินบดอัด ดินทิ้ง จํานวน เสาเข็ม จํานวน Anchor bolts และอื่นๆ อีกจุดเด*นที่ดีเยี่ยมคือสามารถสร!างรายละเอียดแบบก*อสร!างจริงไปยังไฟล' Dwg. ซึ่งรวมเรียกว*าเปRนโปรแกรมที่ทํางานอย*างอัตโนมัติ ทั้งทําการวิเคราะห'และออกแบบ หาปริมาณงาน Bill of Material ( BOM ) และส*งไฟล'ปริมาณงานส*งออกไปยังโปรแกรม Excel ได!เปRนอย*างดีเยี่ยม สร!างไฟล'งานรายละเอียด แบบงานในรูปแบบ Dwg. ความสามารถของตัวโปรแกรออกแบบฐานรากได!หลากหลายประเภท อาทิเช*น ฐานรากเดี่ยว ( Isolate ) ทั้งฐานรากที่ วางบนดินและบนเสาเข็ม ฐานรากประเภทแปดเหลี่ยมรับหอกลั่นสูง ฐานรากประเภทรับเครื่องจักร Heat Exchanger ฐานรากรับถังขนาดใหญ* ฐานรากรับถังแกgสรูปทรงกลม ฐานรากร*วม ฐานรากแพร*วม ฐานรากรูปร*างไม*ปกติ เปRนต!น ดังรูปที่แสดงด!านล*างนี้
3
4 ตัวแปรพารามิเตอรของการออกแบบฐานราก เส นทางงานออกแบบฐานราก
5 กระบวนการทํางานออกแบบร วมกัน การใช งานหลายๆโปรแกรมสําหรับผลสําเร็จของหนึ่งงาน
6 ต องการเพิ่มผลผลิตในการทํางาน อัตโนมัติต องทําอย างไร
7 อัตโนมัติคืออะไร อัตโนมัติต องทําอย างไร
8 การทําให ง ายขึ้นของงานออกแบบฐานราก
9 โมดูลออกแบบฐานราก การทํางานร วมกับโปรแกรมต างๆ
10 หน าต างการใช งานมีความสะดวกกับผู ใช งาน กระบวนการออกแบบฐานราก
11 กระบวนการออกแบบฐานราก ประยุกตใช งานกับโครงการ
12 กําไรที่ได จากการออกแบบฐานรากอย างอัตโนมัติ กระบวนการออกแบบฐานราก
13 การลดเวลางานออกแบบฐานราก
14 การทํางานร วมกันระหว างโปรแกรม
15
16
17
18
19 บทที่ 2 แนวทางขั้นตอนการสร างแบบจําลอง 2.1 ขั้นตอนการสรางแแบบจําลอง ( Modeling Procedure Outline ) เปRนขั้นตอนการจัดการลําดับเริ่มต!นจากที่เราทําการกําหนดโครงการหรือการคัดลอกจากโครงการเดิมที่มีมาแล!วเพื่อใช!ใน การสร!างโครงการใหม* หลังจากที่เราทําการสร!างโครงการเสร็จแล!ว เราสามารถกลับและทําการแก!ไขข!อมูลที่เคยทําก*อน หน!ามาแล!วได!เสมอ หลังจากนั้นเราดําเนินการวิเคราะห'และออกแบบ กระบวนการวิเคราะห'และออกแบบของฐานรากในโปรแกรม AFES เปRนไปตามแผนภาพด!านล*างนี้
20 บันทึก : - ขั้นตอนการกําหนดและจัดแนวตําแหน*งเสาเข็มจะใช!ในกรณีที่เราทําการออกแบบฐานรากบนเสาเข็ม - ขั้นตอนการกําหนดข!อมูลอุปกรณ' Equipment Data เราต!องการเมื่อเราออกแบบฐานรากเปRนแบบฐาน Tank1 ( Ring wall Tank Fdn. ) - ขั้นตอนการกําหนดการใส* Anchor Spec.& Array ใช!ในกรณีที่มีบนแบบการก*อสร!าง Create New Project Setting Design Parameters Create Structure Input Geometry Create Grouping (Foundation Module) Create Tie-Girder Load Case & Comb. Auto Design Load Case & Comb. Anchor Spec. & Array Equipment Data Manual Design Feature (Size) Divide Strips Re-bar Size&Spacing Re-bar Size&Spacing Re-bar Size&Spacing Pile Spec. & Array Anchor Spec. & Array Equipment Data Output Output
21 บทที่ 3 การทํางานกับไฟลงานโครงการ ! 3.1 Creating New Project เปRนการการสร!างโครงการใหม*หรือเปoดโครงการเดิมที่มีอยู*ก*อนหน!านี้แล!วที่เราได!ทําการสร!างไว!นั่นเอง คลิก ไปที่ปุpม New/Open Project ทําการสร!างโครงการใหม*หรือเปoดโครงการที่เคยสร!างมาก*อนหน!านี้ จะปรากฏหน!าต*างขึ้นมาเพื่อให!เราทําการสร!างโครงการใหม*หรือทําการเปoดโครงการเดิมหรือเราไปคลิกที่เมนู File > New/Open Project
22 หน!าต*าง Project Dialog Window จะแสดงดังรูปข!างล*าง 1. ทําการเลือก New Project option 2. ทําการคลิกปุpม OK ทําการป2อนข!อมูลของโครงการใหม* Input of New Project Information ดังแสดงในรูปข!างล*าง
23 Project No. : TEST ACI-001 Project : ACI MKS MKS PROJECT Client : RHTC Site : THAILAND หลัง จากที่เราทําการป2อนข!อมูลโครงการดังรูปข!างบนแล!วคลิกปุpม OK ตําแหน*งสถานที่จัดเก็บไฟล'งานโครงการชื่อ TEST ACI-001 จะเกิดในไดเรกทอรีของโปรแกรม AFES ข!อมูลที่ทํา การป2อนจะทําการบันทึกอย*างอัตโนมัติในสถานที่จัดเก็บไฟล'ในโปรแกรม AFES “DataBase” และข!อมูลในเครื่องของเรา โดยทั่วไปจะอยู*ในไดเรกเทอรี C:\Program Files (x86)\GS_AFES\AFES 3.0\Data โครงการเดิมจะรวมอยู*ด!วยกับที่โปรแกรมที่คุณตั้งค*าใช!งาน คุณสามารถเปoดไฟล'งานตัวอย*างเพื่อดูข!อมูลการป2อนค*าและ ผลของการออกแบบฐานราก
24 Project Information ป2อนรายการที่กําหนดในโครงการ รายการเหล*านี้รวมถึงข!อมูลทั่วไป ( General data ) ข!อมูลลูกค!า (client data) และข!อมูลเกี่ยวกับงานโครงการ ข!อมูลทั่วไป รวมถึงเลขที่โครงการ (project No.) ชื่อโครงการ ( Project Name ), ชื่อลูกค!า ( Client Name ), สถานที่ก*อสร!างโครงการ ( Site Name ) อื่นๆเพิ่มเติม ข!อมูลของลูกค!ารวมถึงชื่อของผู!จัดการลูกค!าอีเมล หมายเลขโทรศัพท'และโทรสาร ที่อยู* ข!อมูลงานรวมถึงวิศวกรที่ได!รับมอบหมาย ผู!บังคับบัญชาระยะเวลาของโครงการโครงการ อัตราค*าจ!างในการ ทํางานในกระบวนการออกแบบนี้ บันทึก : หมายเลขโครงการ ( Project Number ) และชื่อโครงสร(าง ( Structure Name ) ที่ทําการป.อนเข(าไปใน ข(อมูลของโครงการจะปรากฎบนส4วนหัวรายการ
25 บทที่ 4 การตั้งค าเริ่มต นก อนการใช งาน "!#! 4.1 การตั้งค5าค5าคงที่ Setting Constants การกําหนดค5าเริ่มตนใหเราไปที่ เมนู Design Parameter > Setting Constant Data การกําหนดค5าเริ่ม Design Code / Unit System / Horizontal Force Codes กําหนดค*าการออกแบบ Design Code : American Concrete Institute ( ACI 318 : Metric ) Applied Wind Load : American Society of Civil Engineer (ASCE 7-05 ) Applied Seismic Load : American Society of Civil Engineer (ASCE 7-05 ) ทําการกดปุpม Save เพื่อบันทึกในการใช!งาน เราจะได!ค*าการกําหนดออกแบบ Design Code ดังรูปข!างล*างนี้
26 Design Code, Unit System and Horizontal Force Codes 4.1.1 ปุJมคําสั่ง Command : ในกรณีที่เราต!องการบันทึกค*าคงที่การออกแบบสําหรับการใช!งานล*าสุด ผู!ใช!งานสามารถนําส*งข!อมูล ออกไปใช!งานได!ไปยังรูปแบบไฟล'นามสกุล .txt โดยการคลิกที่ปุpมนี้ : การนําค*าการออกแบบที่เราได!ทําการสร!างไว!ก*อนหน!า โดยการคลิกที่ปุpม Import แล!วทําการเลือกไฟล' ที่เราต!องการนําเข!ามาและทําการคลิกปุpม OPEN หลังจากนั้นทําการเลือกปุpม YES นําเข!าข!อมูลในโปรแกรม : เพื่อทําการเปลี่ยนไปใช!งานค*าเริ่มต!นที่เคยตั้งค*า Design Code และ Input Unit : การเลือกและป2อนค*าที่เหมาะสมในช*องแสดงป2อนค*าและทําการคลิกปุpม Save : ยกเลิกที่เราทําการป2อนค*า : ปoดหน!าต*างการตั้งค*าค*าที่.
27 4.1.2 Safety Factor for Stability ค*าตัวประกอบความปลอดทั่วไปที่ต!องการ ภายใต!การพิจารณาสําหรับภาระการบรรทุกการใช!งานและความเสถียรภาพ การพลิกคว่ํา (Overturning Moment) แรงต!านทานการลื่นไถล (Sliding Force) และแรงต!านทานการลอยตัว (Uplift Force) ค*าตัวประกอบแรงเสียดทานที่ใช!สําหรับต!านแรงการลื่นไถล คุณสามารถทําการป2อนค*าตัวประกอบในช*องที่เติม ค*าและรายละเอียด หลังจากที่ทําการป2อนข!อมูลที่ต!องการแล!ว ทําการคลิกปุpม Save เพื่อทําการบันทึกข!อมูล
28 4.1.3 ความสามารถรับแรงแบกทานของดิน Bearing Capacity of Soil เปRนการตั้งค*าพารามิเตอร'ของดิน ทําการคลิกที่แถบ Bearing Capacity of Soil ในกล*องหน!าต*าง setting of Constant ทําการป2อนค*าที่เหมาะสมในช*องที่แสดง Soil bearing capacity, water level, frost depth , มุมแรงเสียด ทานภานใน (internal friction angle) ค*าตัวเลขมากสุดสําหรับของ of soil bearing capacity คือ 100 ค*าที่ยอมให! ได!ที่เพิ่มขึ้นของดินความสามารถใน short terms loads จะพิจารณาโดยยอมให!เพิ่มได!ของดิน ให!เราเลือกโดยการคลิก ปุpม Yes or No to เพื่อพิจารณาในการยกลอยตัวและแรงดันแบบพาสซิฟ Buoyancy and Passive Soil Pressure เลือกระหว*าง Gross หรือ Net ที่บริเวณแรงดันดินใต!ฐานรากควรพิจารณาให!ในรูปแบบดังแสดงด!านล*าง Gross soil pressure คือแรงดันดินทั้งหมดที่เกิดจากหน*วยแรงของตัวโครงสร!างที่ลงสู*ตอม*อ ( q net : net pressure ) + หน*วยแรงจากการดินถมทับฐานราก ( q surcharge : soil above footing ) + หน่วยแรงของคอนกรีตฐานราก ( q footing : concrete footing thickness ) สามารถแสดงสูตรดังข!างล*าง ℎ หรือ สามารถเขียนสมการได!อีกแบบคือ ℎ เราสามารถหาพื้นที่ฐานรากที่ต!องการได!โดยใช!สูตรความสัมพันธ'
29 The following tables have information on maximum allowable bearing capacity of soil usually and widelyaccepted by books and references. The unit is presented in ton/m^2.
30 4.1.4 Capacity of Pile In the design of pile foundation, the user can make AFES recognize types of piles and their material and structural characteristics on the Capacity of Pile tab. Piles are offered in AFES in seven types that driven pipe, pc, phc piles, cast in place piles, and prebored pipe, pc and phc piles. The sectional shapes of piles supported by AFES are square and circle.Choose or enter appropriate values in the field displayed: pile type, pile diameter, pile thickness, pile length, allowable capacity, elastic modulus and pile area. Allowable increase of pile in capacities due to short term loads will be considered in the Allowable increase of pile panel. ทําการเพิ่มชนิดเสาเข็มขึ้นมาใชใหม5
31 Allowable Bearing Capacity of Pile Foundation Pile Shape /Diameter or Dimensoin/ Thickness/Length Allowable Capacity Elastic Module /Pile Area ทําการบันทึกค5าชนิดเสาเข็มที่เพิ่มเขามา ทําการบันทึกค5าชนิดเสาเข็ม
32 4.1.5 Material and unit weight Material and Unit Weight Material :วัสดุใชในการออกแบบ Compressive Strength of Concrete (fck) = 240.00 kg/cm2 Lean Concrete (fck) = 135 kg/cm2 Reinforcements :เสริมเหล็ก เหล็กเสนขอออย (Deformed bar)
33 Select Using Bar Type : เลือก (D) (TIS 2527) Yield Strength of Reinforcement : ความต!านแรงดึงที่จุดครากของเหล็กเสริม D9 ~ D16 (fy3) = 4,000 kg/cm2 D19 ~ (fy4) = 4,000 kg/cm2 Modulus of Elasticity : โมดูลัสความยืดหยุ*นของเหล็กและโมดูลัสความยืดหยุ*นของคอนกรีต Steel Modulus of Elasticity = 2,040,000 kg/cm2 Concrete Modulus of Elasticity = 234,211 kg/cm2 Ec 4270 " W$.&√fc′ โดยที่ W=2.323 tonf./m3 Unit Weight : หน*วยน้ําหนักของวัสดุ Reinforcements Concrete (Rc) = 2.4 tonf/m3 Soil (Rs) = 1.8 tonf/m3 Soil below ground water (sub) = 1.8 tonf/m3
34 กดปุpม Save เพื่อทําการบันทึกค*าการออกแบบ
35 บทที่ 5 การสร างแบบจําลองโครงสร างใหม "# # $ Creating a New Structure
36 บทที่ 6 การนําเข าโครงสร าง %& Importing Structure 6.1 Main Functions Importing Structure command is used to import existing structure in AFES. You can import single structure or multi-structure. This feature offers two options namely Multiple structure (Auto-generate structure name) and Single structure. 6.2 Command buttons. Click on the File menu from top then select Import. Choose Multiple structure to import more than one structure from a project or Single structure to import only one structure. a) Multiple structure (Auto-generate structure name) From various structure lists, you can choose only needed structure or select all structure to import. 1. Select Multiple structure (Auto-generate structure name). 2. Access the directory of the file to import.
37 3. Choose a file by pressing “CTRL” key then a click by your mouse or “CTRL and A” key to select all. 4. Click “Open” button to initiate import process.
38 Please wait until import processing is completed.
39 b) Single structure From various structure lists, select single structure to import. 1. Select Multiple structure (Auto-generate structure name). A warning message shall appear as shown. 2. Click “Yes” button. 3. Access the directory of the file to import. 4. Choose a file by a click of your mouse from the selection list. 5. Click “Open” button.
40 A Geometry window will appear as shown. Note: If there is no existing structure, you may not enter offset values. 6. Enter values for Offset X and Offset Y. 7. Click “Save” button.
41 บทที่ 7 การป7อนข อมูลตําแหน งฐานราก % '&ִ ## Input Geometry Data 7.1 Main Functions The Geometry command is used to define the number of nodes and its coordinates for supports. It can be defined manually through the “Add” command or by array arrangement through the “Wizard (New)” command. Those nodes are then employed to be the piers or pedestals.It also contains the Import command which is used in importing models from other programs such as Staad (OpenStaad), Staad (Analysis output file), GT Strudl, SDNF, SAP200 V10, STRAP V12 and MIDAS/Gen V7.The Geometry window can be entered and edited by the “Geometric Data” button from top toolbar icon. Click on the icon called “Geometry Data” in the top toolbar Menu. The “Geometry Data” dialog box will be opened.
42 The footing origin is at the lower left corner of the footing. You can use following various methods to do footing geometry input. 7.2 Command Button You can use following various methods to do footing geometry input and modify. 1) Add button This command allows us to add nodes and define its coordinates manually by inputting values in the boxes provided for. a) Click the Add button to add a node. b) Enter values for the X, Y and Z coordinates. Z is considered as the radial or vertical axis. 2) Wizard (New) button
43 As discussed earlier, this command enables us to define nodes and its coordinates as Rectangular or Circular Array arrangements. This is very useful for foundations with regular layouts of piers. a) Click the Wizard (New) button to access the node arrangement form. b) Start Node no. Enter value for the box provided. It will serve as the starting number for nodes. If some nodes had been defined, the next number available will automatically appear in the box. c) Start X The X coordinates for the starting node. d) Start Y The Y coordinates for the starting node. e) Select between Rectangular Array and Circular Array. - For Rectangular Array: - ft The ft is the unit of measurement used. When using other units, it may appear differently such as mm, etc. The purpose of this column is to specify the distance between nodes either for X or Y directions accordingly.
44 - EA The EA column lists the number of nodes for each direction. - For Circular Array: - Number The Number is the number of nodes for a circular array arrangement. - Circle Diameter The Circle Diameter is the diameter of the circular array. - Start Angle The Start Angle is the angle of the first node from the positive Y axis in clockwise direction. 3) Add button The Add button for this feature enables to add other nodes. Note that you can define many Rectangular or Circular Array node arrangements by just repeating the procedure as discussed above. 4) Delete button This command enables us to delete nodes. Pick nodes by dragging your mouse in the node list then click this button. 5) Import button This command enables us to import models from other programs as mentioned earlier. a) Click the Import button to access the command instructions in importing structures. b) Select from the program list that can be found in the right side of the Import button.
45 c) Find the directory where the model is saved then select the file. d) Click Open button. A window will appear as shown below. e) Choose between Replace Geometry Data and Update Load Case/Combination without Geometry Data. - For Replace Geometry Data: The Geometry data of your present AFES model shall be overwrote by the new structure. However, you can choose if the load case and combinations shall also be replaced by the Load Case/Combination import from calculation result command. - Load Case/Combination import from calculation result Put a check mark by a right click on your mouse on the small square box at the left side of Load Case/Combination import from calculation result button to import the load cases and load combinations from the calculation results of the structure. Uncheck the box if you don’t want to import. - Apply Foundation type Select from the dropdown selection lists the foundation type you want to apply to your footings. The selected type shall be applied to all foundations in the imported structure. - For Update Load Case/Combination without Geometry Data: By selecting this option, only the load cases and load combinations shall be imported. - Start X Coordinate
46 The X coordinates for the first node - Start Y Coordinate The Y coordinates for the first node. - OK button The OK button enables us to save the imported structure to the present model 6) Save button This command enables to save all the input data completed in the Geometry Data form. 7) Close button This command enables us to exit from this feature.
47 บทที่ 8 การสร างกลุ มโมดูลฐานราก "# ' )# !* Create Grouping (Foundation Modules) 8.1 Main Functions The Assign Foundation Grouping command is used for assigning group for models with multifoundations. This is very important because it eliminates repetitions of commands. Foundations with the same load combinations are recommended to join in one group. Foundations with different group names do not necessarily mean they have also different settings. The data defined in the Setting of Constants command remains common as long as they belong to the same model. Only some features are different for each group such as the load cases and load combinations. The available foundation types are as follows; The Structure Group window can be accessed by the Assign Foundation Grouping button.
48 8.2 Assigned Nodes You can set the designations for the groups provided in this function. 1) Merge two groups with You can merge two groups with this command. Note that only two groups can be combined at a time.If you want to combine more than two groups, it can be done by joining two groups first then combine again with another one group. a) Click on the arrow at the right side of the Merge two groups with message. he remaining groups will appear. b) Choose from the selections you want to combine with the active foundation group. A warning message will appear for confirmation.