Computer Aided Design & Drafting Lab - II

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    1/28

      S THY B M UNIVERSITY

    CHENNAI 119

    DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING

     

    B.E. VIII – SEMESTER

    COMPUTER AIDED DESIGN

    DRAFTING LAB -II

    LAB MANUAL

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    2/28

      COMPUTER AIDED DESIGN AND DRAFTlNG LAB ll 

    AutoCADD 

    lntroductjon to AutoCADD Commands 

    Exercises: 

    1. Foundation Reinforcement Detailing 

    2. Pile Foundation Reinforcement Detailing 

    3. Pile Cap Reinforcement Detailing 

    4. Longitudinal Section of  RCC Beam Reinforcement Detailing 

    5. Slab Reinforcement Detailing 

    6. Staircase Reinforcement Detailing 

    STAAD.Pro 

    Introduction to STAAD ‐ Pro. 

    STAAD ‐ Pre creation of  input files by using the Text Editor and Graphical  input Generator 

    STAAD ‐ Post Graphical Post processing,Viewing and Printing the output files 

    Exercises: 

    1. Analysis and Design of  Continues beam with fixed at both ends 

    2. Analysis and Design of  Continues beam with simply supported ends 

    3. Analysis and Design of  Continues beam with over hangings 4. Analysis and Design of  Propped cantilever beam with different materials 

    5. Analysis and Design of  Continuous beam with member moment 

    6. Analysis and Design of  Plane frames 

    a) Analysis and Design of  Portal Frame type I 

    b) Analysis and Design of,Portal Frame type. ll 

    C) Analysis and Design of  Portal Frame type lll 

    d) Analysis and Design of  Portal Frametype lV 

    e) Analysis and Design of  Portal Frame type V 

    7. Analysis and Design of  trusses. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    3/28

     

    INTRODUCTION TO AUTOCAD 

    INTRODUCTION: 

    AutoCAD is a drafting package for use in CAD. There are several drafting packages like Cad key, 

    DIAD, CADAM, Draftsman Delight etc. AutoCAD  is a one of   the popular CAD packages.  It  is a general 

    purpose  computer  aided  design(CAD)  and  drafting  software  package  for  desktop  computers  and 

    workstations. AutoCAD’s,  features are easy  to use pull down menus, dialog boxes and  icon menus  to 

    guide the construction process. Using a mouse, we can draw geometrical entities of  any complexity and 

    then Iayer, rotate, copy, mirror, fillet, chamter, move, stretch, scale, firm them. 

    AUTOCAD can be used to create a drawing using two modes, command mode and menu mode. 

    In command mode, the user has to type various commands on keyboard.  ‘The software responds with 

    appropriate prompts  to help  the user  to  input  the necessary  information.  In menu mode,  the user of  

    software is through a menu which located on the right side of  the screen or top of  the screen. The menu 

    can be selected using  the cursor control’ key on keyboard or mouse. The use of  mouse may be found 

    easy. Menu selections can be performed through icons. Icons enable quick selection of  menu. 

    BENEFITS 

    OF 

    CAD: 

    1. Improved engineering productivity. 

    2. Reduced engineering personal‘ requirement. 

    3. Drawing modifications are easier to make. 

    4. Improved accuracy of  design. 

    5. Better communication. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    4/28

    DRAW 

    COMMANDS: 

    1. LINE 

    Command; LINE 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    5/28

      Select object to trim: (select by mouse) 

    3. COPY: 

    Command: COPY 

    Select object: (select object to be copied by using mouse) 

    Base point/displacement/multiple: (pick any point in the object). Second 

    point of  displacement: (picka point where to be copied). 

    4. MOVE: 

    Command: MOVE {J i 

    Select object: (select object to be copied by using mouse) 

    Base point/displacement: (pick any point in the object) 

    Second point of  displacement: (pick a point where to be moved). 

    5. ERASE: 

    Command: ERASE 

    Select objects: Use any of  the object, selection method to select the 

    objects, AUTOCAD deletes the selected group of  entities from the screen. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    6/28

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    7/28

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    8/28

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    9/28

     

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    10/28

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    11/28

      INTRODUCTION 

    TO 

    STAADPRO 

    lNTRODUCTlON: 

    The STAAD.Pro Graphical user  interface  (GUl)  is normally used  to create all  input specifications 

    and  all  output  reports  and  displays.  These  structural modeling  and  analysis  input  specifications  are 

    stored  in  text  file with extension ”.STD”. The objective of   this  is  to  familiarize  the user with  the basic 

    principles involved  in the  implementation of  the various analysis/design facilities offered by the STAAD 

    engine. STAAD pro means Structural Analysis And Design Program. 

    INPUT GENERATION: 

    The GUI communicates with the STAAD analysis engine through the STD input file. That input file 

    is a text file consisting of  a series of  commands which are executed sequentially. The commands contain 

    either  instructions  or  data  pertaining  to  analysis  and  design.  The  STAAD  input  file  can  be  created 

    through a text editor or the GUl modeIing facility. 

    TYPES OF STRUCTURES: 

    A  structure  can be defined  as  an  assemblage of   elements.  STAAD  is  capable ofanalyzing and 

    designing structures consisting of   frames. Plate/shell and solid elements. Almost any type of  structure 

    can be analysed by STAAD. A Space structure which is a three dimensional framed structure with  loads 

    applied  in any plane  is the most general. A Plane structure  is bound by a global XY coordinate system 

    with  loads  in  the  same plane. A Truss  structure  consists of   truss members which  can have only axial 

    member  forces  and  no  bending  in  the members.  A  Floor  structure  is  a  two  or  three  dimensional 

    structure having no horizontal (global or Z) movement of  the structure (FX, FZ and MY are restrained at 

    every  joint). 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    12/28

    UNlT SYSTLEMS: 

    The user is allowed to  input data and request output  in almost all commonly used engineering 

    unit  systems  including MKS,  SI  and  FPS.  ln  input  file,  the  user may  change  units  as many  times  as 

    required. 

    STRUCTURE GEOMETRY: 

    A structure is an assembly of  individual components such as beams, columns, slabs, plates etc. In 

    STAAD, frame elements and plate elements may be used to model the structural components. Typically 

    modeling of  the structure geometry consists of  two steps. 

    a) ldentification and description ofjoints or nodes 

    b) Modeling  of  members  or  elements  through  specification  of   connectivity  between 

     joints. 

    COORDINATE SYSTEMS: 

    STAAD  uses  two  types  of   coordinate  system  to  define  the  structures  geometry  and  loading 

    patterns. The Global  codrdinate  systemis an arbitrary  coordinate  system  in  space which  is utilized  to 

    specify  the  over  all  geometry  and  loading  pattern  of   the  structure.  A  Local  coordinate  system  is 

    associated with each member and is utilizes in member end force output or local load specification. 

    a)  Conventional  Cartesian  coordinate  System:  This  coordinate  system  is  at  rectahgular 

    coordinate  system(X,Y,Z)  which  follows  the  orthogonal  right  hand  rule.  This  coordinate 

    system may be used to define the  joint location  and loading directions. 

    b)  Cylinidrical  codrdinate  system:  ln  this  coordinate  system,  the  X  and  Y  coordinates  ofthe 

    conventional  Cartesian  system  are  replaced  by  R  (radius)  and  ф (angle  in  degree).  The  Z 

    icoordinate  is  identical  to  Z  coordinate  of   the  Cartesian  system  and  its  positive  direction  is 

    determined by right hand rule. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    13/28

    c) Reverse 

    cylindrical 

    coordinate 

    system:  This  is  a  cylindrical  type  coordinate  system where  the R  ф

    plane corresponds to the X‐Z plane of  the Cartesian system. The right hand rule is followed to determine 

    the positive direction of  the Y axis. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    14/28

    MEMBER INCIDENCES SPECIFICATION: 

    This  setof   commands  is  used  to  specify  members  by  defining  connectivity  between   joints. 

    Repeat  and  Repeat  all  commands  are  available  to  facilitate  generation  of   repetitive  patterns.  The 

    member/element  incidences must  be  defined  such  that  the model  developed  represent  one  single 

    structure only, not two or more separate structures. STAAD is capable of   detecting multiple structures 

    automatically. 

    MEMBER PROPERTIES: 

    The following types of  member property specification are available in 

    STAAD. 

    a) Prismatic property specification 

    1. the following prismatic properties are required for analysis are AX  ‐ cross sectional area, IX  ‐

    Torsional constant, IY ‐moment of  inertia about Y axis and IZ ‐moment of  inertia about Z axis. 

    2. Standard steel shapes from "built in section library. A 

    3. User created steel tables. 

    4. Tapered sections. 

    5. Through assign command. 

    6. Curved specification. 

    b)  This  feature of   the program allows  the user  to  specify  section names of   standard  steel  shapes 

    manufactured in different countries. 

    c) The user can provide a customized steel table  with designated names and proper corresponding 

    properties. The program can the find member properties from those tables. Member selection may also 

    be performed with the program selected members from the provided tables only. 

    d) Properties of  tapered I sections and several types of  tapered tubes may be provided through the 

    member property specification. 

    e) If  one wishes to avoid the trouble of  defining a specific section name, but instead wants to leave it 

    to the program  to assign a section name by  itself,  the assign command  is available. The section  types 

    that may be assigned include Beam, Column, Channel, Angle and Double angle. 

    f) Member can be defined as being curved. Tapered sections are not permitted. The cross section 

    should be uniform throughout the length. 

    MEMBER RELEASE: 

    STAAD allows releases for‐both members and elements. One or both ends of  members can be 

    released. Members are assumed to be rigidly framed  into  joints  in accordance with the structural type 

    specified. When  this  full  rigidity  is  not  applicable,  individual  force  components  at  either  end  of   the 

    member  can  be  set  to  zero  with  member  release  statements.  By  specifying  release  components, 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    15/28

    individuat  degrees  of   freedom  are  removed  from  the  analysis.  Release  components  given  in  the 

    localcoordinate system for each member. The Partial moment release is also allowed. 

    TRUSS/TENSIONI/COMPRESSION: 

    lt is used only for members. For analyses which involve members that carry axial loads only, i.e., 

    truss member,  there  are  two methods  for  specifying  this  condition. When  all  the members  in  the 

    structure are  truss member  then  the  type of   structure  is declared as Truss and where as, when only 

    some  of   the  members  are  truss member.  The member  truss  command  can  be  used  where  those 

    members will be identified separately. 

    MEMBER OFFSET: 

    Some members of  a structure may not be concurrent with  the  incident  joint  thereby creating 

    offsets.  This offset distance  is  specified  in  terms of  global orlocal  coordinate  system  (i..e., X,Y, & Z  ‐

    distances from the incident  joint). 

    MATERIAL CONSTANTS: 

    The  material  constants  are Modulus  of   Elasticity  (E), Weight  density  (DEN),  Poisson’s  ratio 

    (POISS), Coefficient of  thermal expansion (ALPHA), Composite Damping Ratio and Beta angle (BETA) or 

    Coordinates for any reference point(REF). 

    SUPPORTS: 

    STAAD allows specifications of  supports that are parallel as well as inclined to global axes. 

    Support are specified as pinned, fixed or fixed with different releases (known as fixed but). A pinned 

    support has restraints against all translational movementgand none against rotational movement. ln 

    other words, a pinned support will have reactions for all forces but will resist no moments. A fixed 

    support has restraints against all directions of  movement. The restraints of  a fixed but support can be 

    released in any desired direction. Translational and rotational spring can also specify. 

    MASTER/SLAVE JOINTS: 

    The master/slave option  is provided  to  enable  the user  to model  rigid  links  in  the  structural 

    system. The facility can be used to model special structural element likea rigid floor diaphragm. Several 

    slave  joints maybe provided which will be assigned same displacements as the master  joint. The user is 

    also  allowed  the  flexibility  to  choose  the  specific  degrees  of   freedom  for  which  thedisplacement 

    constraints will be imposed on the slaved  joints. If  all degrees of  A freedom (FX, FY, FZ, MX, MY, and MZ) 

    are provided as constraints, the  joints will be assumed to be rigidly connected. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    16/28

    LOADS: 

    Loads in structure can be specified as  joint load, member load. STAAD can also generate the self  

    weight of  the structure and use it as uniformly distributed member loads in analysis. Any fraction of  this 

    self  weight can also be applied in any desired direction. 

    1.  Joint 

    load:  Joint  loads, both  forces and moments, may be applied  to any  free  joint of  a  structure. 

    These  loads  act  in  the  global  coordinate  system  of   the  structure.  Positive  forces  act  in  positive 

    coordinate direction. Any member of   loads may be applied on single  joint,  in which case the  loads will 

    be additive on 

    that  joint. 

    2. Member  load: Three  types of  member  loads may be applied directly  to a member of  a  structure. 

    These  loads  are  uniformly  distributed  loads,  concentrated  loads  and  linear  varying  loads 

    (trapezoidal).Uniform  loads act on  the full or partial  length of   the member. Concentrated  loads act at 

    any intermediate, specified point. Linearly varying loads over the full length or the member.Trapezoidal 

    linearly varying loads act over the full or partial length of  a member. Trapezoidal load are converted into 

    a uniform load and several concentrated loads. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    17/28

     

    3. Wind 

    load 

    generation: The STAAD wind load generator is capable of  calculating wind loads on  joints 

    of  a structure from user specified wind  intensities and exposure factors. Different wind intensities may 

    specified for height zones of  structure. Opening in the structure may be modeling exposure factors. An 

    exposure factor  is associated with each  joint of  the structure and  is defined asfraction of  the  influence 

    area on which the wind load acts. Built in algorithms automatically calculate the exposed area based on 

    the areas bounded by members, then calculates the wind loads from the intensity and exposure input 

    and distributes the loads as lateral  joint loads. 

    ANALYSIS FAClLlTlES: 

    The following perform analysis facilities are available in STAAD. 

    1. Stiffness analysis/Linear static analysis 

    2. Second order static analysis ‐ P delta analysis, non‐linear analysis, multi linear analysis and 

    member/spring tension/ compression only. 

    3. Dynamic analysis ‐ time history and response spectrum. 

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    18/28

    1. To determine the support reaction and moments at each supports for the given

    Continuous beam with over hangings ends

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    19/28

    2. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given Continuous beam with fixed at both ends.

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    20/28

    3. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given Continuous beam with Simply supported ends.

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    21/28

    4. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given propped cantilever beams with two different materials.

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    22/28

    5. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given Continuous beam with member moment.

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    23/28

    6. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given portal frame type I

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    24/28

    7. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given portal frame type I

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    25/28

    8. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given portal frame type I

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    26/28

    9. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given portal frame type I

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    27/28

    10. To determine the support reaction and moments at each supports for the

    given portal frame type I

  • 8/15/2019 Computer Aided Design & Drafting Lab - II

    28/28

    11. To determine the support reaction for the given Roof Truss. And also

    determine the tension and compression force of the the members