ỨNG DỤNG ETABS TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG pot

KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN NG DNG ETABS TRONG TÍNH TOÁN THIT K NHÀ CAO TNG Extended 3D Analysis of Building Systems Version 8.5.0 KS. GV. Trn anh Bình. BM: Tin Hc Xây Dng Trng i Hc Xây Dng Hà Ni Cp nht th 7 ngày 07/0707 LI NÓI U ̇ Li cm n - Tôi xin chân thành cm n ti b môn Tin Hc Xây Dng, xí nghip kt cu công ty t vn xây dng CDC, mt s bn sinh viên đã giúp đ tôi hoàn thin tp tài liu này. ̇ Mc đích : - Cung cp nhng kin thc nâng cao v Etabs. - Sách ch là tài liu tham kho, tác gi không chu trách nhim v ni dung trong sách ! - Các k nng cn bn s đc đ cp đn trong tng ví d. ̇ i tng : - Tài liu tham kho cho sinh viên, các k s đã bit s dng phn mm Sap2000. ̇ Gii hn - Tài liu gii hn trong vic gii các bài toán trong gii hn đàn hi tuyn tính (Linear). (Lý thuyt đàn hi tuyn tính đc xây dng trên c s gi thit bin dng nh, lý thuyt đàn hi phi tuyn da trên gi thuyt bin dng ln). - Các v d và lý thuyt tính toán cung cp cho phiên bn Etabs 8.54. ̇ Tài liu tham kho - Phng pháp s trong c hc kt cu (Gs. Pts. Nguyn Mnh Yên). 1 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN - Tính kt cu theo phng pháp phn t hu hn (GS. TSKH. Võ Nh Cu). - Manual Etabs (CSI). - Three – Dimensional Static and Dynamic Analysis of Structures (Edward L.Winlson) - CSI Analysis Reference Manual (CSI) - Mt s bng tính ca Công ty T Vn Thit K Xây Dng – CDC (Consultants – Designer & Constructors Corporation). ̇ Liên H - K s – Ging viên Trn Anh Bình, B môn Tin hc Xây dng – Khoa Công ngh Thông tin – trng i Hc Xây Dng. Mail anhbinh0310@yahoo.com, đin thoi 0983039940. 2 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN - LI NÓI U 1 PHN I : CÁC KHÁI NIM C BN 6 CHNG 1 : TNG QUAN 6 I. H ta  6 II. Nút 6 1. Tng quan v nút (Joint) 6 2. H ta  a phng 7 3. Bc t do ti nút 7 4. Các ti trng ti nút 8 5. Khi lng ti nút (Mass) 8 III. Các loi liên kt 9 1. Retraints 9 2. Springs 10 3. Liên kt Constraints 11 IV. Vt liu 13 1. Tng quan v vt liu 13 2. H trc ta  a phng 13 3. ng sut và bin dng ca vt liu (stresses and strains) 14 4. Các thông s khai báo vt liu 14 V. Ti trng và t hp ti trng 15 1. Ti trng 15 2. T hp ti trng 16 VI. Bài toán phân tích 17 1. Các dng phân tích kt cu 17 2. Modal Analysis 17 VII. Diaphragm Centers of Rigidity, Centers of Mass 18 CHNG 2 : KT CU H THANH 21 I. Tng quan v phn thanh 21 1. Phn t thanh (Frame Element) 21 2. H trc ta  a phng (Local Coordinate System) 21 3. Bc t do (Degree of Freedom) 22 4. Mass 22 II. Tit din (Frame Section) 23 1. Khai báo tit din 23 2. Thanh có tit din thay i (Non-Prismatic Sections) 23 3. Tit din không có hình dng xác nh (General) 23 4. Thay i thông s tit din 24 III. Liên kt gia hai phn t 27 1. im chèn (Insertion point) 27 3 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN 2. im giao (End offsets) 29 3. Liên kt Release (Frame Releases and Partial Fixity) 31 IV. T ng chia nh phn t (Automatic Frame Subdivide) 32 V. Các loi ti trng (Load) 33 VI. Ni lc (Internal Force Ouput) 33 CHNG 3 : KT CU TM V 34 I. Phn t Area 34 1. Phn t Area (Area Element) 34 2. H trc ta  a phng (Local Coordinate System) 35 3. Tit din 37 4. Bc t do (Degree of Freedom) 37 5. Mass 38 6. Ni lc và ng sut 38 II. Vách cng (Pier and Spandrel) 40 1. Pier and Spendrel 40 2. H trc ta  a phng 42 3. Tit din 43 4. Ni lc phn t Pier và Spandrel 47 5. Kt qu thit k vách 47 III. Chia nh phn t (Area Mesh Options) 47 IV. Các loi ti trng (Load) 50 CHNG 4 : PH LC 51 I. Section Designer 51 1. Tng quan 51 2. Cn bn v Section Designer 51 3. Chng trình Section Designer 53 4. Section Properties 58 5. Ví d 59 II. Li (Grid) 62 1. Hp thoi Building Plan Grid System and Story Data Definition 63 2. Hp thoi Grid Labeling Options 63 3. Hp thoi Define Grid Data 64 4. Hp thoi Story Data 65 III. Ti trng (Load) 66 1. Wind Load 66 2. Quake Lad 68 PHN III : CÁC BÀI TP THC HÀNH 71 I. Phng pháp chung : 71 1. Xác nh n v tính 71 2. Xây dng h li 71 4 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN 3. nh ngha vt liu 71 4. nh ngha tit din 71 5. Xây dng mô hình hình hc 71 6. Gán tit din 71 7. Gán iu kin biên 71 8. nh ngha các trng hp ti trng, t hp ti trng 71 9. Gán ti trng 71 10. nh ngha các thông s khác 71 11. Thc hin phân tích 71 12. Nhp các ti trng ng cho công trình 72 13. Thc hin li quá trình phân tích kt cu và ly các thông tin cn thit 72 14. Thc hin bài toán thit k 72 15. Kim tra li kt qu tính toán thit k 72 5 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN PHN I : CÁC KHÁI NIM C BN CHNG 1 : TNG QUAN I. H ta đ H trc ta đ Decard X,Y,Z Quy đi h ta đ Decard sang h ta đ tr II. Nút 1. Tng quan v nút (Joint) Có th hiu nút nh sau : - Là đim liên kt các phn t. 6 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN - Là đim ti đó ta gán chuyn v cng bc hoc gán các điu kin biên - Là đim xác đnh điu kin biên - Là đim cân gán lc tp trung - Là đim gán khi lng tp trung - Tt c ti trng (load) và khi lng (mass) gán cho phn t đ đc quy đi v các ti trng tp trung ti các nút Các cách to ra nút - Các nút đc to t đng khi to phân t. - Ngoài ra ta có thêm nút ti bt k v trí nào. 2. H ta đ đa phng H to đ riêng ca nút 1(đ), 2(trng), 3(xanh). Phng và chiu ca các trc ta đ đa phng ly theo phng và chiu ca các h trc ta đ tng th X,Y,Z. Không nh Sap, Etabs không cho ta phép xoay h ta đ đa phng ca nút. 3. Bc t do ti nút nh ngha bc t do : S lng ti thiu các thông s hình hc đc lp biu th chuyn v ca mi khi lng trên h gi là bc t do. S bc t do ca h ph thuc s đ tính đc chn cho công trình thc t khi tính dao đng, chuyn v và phn lc ca công trình. - Mt nút có 6 bc t do: U1, U2, U3 (thng); R1, R2, R3 (Xoay). - Chiu dng qui c ca các bc t do tng ng vi 6 thành phn trong h to đ tng th. - Mi mt bc t do trong s đ kt cu s thuc mt trong các loi sau : o Active : chuyn v s đc tính đn trong quá trình phân tích kt cu. o Restrainted : chuyn v đã đc xách đnh trc, tng ng vi nó chng trình s tính phn lc ti đim đó trong quá trình phân tích kt cu. o Constrained : chuyn v s đc xác đnh t chuyn v ti mt s bc t do khác. o Null : chuyn v không nh hng đn kt cu và s b b qua trong quá trình phân tích kt cu. Các nút này không có chuyn v, không có ni lc, không có đ cng, không restraint, không contrains,…. (ví d nh nút đng đc lp) o Unavaible : chuyn v đã đc loi tr t quá trình phân tích kt cu. - Avaiable and Unavailable Degrees of Freedom. iu khin này nm trong Analysis Options 7 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN o Các nút đc gán Unavailable Degrees of Freedom thì tt c đ cng, ti trng, khi lng, Restrains hoc Constraints gán cho kt cu đ đc b quan trong quá trình phân tích kt cu. o Tt c các bc t do ca kt cu, Etabs đu quy v h trc ta đ tng th (Global Coordinate System) 4. Các ti trng ti nút Ti nút có các ti trng tp trung (concentrated forces) bao gôm moment và lc. Ngoài ra còn có các chuyn v cng bc ti nút. Phng pháp nhp ti trng tp trung ti nút : - Chn nút cn gán ti trng - Menu AssignåJoint/Point LoadsåForce. o Force Global X, Y, Z : lc tác dng vào nút theo phng và chiu ca các trc ta đ tng th X, Y, Z. o Moment Global XX, YY, ZZ : vector moment tác dng vào nút theo phng và chiu ca các trc ta đ tng th X, Y, Z. Gii thích v Vector moment. Ti đim có s hiu (Label) là 5, có Mzz = -10. Có ngha là chiu ca vector moment ngc vi chiu dng ca trc Z. Nh vy vi tác dng ca ti trng nh trên, thanh 5-6 s b un trong mt phng song song vi mt phng X,Y, chiu un t Y sang X (th cng nh hình v) 5. Khi lng ti nút (Mass) 8 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN Trong các bài toán phânt tích đng (Dynamic Analysis), khi lng ca kt cu đc dùng đ tính lc quán tính. Thông thng, chng trình s tính khi lng ca các phn t da trên khai báo khi lng riêng ca vt liu và vic tính toán khi lng ca phn t, sau đó chng trình s quy đi v nút. Khi lng ca tng phn t s đc tính cho 3 phng tng ng vi 3 chuyn v thng ca nút. Chng trình s b qua moment quán tính Trong mt s trng hp, khi tính toán dao đng ca công trình, ta không dùng khi lng mà Etabs t tính. Khi đó, ta có th khai báo khi lng tp trung hoc khi lng moment quán tính ti bt k nút nào. Phng pháp khai báo khi lng tp trung nh sau : - Chn nút cn gán thêm ti trng tp trung - Menu AsignåJoint/PointåAdditional Point Mass. - Direction X, Y, Z : khi lng tp trung ti nút theo ba phng X,Y,Z trong h ta đ tng th. - Direction X, Y, Z : khi lng moment quán tính tp trung ti nút theo ba phng X,Y,Z trong h ta đ tng th. III. Các loi liên kt 1. Retraints ̇ Khái nim chung Nu chuyn v ca mt đim theo mt phng nào đó đc c đnh trc, ta nói đim đó b rng buc liên kt Restraint. Giá tr chuyn v ti đim có th bng không hoc khác không, tùy thuc vào nút đó có chu chuyn v cng bc hay không. Nút có liên kt Restraint s có phn lc. Giá tr phn lc này đc xác đnh trong bài toán phân tích kt cu. Liên kt Restraint thng đc mô hình hóa các kiu liên kt ni đt ca kt cu. Hình v di đây mô t mt s kiu liên kt ni đt 9 KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN ̇ Phng pháp gán Phng pháp gán liên kt Restraint - Chn đim cn gán liên kt Restraint - Vào menu Assign å Joint/Point å Restraints (Supports) - Nhp các bc t do b khng ch vào o Translation : chuyn v thng o Rotation : chuyn v xoay 2. Springs ̇ Khái nim chung Spring là liên kt đàn hi. Bt k mt trong sáu bc t do ca mt nút đu có th gán liên kt đàn hi. Liên kt đc mô hình hóa bng các lò so.  cng ca liên kt đàn hi chính là đ cng ca lò so. Liên kt đàn hi có th bao gm chuyn v cng bc. im có liên kt đàn hi s có phn lc đàn hi.  ln ca phn lc ph thuc vào đ cng ca liên kt và đc xác đnh trong bài toán phân tích kt cu. Liên kt Spring thng đc s dng trong các bài toán : - Dm trên nn đàn hi (móng bng) - Tm trên nn đàn hi (B nc, đài móng,….) ̇ Phng pháp khai báo liên kt Spring 10 [...]... ph ng trình tính toán s gi m Do v y t c tính toán s t ng lên D i ây trình bày m t s d ng Contraint th ng dùng Diaphragm, ràng bu c chuy n v theo m t m t ph ng T t c các i m c g n cùng m t Diaphragm u có hai chuy n v trong m t ph ng c a Diaphram và m t chuy n v xoay vuông góc v i m t ph ng nh nhau Mô hình này th ng c s d ng mô hình hóa sàn là tuy t i c ng trong m t ph ng khi tính toán nhà cao t ng Body... Rigidity, Centers of Mass Khai báo tính toán tâm c ng : Analyze menu å Calculate Diaphragm Centers of Rigidity Khi Menu này c ánh d u, Etabs s tính toán tâm c ng trong quá trình phân tích k t c u Tâm c ng c xác nh b ng cách tính toán t a t ng i (X,Y) c a tâm c ng v i m t i m nào ó, thông th ng ng i ta l a ch n i m b t k này là tâm kh i l ng (Center of mass) Ng i ta tính toán tâm c ng c a m t diaphragm... th làm theo môt trong hai cách sau : - Cho c ng ch ng xo n (J) và c ng ch ng u n (I22 và I33) b ng không - Gi i phóng moment u n (R2, R3) và moment xo n (R1) t i hai u c a frame 4 Mass Trong tính toán bài toán ng, kh i l ng c a k t c u c s d ng tính toán l c quán tính Kh i l ng phân b c a ph n t Frame c quy v hai i m I và J c a frame Trong ph ng pháp ph n t h u h n, không có l c quán trong ph n t frame... thanh tính c ph n thanh b giao v i c t (nh hình v ) Vi c tr ph n giao nhau c a gi m v i c t có kích th c l n s làm gi m chi u dài tính toán c a thanh d m m t cách áng k Do v y Etabs cho phép ta k n chi u dài vùng c ng c a d m giao v i c t thông qua 2 tham s (End-I) và (End-J) Khi ó chi u dài tính toán c a d m s c tính theo công th c sau Lc = L - Rigid * (EndI + EndJ) Trong ó - Lc : chi u dài tính toán. .. ng c a ngo i l c, các ph n t v t ch t trong ph n t chuy n ng, phát sinh ra gia t c chuy n ng và kém theo ó là l c quán tính N u gia t c là nh , l c quán tính bé thì có th b qua l c quán tính so v i các t i tr ng khác Khi ó bài toán c g i là bài toán t nh (Static) Ng c l i khi gia t c l n, l c quán tính l n thì ta không th b qua l c quán tính Lúc ó, ta g i là bài toán ng (Dynamic) Ngoài t i tr ng t nh... nh, Etabs áp d ng ch chia nh này trong quá trình phân tích tính toán n i l c - No Auto Meshing : Etabs không chia nh ph n t ã c ch n trong quá trình th c hi n bài toán phân tích V Các lo i t i tr ng (Load) Trong m c này chúng ta nghiên c u các lo i t i tr ng sau : - T i tr ng phân b không u trên ph n t - T i tr ng phân b u trên ph n t - T i tr ng t p trung trên ph n t ( ngh t nghiên c u, xem thêm trong. .. toán s d ng t h p ng i dùng và trong bài toán t nh (Static), thì vi c khai báo các ki u t i tr ng này không có ý ngh a gì c i v i bài toán s d ng t h p t i tr ng t ng Các ki u t i tr ng này s giúp Sap (Etabs) nh n bi t c t nh t i, ho t t i,… t ó Sap (Etabs) s cung c p các tr ng h p t h p t i trong và cung c p các h s c a các tr ng h p t i tr ng 16 KS GV Tr n Anh Bình BM Tin H c Xây D ng – HXD HN trong. .. ng s b dày màng th c s d ng tính toán : c ng màng (kéo nén trong m t ph ng và xo n ngoài m t ph ng) cho ph n t shell (full-shell) và ph n t màng thu n túy (pure membrane) 34 KS GV Tr n Anh Bình BM Tin H c Xây D ng – HXD HN - Th tích ph n t cho tr ng l ng b n thân c a ph n t và kh i l ng ph n t cho bài toán tính toán dao ng (Dynamic analyse) H ng s b dày u n thb dùng tính toán : c ng ch ng u n c a t... v ) trong bài toán tính toán bê tông c t thép Chú ý : chi u dày Membrane (màng) và Bending (u n) nói chung là gi ng nhau, tuy nhiên trong ̇ Material Angle H t a v t li u và h t a ph n t shell có th khác nhau Tr c 3 c a hai h t a này luôn luôn trùng nhau tuy nhiên tr c 1 và tr c 2 có th khác Tùy theo yêu c u c a bài toán mà ta có góc a nh hình v : Chú ý : Góc v t li u không có ý ngh a trong bài toán. .. 2 Modal Analysis 2.1 T ng quan Bài toán phân tích Modal là bái toán gi i quy t các v n liên quan n dao ng riêng c a công trình nh tính toán chu k , t n s , chuy n v c a các d ng dao ng riêng c a công trình Modal analysis c nh ngh a trong Analysis Case, b n có th nh ngh a nhi u bài toán Modal Analysis trong m t công trình Có hai lo i bài toán Modal Analysis - Eigenvertor, dùng xác nh các d ng dao ng . KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN NG DNG ETABS TRONG TÍNH TOÁN THIT K NHÀ CAO TNG Extended 3D Analysis of Building Systems Version 8.5.0 . ca nút. Chng trình s b qua moment quán tính Trong mt s trng hp, khi tính toán dao đng ca công trình, ta không dùng khi lng mà Etabs t tính. Khi đó, ta có th khai báo khi lng. trong mt phng ca Diaphram và mt chuyn v xoay vuông góc vi mt phng nh nhau. Mô hình này thng đc s dng đ mô hình hóa sàn là tuyt đi cng trong mt phng khi tính toán nhà cao