Bài giảng ETAB potx

Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 1 ứng dụng phần mềm etabs trong tính toán thiết kế kết cấu I. Phần cơ bản: 1. Giới thiệu tổng quan về phơng pháp phần tử hữu hạn, các hệ phân tích kết cấu thông dụng và tính năng của phần mềm Etab. 2. Tổng quan về các bớc cơ bản để thực hiện dựng mô hình, tính toán, phân tích kết cấu bởi chơng trình Etab. 3. Những quy định chung trong phần mềm Etab. 4. Các dữ liệu, đối tợng cơ bản của Etab. 5. Màn hình chơng trình, các biểu tợng, menu cơ bản. 6. Định nghĩa vật liệu, tiết diện cấu kiện. 7. Các công cụ xây dựng mô hình kết cấu. 8. Định nghĩa các phơng án chất tải, gán tải trọng chi tiết. 9. Định nghĩa các phơng án tổ hợp tải trọng . 10. Định nghĩa các phơng án phân tích kết cấu. 11. Chạy và phân tích nội lực. 12. Thiết kế BTCT cho hệ thanh II. Phần nâng cao: 13. Thiết kế BTCT cho lõi vách 14. Tính tần số và dạng dao động riêng. 15. Tính toán phần động của tải trọng gió và gán chi tiết lên công trình. 16. Tính toán tải trọng động đất tác dụng lên công trình. 17. Phân tích ảnh hởng của biến dạng P delta tác động lên công trình. 18. Phân tích kể đến giai đoạn thi công. 19. Phân tích mô hình có cả móng vào sơ đồ kết cấu. I. Phần cơ bản Bài 1 : Giới thiệu tổng quan về phơng pháp phần tử hữu hạn, các hệ phân tích kết cấu thông dụng và tính năng của phần mềm Etabs 1. Phơng pháp phần tử hữu hạn: - Khi phân tích kết cấu công trình ta cần xác định đợc nội lực của từng cấu kiện từ đó dựa vào các tiêu chuẩn về vật liệu ta đa ra phơng án kết cấu cho công trình. - Để xác đinh đợc nội lực cấu kiện ta có những phơng pháp: Chính xác, gần đúng, đúng dần. - Vấn đề đặt ra là : có phơng pháp nào giải bài toán một cách tự động? Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 2 - Hiện nay hầu hết các chơng trình tính toán phân tích kết cấu đều sử dụng phơng pháp phần tử hữu hạn: Sap 2000, Etab, Safe, Plaxit, Staddpro, Epla, Ansys * Tóm lợc nội dung cơ bản của phơng pháp phần tử hữu hạn (PTHH): Muốn xác định nội lực của 1 hệ kết cấu bất kì theo phơng pháp PTHH ta làm nh sau: - Tởng tợng chia hệ kết cấu đó thành những phần riêng biệt, mỗi phần gọi là 1 phần tử. Cách chia: dựa vào các phần tử mẫu ( có các đăc trng về hình dạng, độ cứng, các trạng thái nội lực). - Các phần tử nối với nhau thông qua nút. Nút là điểm nhận và truyền lực. - Dựa vào điều kiện cân bằng lực và liên tục về chuyển vị tại các nút ngời ta xác đinh đợc hệ phơng trình chính tắc cho phơng pháp PTHH. Giải hệ này sẽ tìm đợc ẩn số là các nội lực, chuyển vị một cách chính xác ở các nút bằng cách dùng các hàm nội suy bậc 3 từ đó sẽ xác định đợc nội lực và chuyển vị của toàn bộ hệ thống. - Nút cứng: Biến dạng tại tất cả các thanh đâm vào nút là nh nhau. Mỗi mặt cắt đều đựơc coi là 1 nút cứng. * Các phần tử mẫu hay sử dụng: Có nhiều phần tử mẫu khác nhau nhng với thực tiễn phân tích công trình XD cần đảm bảo các yếu tố: đơn giản, độ chính xác chấp nhận đợc. a. Phần tử mẫu dạng thanh 2 đầu nút : Tên gọi: Frame Các đặc trng: - Hình học: Chiều dài, kích thớc. - Độ cứng: EF, EJ, GJ P Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 3 Phần tử mẫu dạng thanh thờng sử dụng cho các kết cấu hệ dầm, dàn, khung phẳng, khung không gian. b. Phần tử mẫu dạng tấm: Tên gọi: shell hoặc area Các đặc trng: - Hình học: Chiều dài, kích thớc. - Độ dày: t Phần tử mẫu dạng tấm phẳng đợc sử dụng trong các kết cấu: tấm sàn, lõi vách, tờng tầng hầm, các hệ kết cấu dạng vỏ c. Phần tử mẫu dạng khối: Tên gọi:solid hoặc asolid Phần tử mẫu dạng khối thờng đợc sử dụng trong các bài toán kết cấu dạng khối nh: Tấm dày, đập nớc, đài cọc hoặc nghiên cứu trạng thái ứng suất khối. * Độ chính xác của phơng pháp PTHH: Phơng pháp PTHH là phơng pháp gần đúng nhng có độ chính xác cao. Độ chính xác phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Cách dùng phần tử mẫu: Phần tử mẫu càng nhiều nút thì độ chính xác càng cao. - Phụ thuộc vào cách chia phần tử. Chia càng nhỏ thì độ chính xác càng cao nhng tăng thời gian tính toán, yêu cầu về cấu hình máy tính càng cao do tăng số lợng ẩn số. Lu ý: với hệ thanh và hệ tấm cần đảm bảo nguyên tắc sau: Đảm bảo việc nhận và truyền lực từ sàn vào dầm lõi vách, dầm phụ vào dầm chính, dầm vào cột, vách. Khi phân tích hệ khung cột, khung vách, vách cứng thì hệ sàn chia ở mức độ vừa phải để đảm bảo độ chính xác. Khi phân tích 1 sàn thì cần chia nhỏ. * Đánh tên, đánh số và phân chia: Với Etab, khi sử dụng hệ kết cấu mẫu thì chơng trình sẽ tự động đánh số. Ngời sử dụng có thể đánh số lại nhng việc tối u là nên để chơng trình tự động thực hiện. Etab có công cụ để thực hiện việc chia thực và chia ảo hệ kết cấu. 2. Các hệ phân tích kết cấu thông dụng trong ngành xây dựng: - Phần mềm nớc ngoài :Sap 2000, Etab, Safe, Plaxit, Staddpro, Epla, Ansys - Phần mềm trong nớc: KCW Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 4 3. Tính năng của phần mềm Etab: - Chuyên phân tích, thiết kế kết cấu nhà cao, thấp tầng. - Sử dụng phơng pháp PTHH với kết quả có độ chính xác cao. - Hiện đang đợc sử dung rộng ri trong các đơn vị thiết kế, thẩm tra. Bài 2: Tổng quan về các bớc cơ bản để thực hiện dựng mô hình, tính toán, phân tích kết cấu bởi chơng trình Etab. 1. Xây dựng mô hình hình học. - Dựa vào hồ sơ kiến trúc về mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt, số tầng mà ngời kĩ s kết cấu phải lên phơng án kết cấu và dựng mô hình kết cấu trên Etab. - Trong sơ đồ kết cấu: trục kết cấu lấy theo đúng tâm cột do đó nếu có độ lệch trục giữa tâm cột và trục kiến trúc thì ta cần điều chỉnh độ lệch tâm. - Xây dựng mô hình kết cấu cần đơn giản nhng đảm bảo đủ lực. - Liên kết giữa các bộ phận: Phụ thuộc vào độ cứng giữa các bộ phận với nhau và quan điểm, xu hớng thiết kế. - Đối với công trình có tầng hầm: chiều cao tầng hầm dới cùng tính bằng chiều cao tg cos sàn tanàg hầm đó tới cos sàn tầng trên nó. Còn với công trình không có tầng hầm chiều cao tanàg 1 tính từ cos mặt móng tới cos sàn tầng 2 ( thờng giả thiết mặt móng cách cos sân 1ữ1,5m vì cha xác định đợc chiều sâu chôn móng). - Việc lựa chọn kích thớc tiết diện, vật liệu đa vào sử dụng công trình căn cứ vào nhịp kết cấu, số tầng, 1 phần yêu cầu của kiến trúc, kinh nghiệm của ngời kĩ s kết cấu. 2. Định nghĩa các phơng án chất tải và gán chi tiết: - Với công trình thông thờng và không có yêu cầu tính toán gió động, động đất thờng có các phơng án chất tải nh sau: + Tĩnh tải. + Hoạt tải đứng. + Gió trái, gió phải 3. Định nghĩa các phơng án tổ hợp tải trọng để tìm ra phơng án nguy hiểm nhất. Căn cứ vào TCVN 2737- 1995, TCXDVN 375 -2006 4. Định nghĩa các phơng án phân tích: - Phân tích tĩnh tuyến tính. - Phân tích có kể đến uốn dọc ( bắt buộc với nhà cao tầng) - Phân tích động lực học ( bắt buộc với nhà cao tầng) 5. Chạy và phân tích nội lực, kiểm tra biến dạng. 6. Thiết kế kết cấu chi tiết theo vật liệu BTCT, thép. Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 5 Bài 3: Những quy định chung trong phần mềm Etab 1. Hệ đơn vị: a. Đơn vị chiều dài : - Hệ đơn vị tiếng anh: + inch (in) : 1 inch = 2,54cm. + foot (ft) : 1 foot = 30.48 cm - Hệ đơn vị metric: m, cm, mm b. Đơn vị góc: - Degree: độ - Radian Lu ý: Kết quả kết xuất luôn là radian. c. Đơn vị lực: - Tấn - KN - N - Kgf - Kip: 1 kip = 4448.2216 N - Lb: 1 Lb = 0.4535 kg 2. Hệ toạ độ: Etab sử dụng 3 hệ toạ độ để mô tả công trình. Bao gồm hệ toạ độ tổng thể, hệ toạ độ phụ và hệ toạ độ địa phơng. - Hệ toạ độ tổng thể dùng cho toàn bộ công trình. Là hệ toạ độ đềcác có các trục x,y,z. Hớng mặc định của trục z là hớng lên trên. - Hệ toạ độ phụ: chúng ta bổ sung hệ toạ độ phụ để xây dựng mô hình các công trình phức tạp mà với chỉ riêng hệ toạ độ tổng thể thì sẽ gặp khó khăn trong việc xây dựng mô hình. Hệ toạ độ phụ có thể là hệ toạ độ Đề các, hệ toạ độ trụ. Các thông số cơ bản của hệ toạ độ phụ bao gồm: vị trí, góc xoay so với hệ toạ độ tổng thể. Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 6 - Hệ toạ độ địa phơng: là hệ toạ độ có trục 1,2,3 gắn liền với từng cấu kiện. Trục 1 có màu trắng, trục 2 có màu đỏ, trục 3 có màu xanh. Chúng ta quan tâm đến hệ toạ độ địa phơng để xác định phơng của trục cột, các thanh xiên, các tấm chéo. 3. Dữ liệu tầng: Vì Etab là phần mềm chuyên dùng cho các công trình nên khái niệm cốt tầng, tầng tơng tự rất hữu ích. a. Định nghĩa 1 cốt tầng: Trong Etab, một cốt tầng là 1 mặt phẳng nằm ngang cắt qua công trình tại 1 cao độ xác định. Các đối tợng trong Etab gán với 1 cốt tầng cụ thể luôn luôn đợc đặt tại hoặc dới cao độ cốt tầng và bên trên cốt tầng bên dới. Cao độ cốt tầng đợc đặt tại mép trên của kết cấu khung thép và mặt trên của sàn BTCT khi sàn có dầm và tim của sàn với sàn không dầm. b. Tầng tơng tự: Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 7 Tính năng của cốt tầng tơng tự chỉ có tác dụng trên mặt bằng. Hộp thoại xuất hiện ở phía góc phải màn hình chơng trình. Có các sự lựa chọn sau: - One story: Các lệnh chỉ có tác dụng trên mặt bằng tầng hiện hành. - Sililar storys: Các lệnh có tác dụng trên mặt bằng các tầng giống nhau. - All storys: Các lệnh có tác dụng trên mặt bằng tất cả các tầng (cả base). Mục master story: định nghĩa tầng cơ bản Mục similar to: tầng hiện hành giống tầng cơ bản nào. Với sự lựa chọn này thì tầng A giống tầng B và tầng B cũng giống tầng khác. Khi chọn chức năng Sililar storys thì ta chỉ cần đứng trên mặt bằng 1 tầng bất kì, tác dụng của lệnh sẽ cho tất cả các tầng tơng tự nhau. Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 8 Bài 4: các dữ liệu, đối tợng cơ bản của Etab Etab có các đối tợng cơ bản nh: tấm (Area objects) , thanh (Line objects), nút (Point objects). 1. Đối tợng nút, điểm: Nút đợc tự động tạo ra tại các góc của đối tợng thanh, điểm cuối của đối tợng tấm. Chúng ta có thể vẽ bổ xung đối tợng nút thông qua lệnh Draw. Draw Point Objects. Các thuộc tính liên quan tại đối tợng nút: - Chỉ định tấm sàn tuyệt đối cứng ( rigid diaphragm). - Chỉ định liên kết gối tựa, liên kết đàn hồi. - Chỉ định khối lợng tập trung. - Chỉ định chuyển vị cỡng bức gối tựa. - Chỉ đinh thay đổi nhiệt độ. Để biết thêm thông tin về đối tợng nút chúng ta bấm phím phải vào nút, hộp thoại thông tin về đối tợng nút sẽ hiện ra. 2. Đối tợng thanh (line): Đối tợng đờng đợc định nghĩa bằng 2 điểm nối với nhau bằng 1 đoạn thẳng. Muốn biết chi tiết thông tin về đối tợng đờng ta bấm phím phải vào đờng cần xem. Một bảng hộp thoại về thông tin đờng sẽ hiện ra. Các loại đối tợng đờng trong Etab: - Column ( cột): Nếu là thanh thẳng đứng. - Beam ( dầm): Nếu là thanh nằm ngang. - Brance ( Giằng): Nếu thanh là thanh xiên. Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 9 3. Đối tợng tấm ( area object): Đối tợng vùng đợc định nghĩa bằng 3 nút trở lên và nối với nhau bằng các đoạn thẳng. Thông thờng thì tất cả các nút của đối tợng phải nằm trên 1 mặt phẳng. Các loại đối tợng vùng: - Floor: tấm nằm ngang, song song với mặt phẳng x-y. - Wall: tấm thẳng đứng, song song với trục z. - Ramp: tấm chéo xiên. Bấm phím phải vào tấm để biết thêm thông tin chi tiết của tấm. Các thông tin và thuộc tính tơng tự nh đối tợng nút, thanh. 4. Một số loại mô hình kết cấu cơ bản của Etab: - Chọn hệ đơn vị chung của hệ thống. - Chọn menu File. New Models sẽ xuất hiện lựa chọn: Choose.edb: Lấy các dữ liệu, thông số về vật liệu, tiết diện của dầm, cột, sàn, vách, các trờng hợp tải trọng, tổ hợp tải trọng từ File Etab Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 10 sắn có mà ngời sử dụng đ định nghĩa cho một công trình tơng tự hoặc có thể là 1 file mẫu dùng chung cho các công trình sau này. Default.edb: Các thông số, thuộc tính do ngời sử dụng định nghĩa mới toàn bộ. No: Tơng tự. Giả sử ta lựa chọn chức năng định nghĩa mới toàn bộ (Default.edb). Ta có bảng hộp thoại thông tin nh sau: - Steel Deck: Hệ khung không gian kết cấu thép, sàn liên hợp. - Staggered: Khung kông gian với hệ giàn thanh xiên làm tấm cứng trên các mức tầng. - Flat Slab: Hệ khung không gian sàn không dầm. - Flat Slab With Perimeter Beam: Hệ khung không gian sàn không dầm với hệ dầm biên. - Waffle Slab: Hệ khung sàn ô cờ. - Two Way or Ribbed Slab: Hệ khung không gian sàn sờn hoặc sàn 2 phơng. - Grid Only: Hệ lới dùng để xây dựng hệ lới tổng quát. Giả sử ta xây dựng mô hình từ hệ lới tổng quát ( Grid Only): Các bớc tiến hành nh sau: Chọn Grid Only. Nhập số lới theo phơng x, y. chọn mục điều chỉnh chi tiết lới. [...]... biểu tợng, menu cơ bản 1 M n hình cơ bản: 13 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội 2 Các menu v công cụ: a Menu File: b Menu Edit v View: 14 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội c Menu Draw v Assign: d Các chức năng chọn đối tợng: 15 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin...B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội + Mục Grid Labels: Đánh tên v thứ tự xuất hiện của lới + Mục Edit Grid: Điều chỉnh chi tiết lới + Mục Custom Story Data Edit Story Data: Điều chỉnh chi tiết thông số các tầng: 11 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng -... tròn Thép chữ I: Add Wide Flange Thép chữ C: Add Channel 20 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội Thép chữ C ghép đôi: Add Double Channel Thép góc chữ L: Add Angle Thép hộp: Add Box Thép chữ T: Add Tee Thép Chữ L ghép đôi: Add Double Angle Tiết diện tròn: Add Circle 21 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại... Grid hoặc bấm chuột phải v o m n hình Chúng ta có thể thêm lới, sửa lứới Sửa tên lới trục 16 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội - V o Edit Edit Story Data hoặc bấm chuột phải v o m n hình để sửa dữ liệu tầng Nh cao độ tầng, thêm tầng, xoá bỏ tầng Bài 6: cách định nghĩa vật liệu, tiết diện cho các cấu kiện 1 Định nghĩa vật liệu V o Define >... chọn OK Với hệ s n không dầm 12 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội Các thông số tơng tự nh hệ khung dầm cột thông thờng Mục Dop Panels : Kích thớc mũ cột Với hệ s n ô cờ: Các thông số tơng tự nh hệ khung dầm cột thông thờng Mục Dop Panels : Kích thớc mũ cột Rip Spacing: Khoảng cách giữa các dầm đam ô cờ Bài 5 : Màn hình chơng trình, các biểu... kì - L thanh không có trong các mẫu th viện tiết diện trong Etabs - Đặc trng: Thông qua các đặc trng hình học nh diện tích tiết diện A, các mômen quán tính, mô men xoắn 2.4 Phần tử thanh có tiết diện Auto Select: - Khi ngời sử dung muốn tạo 1 nhóm các tiết diện th nh 1 nhóm để thờng xuyên sử dụng, kiểu nhóm n y gọi l Auto select 22 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng... tấm - Chọn tấm cần gán tiết diện - V o Assign Sell Area Section Chọn tiết diện đ định nghĩa - Xem tên tiết diện tấm: ( Ctrl + E) chọn Area Section 23 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội Bài 7 Các công cụ xây dựng hình học 1 Nút (joint) 1.1 Cách vẽ nút V o Menu Draw > Draw special joint hoặc biểu tợng Nếu muốn vẽ điểm trực tiếp tại vị trí Pick... chuẩn thiết kế hoặc các bộ tiêu chuẩn của nớc ngo i - Tính toán chi tiết các giá trị tải trọng tác dụng chi tiết v o các bộ phận kết cấu - Định nghĩa các phơng án chất tải trên Etabs nh sau: V o Define Load Cases 29 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội + Load Name: Tên tải trọng, nên đặt cho dễ nhớ, dễ hình dung + Type: Kiểu tải trọng tác dụng... mặt phẳng No Z Rotation: Phân tích 3D bỏ qua xoắn quanh trục Z Dynamic Analyze: phân tích dao động P -Delta: Kể đến uốn dọc ấn F5: để chạy chơng trình 33 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội bài 11: xem kết quả phân tích 1 Xem chuyển vị - Xem phơng án tải trọng, tổ hợp đang xét: Quan sát tên phơng án trên m n hình cửa sổ Muốn xem phơng án tiếp... nghĩa tiết diện mới > Modify Show Property: sửa tiết diện đ có > Delete Property: Xoá tiết diện 2.1 Tiết diện chữ nhật Mục Choose Property Type to add chọn Add Rectangular > Add New Property 19 B i giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc H Nội Section Name: Đặt tên cho tiết diện Material: Chọn kiểu vật liệu t2: V o bề rộng tiết diện t3: V o chiều cao tiết . tự nhau. Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 8 Bài 4: các dữ liệu, đối tợng cơ bản của Etab Etab có các đối tợng. và View: Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 15 c. Menu Draw và Assign: d. Các chức năng chọn đối tợng: Bài giảng ETAB - Biên. theo vật liệu BTCT, thép. Bài giảng ETAB - Biên soạn : Trần Văn Tám - Bộ môn: Tin học ứng dụng - Đại Học Kiến Trúc Hà Nội 5 Bài 3: Những quy định chung trong phần mềm Etab 1. Hệ đơn vị: a.