KHUNG KHÔNG GIAN - ETABS

KHUNG KHÔNG GIAN - ETABS

36 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Bài tập 3 KHUNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP MÔ HÌNH KẾT CẤU MẶT BẰNG CỘT, DẦM SÀN Nhà BTCT 4 t ầng. Tầng 1 cao 4.5m, mỗi tầng còn lại cao 3.3m. Bêtông M250. Kích thước tiết diện: Dầm 200x400 mm; cột 200x400mm; Sàn dày 120mm Các trường hợp tải trọng (1) Tĩnh tải * Trọng lượng bản thân kết cấu (hệ số vượt tải = 1.1) * Các lớp hoàn thiện trên sàn: 125 kG/m 2 (sàn 1, 2, 3) và 230 kG/m 2 (sàn mái) * Tr ọng lượng tường xây phân bố đều trên dầm tầng 1, 2, 3: 1T/m (dầm biên) và 0.5 T/m (dầm giữa) (2) Hoạt tải sử dụng: 240 kG/m 2 (sàn 1, 2, 3) và 100 kG/m 2 (sàn mái) (3) Ho ạt tải gió: TPHCM (W 0 = 83 kG/m 2 ), địa hình dạng B Tải trọng gió Áp lực gió tĩnh W(z) = n.c.k t (z).W 0 (lực/diện tích) Hệ số k tại độ cao z ứng với địa hình t là: t m g t t z z zk 2 844.1)(          Dạng địa hình (t) z t g (m) m t A 250 0.070 B 300 0.090 C 400 0.140 Ví dụ: với địa hình dạng B, vùng gió II-A ta có bảng tính áp lực gió tĩnh như sau: Tầng Độ cao z(m) k W đón (T/m 2 ) W hút (T/m 2 ) W tổng (T/m 2 ) 1 4.5 0.866 0.069 0.052 0.121 2 7.8 0.956 0.076 0.057 0.133 3 11.3 1.022 0.081 0.061 0.143 4 14.4 1.068 0.085 0.064 0.149 Có 3 phương pháp nhập tải trọng gió vào công trình: - T ải trọng gió phân bố đều tác dụng vào cột - Tải trọng gió phân bố đều tác dụng lên dầm biên các tầng - Tải trọng gió qui về lực tập trung tác dụng vào tâm cứng của từng tầng. 37 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Đối với bài tập này, ta xác định tải trọng gió bằng cách đưa về lực tập trung trên mỗi sàn T ầng FX (T) FY (T) 1 3.260 5.433 2 6.239 10.398 3 5.643 9.405 4 5.895 9.825 Các trường hợp tải Các tổ hợp Load cases Ghi chú T ổ hợp C ấu trúc (1a) TLBT Trọng lượng bản thân(x1.1) COMB1 (TLBT + CTAO+TUONG) + HT (1b) CTAO Trọng lượng các lớp hoàn thi ện COMB2 TLBT + CTAO+TUONG + 0.9 ( HOATTAI + GIOX) (1c) TUONG Tải trọng tường tác dụng lên d ầm COMB3 TLBT + CTAO+TUONG + 0.9 ( HOATTAI + GIOXX) (2) HOATTAI Hoạt tải thẳng đứng COMB4 TLBT + CTAO+TUONG + 0.9 ( HOATTAI + GIOY) (3) GIOX Gió phương X (trái  ) COMB5 TLBT + CTAO+TUONG + 0.9 ( HOATTAI + GIOYY) (4) GIOXX Gió phương -X (phải  ) COMB6 TLBT + CTAO+TUONG + GIOX (5) GIOY Gió phương Y (trước  ) COMB7 TLBT + CTAO+TUONG + GIOXX (6) GIOYY Gió phương –Y (sau  ) COMB8 TLBT + CTAO+TUONG + GIOY COMB9 TLBT + CTAO+TUONG + GIOYY BAO Bao của (COMB1 , COMB2 , , COMB 9) Một số nội dung chính  So sánh kết quả phân tích 2 mô hình kết cấu sau: - Mô hình 1: Giống các phần mềm PTHH cổ điển, bản sàn được chia lưới ra nhiều phần tử nhỏ liên kết với nhau tại các nút - Mô hình 2: Mỗi ô sàn lớn là một đối tượng AREA, gán thuộc tính chia lưới tự động của ETABS  Các khái niệm cần làm quen để lập mô hình nhanh chóng: tầng tương tự (Similar stories), đối tượng (object)  phần tử (element)  Làm lại bài này trong SAP 2000, so sánh kết quả và nhận xét Bước 1: Tạo mô hình A. Chọn đơn vị B. Click File menu  New Model ho ặc nút . Choose.edb: Dựng mô hình mới, sử dụng những thông số từ một file mô hình đã có sẵn. Default.edb: Dựng mô hình mới từ một file mẫu mặc định No: Dựng mô hình mới chưa có sẵn. 38 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN S ố đ ư ờng l ư ới theo ph ương X: Số đường lưới theo phương Y: Khoảng cách lưới theo phương X: Khoảng cách lưới theo phương Y: S ố tầng nh à: Chiều cao tầng điển hình: Chi ều cao tầng trệt: Lưu ý: Xem cách đánh tên trục trên mặt bằng: Nhấp vào Custom Grid Spacing trong hộp thoại Building Plan grid System and Story Data Definition để hiệu chỉnh đường lưới. Hộp thoại Grid labeling Options Beginning X, Y ID: tên trục bắt đầu theo phương X, Y Label Left to Right: tên trục đánh số từ trái sang phải theo phương X Label Bottom to Top: tên trục đánh số từ dưới lên theo phương Y Hộp thoại Define Grid Data (Hiệu chỉnh lưới cột) 39 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN X, Y Grid Data: lưới theo phương X, Y Grid ID: tên trục Ordinate: Tọa độ lưới Line Type: Loại đường trục - Primary: Lưới chính - Secondary: Lưới phụ - Lưới chính sẽ có tên lưới, lưới phụ sẽ không có tên lưới. Để chuyển qua lại lưới chính và phụ, ta chỉ nhấp đúp chuột vào chữ Primary (Secondary) của lưới đó. Visibility: điều khiển sự ẩn hiện của lưới - Show: Hiện lưới - Hide: Ẩn lưới - Để chuyển qua lại giữa Show và Hide ta nhấp đúp chuột vào chữ Show (Hide) Bubble Loc: điều khiển vị trí tên lưới - Top/Bottom: Trên/dưới - Left/Right: Trái/Phải - Để chuyển qua lại giữa Top/Bottom và Left/Right ta nhấp đúp chuột vào chữ Top/Bottom và Left/Right của lưới đó Grid color: điều khiển màu của lưới Units: đơn vị Display grid as: hiển thị lưới dưới dạng - Ordinates: Tọa độ các lưới - Spacing: Khoảng cách giữa các đường lưới Hide all grid line: Ẩn tất cả các đường lưới Glue to grid line: nối các điểm với đường lưới (nghĩa là khi ta hiệu chỉnh đường lưới thì các điểm nằm trên lưới sẽ dịch chuyển theo) Hộp thoại Story Data (Hiệu chỉnh chiều cao tầng) 40 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Label: tên của tầng Height: chiều cao tầng Elevation: Cao độ của tầng Master story: tầng chính (tầng chủ) Similar To: khai báo tầng tương tự Bước 2: Định nghĩa vật liệu (Bêtông mác 250 – Cấp độ bền B20) Click Define menu  Materials… Hoặc nút Chọn CONC rồi click Modify/Show Material… - Khai báo vật liệu bê tông mác 250 như trong hộp thoại Material Property Data dưới đây. Các số liệu trong mục Design Property Data là cường độ của bê tông, c ủa thép. Các giá trị này sẽ dùng cho thiết kế cốt thép. - Các cường độ bê tông, thép phải phù hợp với: + Tiêu chuẩn thiết kế dùng để thiết kế cốt thép + Mác bê tông + M ẫu thí nghiệm hình lập phương hay hình lăng trụ (phải phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế) 41 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Khối lượng riêng: Cường độ chịu nén của bê tong f c ’ : Tr ọng lượng riêng: Giới hạn chảy của cốt thép chịu uốn f y : Modun đàn hồi của bê tông (E): Giới hạn chảy của cốt thép đai f ys : Hệ số Poisson : H ệ số dãn nở vì nhiệt : Modun đàn hồi trượt (G) Bước 3: Định nghĩa tiết diện - Tiết diện dầm D2040 Click Define menu  Frame Sections …Hoặc nút Chọn Display Color để gán màu cho tiết diện - Tiết diện cột C2040: Tương tự, ta định nghĩa tiết diện cột C2040 Đối với dầm: t 3 = chiều cao, t 2 = chiều rộng Đối với cột: t 3 = cạnh phương X, t 2 = cạnh phương Y Bước 4: Định nghĩa tiết diện sàn Click Define menu  Wall/Slab/Deck Sections …Hoặc nút . Chọn Add New Slab 42 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Khai báo chiều dày Membrane (kéo, nén): Bending (uốn): Chọn Display Color để gán màu cho tiết diện Bước 5: Vẽ mặt bằng dầm - cột - sàn Các biểu tượng sử dụng để vẽ sàn, cột, dầm và vách cứng như sau: Chuyển đổi chế độ chọn/chế độ vẽ (phím ESC) Reshape – điều chỉnh hình vẽ trên màn hình V ẽ thanh (trên mặt bằng, mặt cắt, 3D) Vẽ thanh theo đường lưới Vẽ nhanh cột trên mặt bằng Vẽ dầm phụ Vẽ sàn hình đa giác Vẽ sàn hình chữ nhật (2 nút đối diện) Vẽ nhanh sàn hình chữ nhật theo đường lưới Vẽ vách cứng trên mặt bằng Vẽ nhanh vách cứng trên mặt bằng Vẽ cửa số Window Vẽ cửa Doors - Thanh công cụ dùng để di chuyển mặt bằng, mặt cắt giữa các tầng - Các thanh công c ụ sau lần lượt để phóng to thu nhỏ cửa sổ nhìn - Các công c ụ sau dùng để hiện khung nhìn dưới dạng 3D, mặt bằng, mặt cắt, quay khung nhìn, nhìn công trình với góc nhìn từ trên xuống.  Vẽ mặt bằng dầm (Tầng 1) - Chọn chế độ vẽ 43 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Vẽ và gán tiết diện phần tử cho dầm tầng 1 bằng cách kích vào biểu tượng hoặc , tiết diện dầm được gán ngay trong quá tr ình vẽ ở hộp thoại Properties of Object trên màn hình. Sau đó kích chọn các vị trí có dầm trên mặt bằng Lưu ý + Khác với SAP 2000, trong ETABS chúng ta không nhất thiết phải vẽ từng đoạn dầm nhỏ, chúng ta chỉ bắt buộc phải chia nhỏ khi có tiết diện thay đổi + Giống như SAP 2000, trong ETABS việc vẽ phần tử Frame từ trái qua phải hay từ phải sang trái sẽ làm thay đổi hệ tọa độ địa phương của phần tử Frame Kích vào biểu tượng Set Building View Options , sau đó chỉnh View by Colors of Sections và Special Effects như hình vẽ.  Vẽ mặt bằng cột (Tầng 1) Click biểu tượng vẽ cột trên mặt bằng. Chỉnh Property sang tiết diện cột C2040, sau đó kích chọn cột bằng cửa sổ Lưu ý Trên mặt bằng, nếu ta chọn một điểm, ta kích vào điểm cần chọn. Nếu ta chọn một cột, ta khoanh cửa sổ bao quanh cột đó. 44 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN  Vẽ mặt bằng sàn (Tầng 1) Sử dụng chức năng để vẽ sàn qua các đỉnh của một đa giác. Chọn tiết diện sàn SAN 120 trong thu ộc tính Property của hộp thoại Properties of Object. Sau đó vẽ qua các đỉnh của đa giác Bước 6: Nhân bản (sao chép) mặt bằng kết cấu Trên cửa sổ mặt bằng tầng 1, chọn tất cả các phần tử bằng Ctrl + A hoặc bấm nút . Sau đó vào menu Edit  Replicate. Chọn mục Story, chọn TANG2, TANG3, TANG4. Nhấn OK. Ta có kết quả như sau Lưu ý Trong hộp thoại Replicate có mục Option, trong mục này có rất nhiều lựa chọn cho việc sao chép tầng. Ví dụ, bạn chỉ có thể sao chép mặt bằng kết cấu dầm cột sàn mà không sao chép tải trọng trên mặt bằng kết cấu đó 45 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Bước 7: Gán điều kiện biên ngàm Chuyển cửa sổ mặt bằng xuống BASE. Chọn tất cả các nút chân cột bằng cửa sổ, rồi vào menu AssignJoint/PointRestraint (Supports). Hộp thoại Assign Restraints hiện lên, ta chọn biểu tượng ng àm Bước 8: Định nghĩa các trường hợp tải trọng Vào menu Define  Static load Cases. Hộp thoại sau sẽ hiện lên Ở tải trọng TLBT (trọng lượng bản thân) ta nhập vào hệ số Self Weight Multiplier là 1.1 (hệ số nhân trọng lượng bản thân) cho phần mềm tự động tính toán trọng lượng bản thân kết cấu. Các trường hợp tải trọng c òn lại nhập là 0 Bước 9: Gán các trường hợp tải trọng - TLBT: Không gán tải trọng, phần mềm tự tính toán - CTAO: Chọn tất cả sàn tầng 1, 2, 3, 4. Vào menu Assign  Shell Area Loads  Uniform …ho ặc biểu tượng . Ta khai báo hộp thoại sau [...]... động chia nhỏ dầm Mặc định ETABS tự động chia nhỏ dầm tại nơi: - Dầm giao với dầm - Sàn giao với dầm - Tại vị trí sàn tự động chia nhỏ Cho nên ta không cần khai báo tự động chia nhỏ dầm (tức là giữ nguyên chế độ mặc định) b Tự động chia nhỏ sàn - Chọn tất cả sàn của các tầng bằng Ctrl + A hoặc bấm nút - Sau đó vào menu Assign  Shell/Area  Area Object Mesh Options 48 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT... 51 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN - Sau đó sử dụng chức năng phóng to thu nhỏ, tìm đến cạnh giao giữa 2 dầm B54 và điểm 148 Hoặc chuyển đến tọa độ (-0 .001, 3.889, 11.2) để tìm Phóng to cạnh đó lên và quan sát lỗi Sau khi phát hiện ra lỗi, người lập mô hình tự chỉnh sửa Bước 16: Lưu và giải bài toán - Vào File  Save as  Chọn đường dẫn, thư mục để lưu bài toán - Vào Analyze... tất cả các mục như hình vẽ Nếu mô hình không có lỗi, hộp thoại sau sẽ hiện lên Hướng dẫn sửa một số lỗi thường gặp phải (dưới đây chỉ là ví dụ tham khảo) 50 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Ví dụ 1 TANG 3, F17 & F6 are too close Check at (-0 .003, 9.845, 11.2): Tầng 3, sàn 17 (Floor 17) và sàn 6 (Floor 6) quá gần Phương pháp sửa như sau: - Chuyển sang cửa sổ nhìn mặt bằng, dung... chọn Rigid, rồi bấm OK - Tương tự ta định nghĩa các Diaphragms cho tầng 2, 3, 4 b Gán Diaphragms cho các tầng - Chuyển cửa sổ nhìn mặt bằng xuống tầng 1 Chọn tất cả các cấu kiện của tầng 1 bằng cửa sổ bao kín cả mặt bằng Sau đó vào menu Assign  Shell/Area  Diaphragms, chọn TANG 1 trong hộp thoại Assign Diaphragms 46 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN - Chọn chức năng lấy lại... Analysis Xem kết quả nội lực: - Menu Show  Show Deformed Shape: xem sơ đồ kết cấu đã bị biến dạng của từng trường hợp tải trọng hoặc của từng trường hợp tổ hợp tải trọng - Menu Show  Show Mode Shape: xem tần số dao động và sơ đồ kết cấu đã bị biến dạng của từng dạng dao động - Menu Show Member Force  Stress Diagram  Support/ Spring Reactions: xem phản lực tại các liên kết nối đất - Menu Show Member Force... Forces: xem nội lực tại các phần tử Frame, Pier, Spandrel - Menu Show Member Force  Stress Diagram  Shell Stresses/Forces: xem ứng suất và nội lực của phần tử Area Lưu ý Bạn đọc cần phải kiểm tra lại kết quả nội lực bằng cách: - Quan sát một cách trực quan nội lực của từng phần tử Tìm ra những chỗ vô lý nếu có - So sánh phản lực chân cột mà ETABS tính ra với kết quả phản lực mà bạn đọc dồn tải tính... Joint/Point  Diaphragms, chọn TANG 1 trong hộp thoại Assign Diaphragms - Tương tự ta gán các Diaphragms cho tầng 2, 3, 4 Bước 11: Gán tải trọng GIOX, GIOY (lực tập trung tại tâm cứng mỗi sàn) - Vào menu Define  Static Load Cases Hộp thoại Define Static Load Cases hiện lên, bấm nút User Defined  Modify Lateral Load 47 THỰC HÀNH ETABS TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU – Ths VÕ MINH THIỆN Tương tự gán tải trọng... sang cửa sổ nhìn mặt bằng, dung chức năng chuyển mặt phẳng nhìn lên TANG 3 - Kích vào biểu tượng Set Building View Options , sau đó chỉnh Object View Options như hình bên (chọn Area Labels) Nhấn OK để thoát khỏi hộp thoại - Sau đó sử dụng chức năng phóng to thu nhỏ, tìm đến cạnh giao giữa 2 sàn F17 và F6 Hoặc chuyển đến tọa độ (-0 .003, 9.845, 11.2) để tìm Phóng to cạnh đó lên và quan sát lỗi Sau khi... 11.2): Tầng 3, dầm 72 (Beam 72) và dầm 70 (beam 70) quá gần Phương pháp chỉnh sửa như sau: - Chuyển sang cửa sổ nhìn mặt bằng, dung chức năng chuyển mặt phẳng nhìn lên TANG 3 - Kích vào biểu tượng Set Building View Options , sau đó chỉnh Object View Options như hình bên (chọn Line Labels) Nhấn OK để thoát khỏi hộp thoại - Sau đó sử dụng chức năng phóng to thu nhỏ, tìm đến cạnh giao giữa 2 dầm B71 và B70.. .- HTAI: Hoạt tải tác dụng phân bố đều lên sàn khai báo tương tự tải trọng CTAO - TUONG: Chọn các dầm có tải trọng tường tác dụng Vào menu Assign  Frame/ Line loads  Distributed …hoặc biểu tượng Bước 10: Gán sàn tuyệt đối cứng (Diaphragms) a Định nghĩa các Diaphragms - Vào menu Define  Diaphragms Hộp thoại Define Diaphragm hiện lên, . của lưới - Show: Hiện lưới - Hide: Ẩn lưới - Để chuyển qua lại giữa Show và Hide ta nhấp đúp chuột vào chữ Show (Hide) Bubble Loc: điều khiển vị trí tên lưới - Top/Bottom: Trên/dưới - Left/Right:. nơi: - Dầm giao với dầm - Sàn giao với dầm - Tại vị trí sàn tự động chia nhỏ Cho nên ta không cần khai báo tự động chia nhỏ dầm (tức là giữ nguyên chế độ mặc định) b. Tự động chia nhỏ sàn - Chọn. Window Vẽ cửa Doors - Thanh công cụ dùng để di chuyển mặt bằng, mặt cắt giữa các tầng - Các thanh công c ụ sau lần lượt để phóng to thu nhỏ cửa sổ nhìn - Các công c ụ sau dùng để hiện khung nhìn dưới