Ứng dụng etabs trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng – trần an bình

Ứng dụng etabs trong thiết kế kết cấu nhà cao tầng. Trong những năm gần đây tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng tại các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh,… tăng mạnh. Trong đó phải đặc biệt kể đến việc xây dựng mới các chung cư, cao ốc, văn phòng với số tầng khá lớn. Điển hình ở Hà Nội, tại các khu đô thị mới nhưLinh Đàm, Mỹ Đình, Mễ Trì, Nam Trung Yên, Định Công, … việc xây dựng các chung cưtừ 11 tầng đến 18 tầng là phổ biến. Trong những năm tới đây để đáp ứng nhu cầu thực tế của đất nước sẽ còn nhiều các công trình cao tầng lớn hơn được xây dựng tại Hà Nội và các thành phố, tỉnh thành ở Việt Nam. Cùng với sự phát triển và xây dựng mới nhà cao tầng, trong bài viết này đề cập đến công nghệ tính toán và thiết kế kết cấu nhà cao tầng ở nước ta. Để tính toán kết cấu một công trình xây dựng dân dụng có nhiều phần mềm kết cấu trong và ngoài nước để các nhà thiết kế lựa chọn như: SAP 2000 CSIMỹ, STAAD IIIPRO REIMỹ, PKPM Trung Quốc, ACECOM Thái Lan, KPW CIC Việt Nam, VINASAS CIC Việt Nam. Song việc tính toán và thiết kế nhà cao tầng sẽ phức tạp hơn rất nhiều bởi trong quá trình tính toán phải kể đến các thành phần tải trọng động như: gió động, động đất tác dụng lên công trình, cũng nhưviệc thiết kế kiểm tra các cấu kiện dầm, cột, vách cứng, sàn sau khi đã có kết quả nội lực. Do đó việc lựa chọn một phần mềm kết cấu đáp ứng được các điều kiện như: dễ sử dụng, độ tin cậy cao và đáp ứng được các yêu cầu thực tế trong tính toán và thiết kế kết cấu nhà cao tầng là một lựa chọn cần cân nhắc đối với các kĩ sư kết cấu.

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dông ETABS tính toán công trình NG DNG ETABS TRONG TNH TỐN CƠNG TRÌNH Chân thành cảm ơn cơng ty tư vấn xây dựng CDC, môn Tin Học Xây Dựng – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội giúp tơi hồn thành tài liệu TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn ứng dụng ETABS tính toán công trình Ch­¬ng 1: Tỉng Quan vỊ Etabs 12 HƯ täa ®é 12 Nót 12 2.1 Tỉng quan vỊ nót (Joint) 12 2.2 HÖ tọa độ địa phương 13 2.3 BËc tù t¹i nót 13 2.4 Tải trọng nút 14 2.5 Khối lượng nút (Mass) 14 Các loại liên kết 15 3.1 Retraints 15 3.1.1 Kh¸i niÖm chung 15 3.1.2 Phương pháp gán 16 3.2 Springs 16 3.2.1 Kh¸i niƯm chung 16 3.2.2 Phương pháp khai báo liên kÕt Spring 16 3.3 Liªn kÕt Constraints 17 3.3.1 Kh¸i niƯm chung 17 3.3.2 C¸ch khai b¸o 17 3.3.3 øng dông 17 VËt liÖu 18 4.1 Tỉng quan vỊ vËt liƯu 18 4.2 Hệ trục tọa độ địa phương 19 4.3 ứng suất biến dạng vật liệu (stresses and strains) 19 4.3.1 Stress 19 4.3.2 Strain 19 4.4 Các thông số khai báo vật liệu 20 Tải trọng tổ hợp tải trọng 21 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dụng ETABS tính toán công trình 5.1 Tải trọng 21 5.2 Tổ hợp tải trọng 22 5.2.1 Các cách tổ hợp tải trọng 22 5.2.2 Các loại tổ hợp tải trọng 22 5.2.3 C¸ch khai b¸o 23 Bài toán phân tích 23 6.1 Các dạng phân tích kết cấu 23 6.2 Modal Analysis 23 6.2.1 Tæng quan 23 6.2.2 Eigenvertor Analysis 24 Diaphragm Centers of Rigidity, Centers of Mass 25 Ch­¬ng 2: KÕt cÊu hƯ 28 Tỉng quan vỊ phÇn tö 28 1.1 PhÇn tư (Frame Element) 28 1.1.1 Kh¸i niƯm 28 1.1.2 øng dông 28 1.2 Hệ trục tọa độ địa phương (Local Coordinate System) 28 1.2.1 Kh¸i niÖm 28 1.2.2 Mặc định 28 1.2.3 HiÖu chØnh 29 1.3 BËc tù (Degree of Freedom) 30 1.4 Khèi l­ỵng (Mass) 30 TiÕt diÖn (Frame Section) 30 2.1 Khai b¸o tiÕt diƯn 30 2.2 Thanh cã tiÕt diƯn thay ®ỉi (Non-Prismatic Sections) 31 2.3 Tiết diện hình dạng xác định (General) 32 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dông ETABS tính toán công trình 2.4 Thay đổi th«ng sè tiÕt diƯn 33 2.4.1 Thông số hình học học tiết diện 33 2.4.2 Thay đổi thông số hình học học 35 Liên kết hai phần tử 36 3.1 §iĨm chÌn (Insertion point) 36 3.1.1 Kh¸i niƯm 36 3.1.2 Phương pháp khai báo 37 3.2 §iÓm giao (End offsets) 39 3.2.1 Kh¸i niƯm 39 3.2.2 Phương pháp khai báo 39 3.3 Liªn kÕt Release (Frame Releases and Partial Fixity) 40 3.3.1 Kh¸i niƯm 40 3.3.2 Phương pháp khai báo 41 Tù ®éng chia nhá phÇn tư (Automatic Frame Subdivide) 41 4.1 Kh¸i niƯm 41 4.2 Phương pháp khai báo 41 Ch­¬ng 3: KÕt cÊu tÊm vá 44 Phần tử Tấm 44 1.1 PhÇn tö Area (Area Element) 44 1.1.1 Kh¸i niƯm chung 44 1.1.2 Thickness Formulation (Thick – Thin) 44 1.1.3 Thickness 45 1.1.4 Material Angle 45 1.2 HÖ trục tọa độ địa phương (Local Coordinate System) 46 1.2.1 Trạng thái mặc định 46 1.2.2 BiÕn ®ỉi 47 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dông ETABS tính toán công trình 1.3 Tiết diện 48 1.4 BËc tù (Degree of Freedom) 48 1.5 Mass 49 1.6 Néi lùc vµ øng suÊt 49 1.6.1 Néi lùc 49 1.6.2 øng suÊt 51 V¸ch cøng 52 2.1 Tæng quan vỊ Pier vµ Spendrel 52 2.1.1 Kh¸i niƯm 52 2.1.2 Đặt tên phần tử 52 2.2 Hệ trục tọa độ địa phương 53 2.2.1 PhÇn tư Pier 53 2.2.2 PhÇn tư Spandrel 53 2.2.3 Hiển thị hệ tọa độ địa phương 54 2.3 TiÕt diÖn 54 2.3.1 Đặt tên phần tử Pier Spandrel 55 2.3.2 Định nghĩa tiết diện Pier 56 2.3.3 G¸n tiÕt diƯn Pier 57 2.4 Néi lùc phần tử Pier Spandrel 57 2.5 KÕt qu¶ thiÕt kÕ v¸ch 58 2.5.1 Pier result Design 58 2.5.2 Spandrel Result Design 58 Chia nhá phÇn tư (Area Mesh Options) 58 3.1 Kh¸i niƯm 58 3.2 Phương pháp chia nhỏ 59 Ch­¬ng 4: Phơ lơc 62 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dông ETABS tính toán công trình Section Designer 62 1.1 Tæng quan 62 1.2 Căn Section Designer 62 1.2.1 Khëi ®éng Section Designer 62 1.2.2 Hép tho¹i Pier Section Data 63 1.2.3 Hép tho¹i SD Section Data 64 1.3 Chương trình Section Designer 65 1.3.1 Giao diện chương trình Section Designer 65 1.3.2 HƯ trơc täa ®é 65 1.3.3 Tiết diện hình dạng (Sections and Shapes) 66 1.3.4 Cèt thÐp gia c­êng 67 1.3.5 Phương pháp vẽ 69 1.4 Section Properties 69 1.4.1 Mơc ®Ých cđa Section Properties 69 1.4.2 Th«ng sè thiÕt diƯn 69 1.5 VÝ dô 70 L­íi (Grid) 73 2.1 Hép tho¹i Building Plan Grid System and Story Data Definition 73 2.2 Hép tho¹i Grid Labeling Options 74 2.3 Hép tho¹i Define Grid Data 75 2.4 Hép tho¹i Story Data 76 2.5 Các chế độ vẽ 77 T¶i träng (Load) 78 3.1 Wind Load 78 3.2 Quake Lad 79 phương pháp chọn phần tử 81 4.1 Chọn phần tử mặt 81 4.2 Đưa điểm nhìn vô 82 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dông ETABS tÝnh toán công trình 4.3 Sử dụng công cụ 82 4.4 Sử dụng chức menu Select 82 Hép tho¹i Replicate 83 Chương 5: Bài tập thực hµnh 86 Bµi tËp 86 1.1 LËp hƯ l­íi 86 1.2 Khai báo đặc trưng hình học vật liệu: 92 1.3 Vẽ sơ đồ kết cấu 97 1.3.1 Vẽ mặt dầm 98 1.3.2 VÏ mỈt b»ng cét 103 1.3.3 VÏ mỈt b»ng sµn 104 1.4 Sao chÐp mỈt b»ng kÕt cÊu 105 1.5 Gán liên kết nối đất 107 1.6 Phương pháp vẽ sàn nhô 107 1.7 Gán sàn tut ®èi cøng 108 1.7.1 Định nghĩa Diaphragms 108 1.7.2 Gán Diaphragms cho tầng 108 1.8 Định nghĩa trường hợp tải trọng 108 1.9 Khai báo khối lượng công tr×nh 109 1.10 Khai báo tự động chia nhỏ sàn dầm 109 1.10.1 Tự động chia nhỏ dầm 109 1.10.2 Tù ®éng chia nhá sµn 109 1.11 Kiểm tra mô hình 110 1.11.1 VÝ dô 111 1.11.2 VÝ dô 111 1.11.3 VÝ dô 112 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn øng dụng ETABS tính toán công trình 1.11.4 Ví dô 112 1.12 Chạy mô hình 112 1.13 Tọa độ tâm cứng tâm khối lượng tần số dao động 112 1.14 Phng phỏp nhp ti vo tâm khối lượng 113 1.15 NhËp t¶i träng vào tâm cứng 115 1.16 Tổ hợp tải trọng 116 1.17 Kiểm tra lại sơ đồ kết cấu 117 1.17.1 Kiểm tra lại sơ đồ hình học 117 1.17.2 KiÓm tra lại sơ đồ tải trọng 117 1.18 Chạy chương trình quan sát nội lực 118 1.19 Khai báo toán thiết kÕ cèt thÐp cho Frame 119 Bµi tËp 122 2.1 ThiÕt lËp hƯ l­íi 123 2.2 Định nghĩa tiết diện vật liệu 125 2.2.1 Định nghĩa vËt liÖu 125 2.2.2 Khai b¸o tiÕt diƯn 126 2.3 Vẽ sơ đồ kết cấu 126 2.4 Tạo lập hệ tọa độ trụ 131 2.5 Định nghĩa trường hợp tải trọng 134 2.6 Khai b¸o tỉ hợp tải trọng 134 2.7 NhËp t¶i träng 135 2.7.1 TÜnh t¶i 135 2.7.2 Hoạt tải 135 2.7.3 T¶i träng giã theo ph­¬ng Y 136 2.8 Khai báo tự động chia nhỏ sàn dầm 136 2.9 Hợp điểm gần 137 2.10 KiÓm tra mô hình 137 2.11 Đặt tên vách 137 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO XÂY DỰNG VIETCONS www.vietcons.edu.vn 10 ứng dụng ETABS tính toán công trình 2.11.1 Đặt tên cho Pier 137 2.11.2 Đặt tên cho Spandrel 137 2.12 Định nghĩa tiết diện vách 138 2.13 G¸n tiÕt diƯn v¸ch 139 2.14 Khai báo tiêu chuẩn thiết kế vách 139 2.15 Thực toán kiĨm tra v¸ch 139 2.16 Đọc kết tính toán 139 2.17 Phô lôc 140 2.17.1 Nâng nhà lên tầng 140 2.17.2 Tạo mặt cắt zic zắc 142 Bµi tËp 145 3.1 LËp mỈt b»ng kÕt cÊu AutoCAD 145 3.1.1 T¹o c¸c layer 145 3.1.2 Vẽ mặt dầm 145 3.1.3 VÏ mỈt b»ng l­íi 146 3.1.4 VÏ mỈt b»ng cét 146 3.1.5 Vẽ mặt vách 147 3.1.6 Xt mỈt b»ng kÕt cÊu file míi 148 3.2 Nhập mô hình từ AutoCAD Etabs 149 3.2.1 NhËp mỈt b»ng l­íi 149 3.2.2 Định nghĩa tiết diện, vật liệu 152 3.2.3 Nhập mặt dầm cột 152 3.2.4 NhËp mỈt b»ng vách vẽ vách 153 Bµi tËp 156 4.1 ThiÕt lËp hƯ l­íi 157 4.2 Định nghĩa tiết diện vật liệu 159 4.2.1 Định nghÜa vËt liÖu 159 4.2.2 Khai b¸o tiÕt diƯn 159