Hướng dẫn học Etabs

Ứng dụng Etabs trong tính toán thiết kế nhà cao tầng. Tài liệu tham khảo cho các sinh viên, các kỹ sư trong việc nghiên cứu học tập và làm việc Chương I: Tổng quan Chương II: Kết cấu hệ thanh Chương III:Kết cấu tấm vỏ Chương IV: Phụ lục Chương V: Bài tập thực hành

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 . vt liu Trang Etabs, ta có th khai báo nhiu loi vt liu, các phn t trong s đ kt cu có th nhn các loi vt liu khác nhau. Etabs cho phép ta. trng t đng. Các kiu ti trng này s giúp Sap (Etabs) nhn bit đc tnh ti, hot ti,… t đó Sap (Etabs) s cung cp các trng hp t hp ti trong