Bắt điểm giao nút l−ới Bắt trung điểm
Bắt điểm giao 2 đ−ờng thẳng Bắt điểm vuông góc
Bắt điểm tiếp xúc với đối t−ợng Bắt điểm tiếp xúc theo l−ới 7. Gối tựa và các điều kiện biên 7.1. Gán gối tựa
- Gối tựa là phần liên kết giữa công trình và trái đất ( Kết cấu phía d−ới) - Gán gối tựa trong mô hình phần mềm Etabs nh− sau:
+ Chọn các nút là gối tựa cần gán
+ Vào Assign. Joint. Restraints. Chọn các mô hình gối lí t−ởng nh− ngàm, khớp...
7.2. Gán gối lò xo
- Gối lò xo là gối tựa có đàn hồi
- áp dụng cho bài toán mô hình cả cọc, móng vào công trình, các bài toán SBVL...
- Với móng đơn, móng băng gối lò xo đ−ợc gán tại chân cột, phần liên kết với móng. Độ cứng lò xo KLX = Ks.Aef
Với Ks là hệ số nền ( KN.m3), Aef là phần diện tích tiếp xúc ( bằng diện tích đáy móng)
- Với móng cọc ta mô hình cả đài, 1 đoạn cọc ngắn 1 đầu liên kết nút cứng với móng, 1 đầu là gối lò xo với nền đất. KLX = P . S
Trong đó P là sức chịu tải của cọc ( KN), S là độ lún của cọc (m).
* Để xoay chiều gối tựa: Chọn gối tựa muốn xoay . Vào Assign. Local Axes. Nhập góc quay
7.3. Quay hệ toạ độ cục bộ ( Chiều) của thanh, tấm - Th−ờng áp dụng cho các cột nằm xiên 1 góc nào đó trên mặt bằng hoặc xoay vuông góc với chiều hiện tại.
- Xoay thanh:
+ Chọn thanh cần xoay
+ Vào Assign. Frame . Local Axes + Nhập góc xoay
- Xoay tấm:
+ Chọn thanh cần xoay
+ Vào Assign. Area . Local Axes + Nhập góc xoay
7.4. Khai báo các thanh đặc biệt
- Khi dựng mô hình, mặc định tại vị trí giao nhau giữa các đầu thanh là liên kết nút cứng - Nút cứng là vị mà tất cả các đầu thanh quy tụ về nút đều có cùng giá trị chuyển vị xoay. - Để điều chỉnh các thanh mà tại đầu nút thanh là liên kết khớp hoặc khớp đàn hồi ta thực hiện nh− sau:
+ Chọn thanh cần điều chỉnh + Vào Assign . Frame . Frame Release
+ Chọn nút đầu, nút cuối
+ Nếu là khớp để giá trị bằng M33= 0 + Nếu là khớp đàn hồi nhập vào giá trị
Bài 8. Định nghĩa các ph−ơng án tải trọng và gán chi tiết 1. Định nghĩa các ph−ơng án tải trọng
- Nghiên cứu hồ sơ thiết kế kiến trúc, quy mô và phạm vi công trình để đ−a ra các ph−ơng án chất tải lên công trình.
- Sử dụng tiêu chuẩn TCVN 2737 - 1995: Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế hoặc các bộ tiêu chuẩn của n−ớc ngoài.
- Tính toán chi tiết các giá trị tải trọng tác dụng chi tiết vào các bộ phận kết cấu. - Định nghĩa các ph−ơng án chất tải trên Etabs nh− sau:
+ Load Name: Tên tải trọng, nên đặt cho dễ nhớ, dễ hình dung + Type: Kiểu tải trọng tác dụng
+ Self Weight Multiplier: Hệ số kể đến trọng l−ợng bản thân kết cấu + Auto Lateral Load: Tự động tính toán tải trọng theo các tiêu chuẩn mẫu + Add New Load: Thêm mới ph−ơng án tải trọng
+ Modify Load: Sửa ph−ơng án tải trọng đq có + Delete Load: Xoá bỏ ph−ơng án tải trọng đq có. 2. Cách gán tải trọng vào các nút và các phần tử 2.1. Gán tải nút
- Chọn nút cần gán tải trọng
- Vào Assign . Joint Load . Chọn kiểu tải là lực - Force ( Mô men tập trung, lực tập trung) hoặc chuyển vị c−ỡng b−ớc - Displacement.
- Load Case Name: Chọn ph−ơng án tải - Add: Thêm, cộng tác dụng - Units: Chọn đơn vị - Replace: Sửa đổi, thay mới - Coordinate System: Chọn hệ toạ độ - Delete: Xoá tải đq gán vào nút
- Vào các giá trị lực, chuyển vị
2
a. Tải trọng tập trung - Chọn thanh cần gán tải
- Vào Assign . Frame Load. Point... + Load Case Name: Chọn kiểu tải trọng + Units: Chọn đơn vị
+ Chọn kiểu tác dụng là lực tập trung ( Forces) hoặc mômen tập trung ( Moments) + Coord Sys: Chọn hệ toạ độ
+ Direction: Chọn chiều tác dụng
Gravity: trùng với ph−ơng trục Z, chiều d−ơng từ trên xuống d−ới ( Lực trọng tr−ờng) + Distance: Các vị trí tác dụng của lực trên
thanh
+ Load: Giá trị tải trọng tại các vị trí t−ơng ứng
+ Relative Distance from End - I: Cách xác định vị trí t−ơng đối theo tỉ lệ chiều dài tính từ
đầu thanh
+ Absolute Distance from End - I: Xác định vị trí theo chiều dài thực tế tính từ đầu thanh
+ Add: Thêm tải trọng, cộng tác dụng ngoài ph−ơng án đq có tr−ớc đó
+ Replace: Sửa đổi, thay mới tải trọng đq có + Delete: Xoá tải tập trung đq gán vào thanh
+ L−u ý: Với thanh có ≥5 tải tập trung tác dụng ta khai báo tại 4 vị trí và khai báo thêm các vị trí còn lại với lựa chọn Add to Existing Loads
b. Tải trọng phân bố trên thanh - Chọn thanh cần gán tải
- Vào Define . Frame Load. Distributed
- Các lựa chọn t−ơng tự tải tập trung * Tải trọng phân bố đều trêntoàn bộ thanh
Vào giá trị tải trọng tại mục Uniform Load
* Tải trọng phân bố không đều trên toàn bộ thanh
Vào các giá trị tải trọng tại các vị trí t−ơng ứng trên thanh Distance
L−u ý: Nên chọn cách xác định tại vị trí theo chiều dài tuyệt đối tính từ đầu thanh. Với thanh xiên, tải trọng tác dụng vuông góc với trục thanh, nên chọn hệ toạ độ địa ph−ơng 2.3. Gán tải trọng tác dụng vào tấm
- Chọn tấm cần gán tải trọng - Vào Assign . Sell Area Load - Các lựa chọn t−ơng tự nh− tải trọng tác dụng vào thanh 2.4. Xem tải trọng đu gán vào mô hình
Vào Display. Show Load Assign. Chọn phần tử nút, thanh, tấm, chọn ph−ơng án tải
bài 9: định nghĩa các ph−ơng án tổ hợp tải trọng
- Tổ hợp tải trọng là xét đến sự tác động đồng thời của nhiều ph−ơng án tải trọng nhằm tìm ra các tr−ờng hợp nguy hiểm tác động lên công trình.
- Cơ sở: Tiêu chuẩn TCVN 2737 -1995, TCXDVN 375 -2006 - Các ph−ơng án tổ hợp:
+ Tổ hợp cơ bản
> Tổ hợp cơ bản 1: Tải dài hạn + 1 tải trọng ngắn hạn VD: TT + 1xHT; TT + GTX, TT + GPX
> Tổ hợp cơ bản 2: Tải dài hạn + Nhiều tải trọng ngắn hạn x Hệ số tổ hợp VD: TT + ( HT + GT)x0,9 ; TT + ( HT + GP)x0,9
+ Tổ hợp đặc biệt: Tải dài hạn + Tải trọng ngắn hạn x Hệ số tổ hợp + Tải trọng đặc biệt Tải trọng đặc biệt có thể là tải trọng động đất, gió động...
+ Tổ hợp bao: Là ph−ơng án xét đ−ờng bao của các ph−ơng án tổ hợp đ−ợc chọn. Đ−ờng bao bao gồm cả miền trên và miền d−ới của tất cả các ph−ơng án tổ hợp tại tất cả các vị trí trên tất cả các phần tử.
+ Tổ hợp của tổ hợp: Một số tải trọng đặc biệt nh− tải động đất, gió động... đ−ợc xác định qua các dạng dao động riêng của công trình và theo các ph−ơng khác nhau do vậy sẽ có những tr−ờng hợp tải trọng do từng dạng dao động gây ra ví dụ DD X1, DD X2, DD X3, DD Y1, DD Y2, DD Y3; GD X1, GD X2, GD X3, GD Y1, GD Y2, GD Y3... Do vậy cần dùng tổ hợp mới xác định đ−ợc tr−ờng hợp tải cần xét.
Ví dụ 2 2 2
1 2 3
THDD X1 = TT + 0,5 HT + DDX + 0,3 DDY THDD X2 = TT + 0,5 HT - DDX - 0,3 DDY Tổ hợp bao cũng là 1 tr−ờng hợp tổ hợp của tổ hợp. - Cách định nghĩa ph−ơng án tổ hợp
+ Vào Define . Load Combinations > Combinations: Ph−ơng án tổ hợp
> Add New Combo...: Tạo ph−ơng án mới > Modify.Show Combo...: Sửa ph−ơng án đang lựa chọn
> Delete Combo: Xoá ph−ơng án đang lựa chọn
+ Combination Name: Tên Ph−ơng án tổ hợp + Case Name: Lựa chọn ph−ơng án tải trọng, tổ hợp đq định nghĩa để đ−a vào tổ hợp
+ Scale Factor: Hệ số tổ hợp
( có thể lấy cả d−ơng, âm để xét tác động ng−ợc chiều) + Combination Type: Chọn kiểu tổ hợp
> Linear Add: Cộng tác dụng ( Cộng đại số cả âm d−ơng) > Envelope: Tổ hợp bao
> Absolute Add: Lấy trị tuyệt đối rồi cộng > SRSS: Cộng căn bậc hai các tổng bình ph−ơng
Bài 10. Định nghĩa các ph−ơng án phân tích kết cấu Tr−ớc khi tiến hành phân tích kết cấu cần kiểm tra
lỗi. Vào Analyze > Check Model
Vào Analyze > Set Analyze Option để chọn kiểu phân tích.
Full 3D: Phân tích không gian
XZ, YZ Plane: Phân tích theo 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
bài 11: xem kết quả phân tích 1. Xem chuyển vị
- Xem ph−ơng án tải trọng, tổ hợp đang xét: Quan sát tên ph−ơng án trên màn hình cửa sổ.
Muốn xem ph−ơng án tiếp theo bấm chọn nút mũi tên.
- Bấm Start Animation để quan sát xu h−ớng biến dạng tổng thể của công trình ( chuyển vị thẳng đứng hay theo ph−ơng X, Y, xiên)
Hoặc vào Display. Show Deformed Shape ( F6). - Di chuyển chuột trên màn hình vào các nút sẽ có báo cáo về các giá trị chuyển vị của nút theo ph−ơng án tải trọng hoặc tổ hợp đang xem. Bấm chuột phải vào nút để hiển thị chi tiết kết quả chuyển vị
Các thông tin về tên nút, chuyển vị thẳng theo các trục địa ph−ơng 1,2,3, Giá trị chuyển vị xoay.
- Yêu cầu kiểm tra chuyển vị:
+ Với dầm: δ.l ≤ 1.250 Trong đó l là nhịp dầm, δ là chuyển vị lớn nhất trên dầm + Với Sàn: δ.l ≤ 1.400 + Với Hệ khung: ∆.H ≤ 1.500 + Với Hệ khung - Vách : ∆.H ≤ 1.750 + Với Hệ Vách - Lõi: ∆.H ≤ 1.1000
Trong đó: ∆ là chuyển vị đỉnh của công trình; H là chiều cao tính từ mặt móng đến đỉnh 2. Xem kết quả phân tích nội lực, phản lực gối tựa
2.1 Xem phản lực gối tựa
Vào Display. Show Forces. Stresses. Joints... 2.2. Xem kết quả phân tích nội lực thanh
Vào Display. Show Forces. Stresses. chọn kiểu xem cho thanh ( Frame)
hoặc chọn biểu t−ợng Xem sơ đồ không chuyển vị, chuyển vị, nội lực + Case. Combo Name: Chọn ph−ơng án tổ hợp muốn xem
+ Axial Force: Xem lực dọc + Shear 2-2: Lực cắt dọc trục 2 + Shear 3-3: Lực cắt dọc trục 3 + Torsion: Mô men xoắn
+ Moment 2-2: Mô men uốn quanh trục 2 + Moment 3-3: Mô men uốn quanh trục 3 + Scaling: Tỉ lệ xem, nếu giá trị quá lớn hoặc quá nhỏ thì nên điều chỉnh tỉ lệ xem ở mục Scale Factor
+ Fill Diagram: Xem theo màu
+ Show Values on Diagram: Xem theo giá trị trên các mặt cắt
* Quy −ớc dấu âm, d−ơng và quy cách thể hiện nội lực cho hệ thanh
- Muốn xem nội lực của 1 thanh bất kì, Click chọn thanh và nhấn chuột phải sẽ có bảng báo cáo chi tiết
2.3. Xem kết quả phân tích nội lực tấm
- Vào Display . Show Forces. Stresses. chọn kiểu xem cho tấm ( Shells)
+ Case. Combo Name: Chọn ph−ơng án tổ hợp + Resultant Forces: Xem nội lực
+ Shell Stresses: Xem ứng suất
+ Envelope Max: Xem đ−ờng bao lớn nhất + Envelope Min: Xem đ−ờng bao nhỏ nhất.
- Muốn xem nội lực theo 1 mặt cắt tại vị trí bất kì vào Draw . Draw Section cut . Click chọn giữ và kéo chuột 2 điểm đầu, cuối cắt qua sàn.
3. Xem duy nhất các đối t−ợng đ−ợc lựa chọn - Chọn các đối t−ợng muốn hiển thị duy nhất - Chọn các đối t−ợng muốn hiển thị duy nhất - Vào View . Show Selection Only
- Muốn xem toàn bộ mô hình, Vào View . Show All 4. Kết xuất sang File ảnh
Vào File .
Chọn th− mục để l−u, đặt lại tên file nếu cần sau đó quét vùng trên màn hình muốn kết xuất sang file ảnh.
5. Cách xem kết quả phân tích d−ới dạng số trên bảng biểu trên bảng biểu
- Chọn các đối t−ợng muốn xem kết quả phân tích - Vào Display . Show Table
- Analysis Results: Kết quả phân tích - Joint Output: Kết quả phân tích nút + Displacements: Chuyển vị nút + Reaction: Phản lực gối tựa + Joint Masses: Khối l−ợng nút
- Frame Output: Kết quả phân tích thanh - Select Load Cases: Chọn ph−ơng án tải trọng - Select Analysis Cases: Chọn ph−ơng án tổ hợp - Bấm OK để hiển thị kết quả
Bài 12: Thiết kế cốt thép cho hệ thanh BTCT
Mở khoá để điều chỉnh lại một số thuộc tính ( Nếu đd định dạng ngay từ ban đầu thì có thể tiến hành thiết kế kết cấu BTCT luôn)
1. Lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế
Vào Options . Preferences .... Concrete Frame Design ...
Design Code: Chọn tiêu chuẩn thiết kế
2. Chọn các tr−ờng hợp tổ hợp đ−a vào thiết kế kết cấu BTCT
Vào Design. Concrete Frame Design. Select Design Combo . Chọn tất cả các tổ hợp trừ tổ hợp bao vì khi đ−a tổ hợp bao vào tính kết quả tính thép cột sẽ không chính xác.
3. Điều chỉnh c−ờng độ vật liệu, tính chất dầm cột
- Vào Define. Material . Điều chỉnh các hệ số f'c, fy, fys ( tham khảo bài 8) - Vào Define. Frame Section . Điều chỉnh tính chất dầm cột cho hệ thanh
+ Cột: Chọn Column + Dầm: Chọn Beam
+ Nếu cột đặt thép chịu lực th\eo chu vi thì Number of Bars in 3-dir và 2- dir đều để bằng 3, nếu cột bố trí thép 1 ph−ơng thì Number of Bars in 2- dir để bằng 2. + Cover to Rebar Center: Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dọc đến mép tiết diện - Do tính toán thép cột, kết quả tính toán chịu ảnh h−ởng từ hàm l−ợng cốt thép giả thiết à nên kết quả tính toán đôi khi có sự sai lệch ( không lớn). Do vậy cần điều chỉnh hệ số k trong cột nh− sau:
+ Chọn toàn bộ cột: Vào Select . Select . Frame Sections . Chọn các tiết diện cột đq định nghĩa.
+ Vào Design . Concrete Frame Design . View.Revise Overwrites và điều chỉnh
4. Chạy ch−ơng trình và thiết kế kết cấu BTCT
- Chạy ch−ơng trình ( F5). Nếu đq chạy rồi thì chuyển sang b−ớc tiếp theo - Vào Design . Concrete Frame Design . Start Design. Check of Structure
5. Xem kết quả báo cáo thiết kế thép
- Nếu thanh nào báo O.S là tiết diện ch−a đủ khả năng chịu lực, cần tăng tiết diện, cấp độ bền bê tông, mác thép
- Mỗi thanh dầm sẽ hiện ra kết quả thép tại 3 vị trí đầu, giữa và cuối thanh. Nếu thanh nào báo là 0.00 thì bố trí thép theo cấu tạo
- Với cột sẽ báo cáo l−ợng thép cho 1 mặt cắt cho mỗi thanh, l−ợng thép là cho toàn bộ chu vi tiết diện ( cả 2 ph−ơng hoặc 4 ph−ơng)
- Các lựa chọn xem kết quả báo cáo thép :
+ Vào Design . Concrete Frame Design . Display Design Info... > Longgitudinal: Xem diện tích thép
dọc cần thiết ( Nên đổi đơn vị sang cm > Rabar: Hàm l−ợng % à
Kết quả hợp lí là àmin≤ à ≤ àmax Với dầm àmin = 0,05%, àmax = 2,5% Với cột àmin = 0,2%, àmax = 3,5% Cột chịu lực 2 ph−ơng àmax = 5% Cột chịu tải trọng động đất àmax = 6% > Shear : L−ợng thép đai
6. Kết xuất kết quả thiết kế BTCT sang Excel Vào Display . Show Table Vào Display . Show Table
ứng dụng phần mềm etabs trong tính toán thiết kế kết cấu 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 h−ởng của biến dạng P delta tác động lên công trình. 18. Phân tích kể đến giai đoạn thi công.
19. Phân tích có mô hình cả móng, cọc vào sơ đồ kết cấu.