Các bước mô hình công trình - Mô hình công trình- 123docz.net

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E

5.1. Mô hình công trình

5.1.4. Các bước mô hình công trình

- Khởi động phần mềm ETABS 9.7.4 bằng cách click vào biểu tượng có trên desktop hoặc bằng nhiều cách khác.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 75

Bước 1: Khởi động mô hình.

- Chọn đơn vị KN-m phía dưới bên tay phải màn hình .

- Tạo File mới bằng cách kích vào File  New Model  Hộp thoại New Model Initialization xuất hiệnChọn Default.edb để thiết lập mặc định trong Etabs.

Bước 2: Xác định các kích thước cấu tạo, số tầng và hiệu chỉnh lưới cho công trình.

Cột Grid Dimensions (Plan)

- Dòng Number Lines in X Direction (Số lưới theo phương X) :13

- Dòng Number Lines in X Direction (Số lưới theo phương X) :11

- Dòng Spacing in X Direction (Khoảng cách các đường lưới theo phương X): 4

- Dòng Spacing in X Direction (Khoảng cách các đường lưới theo phương X): 4

- Click vào Custom Gird Spacing  Gird Labels chỉnh lại ký hiệu lưới theo trục theo kiến trúc.

Cột Story Dimensions

- Dòng Number of Stories (Số tầng): 14 tính luôn tầng hầm và tầng mái.

- Dòng Typical Story Height (chiều cao tầng điển hình): 3.5

- Dòng Bottom Story Height (chiều cao tầng cuối cùng): 3.2

- Click vào biểu tượng Gird Only để chọn kiểu dạng lưới .

Chỉnh ký hiệu lưới trục kiến trúc

Dữ liệu đầu vào của mô hình

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 76

- Hiệu chỉnh lưới: Click vào Custom Gird Spacing  Edit Gird  Click Spacing và hiệu chỉnh

như hình.

- Tiếp tục Click vào Custom Stories Data  Edit Stories Data để hiệu chỉnh ký hiệu tầng và chiều cao tầng.

- Hộp thoại Story Data xuất hiện.

- Tại cột Lable khai báo tên tầng từ trệt đến mái. Coi mặt ngàm của công trình tại sàn tầng hầm và cách mặt đất tự nhiên đoạn -2.2 (m).

- Tại cột Height (chiều cao tầng tương ứng) khai báo các chiều cao tầng của công trình.

- Cột Elevation có nghĩa là chiều cao cộng dồn tính từ mặt đất tự nhiên.

- Cột Master Story có nghĩa là định nghĩa tầng chủ chọn Yes là có, No là không.Cho phép khai báo tải và các điều kiện khác cho các tầng giống nhau một cách nhanh chóng.

- Cột Similar To có nghĩa là các tầng giống tầng Master Story (tầng chủ). Đây là một tính năng mạnh trong Etabs.

Khai báo Story Date

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 77

- Sau đó lưu file chọn File  Save hoặc Click vào biểu tượng bên phía trên góc trái màn hình.

Đặt tên file cần lưu và chọn ổ đĩa để lưu, sau đó nhấn OK để đóng hộp thoại.

Bước 3: Định nghĩa vật liệu sử dụng.

- Định nghĩa vật liệu bê tông B25: Trên thanh menu Click chọn Define  Material Properties.

- Hộp thoại Define Material xuất hiện Click chọn CONCModify/Show Material  Click OK.

Dòng Material Name (tên vật liệu sử dụng): B25

Dòng Mass per uni Volume (khối lượng riêng của bê tông): 2.5

Dòng Weight per uni Volume (trọng lượng riêng của bê tông): 25

Dòng Modulus of Elasticity (Modul đàn hồi của bê tông): 3x107

Dòng Poisson’s Ratio ( hệ số Poisson): 0.2

Cột Design Property Data (thiết kế thép theo tiêu chuẩn ACI): Không thiết kế nên để mặc định.

Bước 4: Khai báo các loại tiết diện.

- Khai báo tiết diện dầm và cột :

Trên thanh menu Click DefineFrame Sections hoặc Click vào biểu tượng .

- Hộp thoại Define Frame Sections xuất hiện, trong mục Properties và chọn tất cả các Type in

property và chỉ để lại hai dòng cuối Click Delete Property.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 78

- Khai báo tiết diện dầm: tiết diện dầm 300x600 (mm).

Tiếp tục trong mục Click to dòng Add I/Wide Flange Click xuống và chọn dòng Add Rectangular

- Hộp thoại Rectangular Section xuất hiện.

Dòng Section Name (tên dầm): D300x600.

Dòng Material (chọn vật liệu bê tông cho dầm): B25.

Depth (t3): 0.6 chiều cao dầm.

Depth (t2): 0.3 chiều rộng dầm.

Dòng Concrete Click chọn Reinforcement hộp thoại Reinforcement Data xuất hiện và Click sang mục Bean.

Dòng Concrete Cover to Rebar Center : lớp bê tông bảo vệ của dầm.

- Các tiết diện dầm D300x500, D250x400, D200x300 khai báo tương tự như dầm trên và ta có tất cả tiết diện dầm như hình:

- Khai báo tiết diện cột: tiết diện cột 700x700(mm).

Khai báo giống như khai báo tiết diện dầm.

Dòng Concrete Click chọn Reinforcement hộp thoại Reinforcement Data xuất hiện và chọn mục

Colum.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 79

Mục Rectangular Reinforcement (Thiết kế thép cột): Không dùng nên để mặc định.

- Các tiết diện cột C800x800, C750x750, C650x650, C600x600, C550x550, C500x500, C450x450, C400x400, C350x350 khai báo tương tự như cột trên và ta có tất cả tiết diện cột như hình:

Tiết diện cột sau khi đã khai báo

- Khi báo tiết diện sàn: tất cả sàn đều dày 100 (mm).

Trên thanh menu Click Define Wall/Slab/Deck Section hoặc Click vào biểu tượng .

- Hộp thoại Define Wall/Slab/Deck Section xuất hiện.

Trong mục Click to chọn mục Add New Slab.

- Hộp thoại Wall/Slab Section xuất hiện.

Dòng Section Name (tên sàn): S100

Dòng Material (Vật liệu sàn): B25

Khai báo chiều dày sàn.

Dòng Membrane: 0.1

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 80

- Khi báo tiết diện vách: tất cả vách đều dày 300 (mm).

Trong hộp thoại Define Wall/Slab/Deck Section có mục Click to chọn mục Add New Wall.

- Hộp thoại Wall/Slab Section xuất hiện.

Dòng Section Name (tên vách): VACH300

Dòng Material (Vật liệu sàn): B25

Khai báo chiều dày vách.

Dòng Membrane: 0.3

Bước 5: Xây dựng mô hình kết cấu.

Ta tiến hành vẽ các cấu kiện cho mô hình.

Các bước vẽ cột:

- Chọn chế độ Smilar Stories để vẽ cho các tầng giống nhau .

- Trên thanh menu Click Draw Draw Line Objects  Create Columns in Region or at Clicks (Plan) hoặc Click vào biểu tượng bên trái màn hình.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 81

Các bước vẽ vách:

- Vẽ các nút để thực hiện vẽ các đoạn vách có lỗ cửa.

- Chọn chế độ Smilar Stories để vẽ cho các tầng giống nhau

Trên thanh menu Click Draw Draw Point Objects.

Hộp thoại Properties of Objects xuất hiện.

Plan Offset X : khai báo khoảng cách cần Offset theo phương X. Khoảng cách là dấu “+” khi chiều

từ trái sang phải, dấu “-” khi chiều từ phải sang trái.

Plan Offset Y : khai báo khoảng cách cần Offset theo phương Y. Khoảng cách là dấu “+” khi chiều

từ dưới lên trên, dấu “-” khi chiều từ trên xuống dưới.

- Tiếp tục Click vào Draw Draw Area Objects Draw Wall (Plan) nếu muốn vẽ từng đoạn

vách và Click vào Create Walls in Region or at Click (Plan) nếu muốn vẽ nhanh vách. Hoặc Click vào biểu tượng hoặc bên góc trái màn hình.

- Hộp thoại Properties of Object xuất hiện và dòng Property chọn: VACH300

- Lần lượt vẽ các vách cho công trình.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 82

Vẽ cột và vách

- Vẽ lanh tô cho lõi cứng: lỗ cửa thang máy có chiều cao 2 (m) cho tất cả các tầng.

Các bước vẽ dầm:

- Chọn chế độ Smilar Stories để vẽ cho các tầng giống nhau .

- Trên thanh menu Click Draw Draw Line Objects Draw Line (Plan,Elev, 3D) khi muốn vẽ

đoạn dầm có điểm đầu và cuối, chọn Create Lines in Region or at Clicks (Plan, Elev, 3D) khi muốn vẽ nhanh dầm hoặc Click vào biểu tượng hoặc bên trái màn hình.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 83

- Hộp thoại Properties of Object xuất hiện.

Dòng Property chọn thiết diện dầm cần vẽ: D300x600.

Hiển thị dầm trên mặt bằng và mặt đứng

Hiển thị dầm trên mặt bằng và mặt đứng Các bước vẽ sàn:

- Chọn chế độ Smilar Stories để vẽ cho các tầng giống nhau .

- Trên thanh menu Click Draw Draw Area Objects Draw Rectangular Area (Plan,Elev, 3D) khi muốn vẽ sàn có điểm đầu và cuối, chọn Create Areas at Click(Plan, Elev) khi muốn vẽ

nhanh sàn, chọn Draw Areas (Plan, Elev,3D) khi muốn vẽ sàn có tiết diện bất kỳ hoặc Click vào biểu tượng hoặc hoặc bên trái màn hình.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 84

- Hộp thoại Properties of Object xuất hiện.

Dòng Property chọn tiết diện sàn: S100

- Vẽ lần lượt các ô sàn cho mô hình.

Vẽ sàn cho mô hình Bước 6: Hiệu chỉnh mô hình cho phù hợp với kiến trúc.

Dịch cột và dầm theo lưới:

Cột biên ở các trục K, A, 1, 11.

Tất cả các dầm biên.

- Trên thanh menu Click View Set Building View Options hoặc Click biểu tượng bên trên màn hình.Hộp thoại Set Building View Options xuất hiện.

Trong mục Special Effects Click chọn ô Extrusion để hiển thị kích thước hình học của dầm.

Mục Object View Options Click vào ô Line Local Axes để hiển thị trục toạ độ địa phương của cột

và dầm. Khi muốn xem được trục toạ độ địa phương phải bỏ chọn Extrusion.

Trục toạ độ địa phương của cột

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 85

- Xác định trục 2 và trục 3 cua cột dựa vào màu sắc hiển thị.

- Sau khi đã xác định được trục toạ độ 2 và 3 của cột tiếp theo chọn cột cần dịch chuyển về cùng trục và vào Assign Frame  Insertion Point.

- Hộp thoại Frame Insertion Point xuất hiện.

Mục Cardial Point chọn các mục tuỳ thuộc vào trục toạ độ địa phương của cột.

- Bỏ chọn dòng Do not transform frame stiffness for offsets from centroid: Vì cột thay đổi tiết diện nên độ cứng giữa các tầng là khác nhau. Dầm không bỏ chọn.

Cột và dầm sau khi đã đƣợc dịch chuyển Gán sàn Opening cho các khoảng trống:

Mục đích: để cho các tải trọng không gán vào các khoảng trống.

- Trên thanh menu Click Draw Draw Area Objects Draw Rectangular Area (Plan,Elev,

3D) Click vào biểu tượng bên trái màn hình.

- Hộp thoại Properties of Object xuất hiện.

Dòng Property chọn tiết diện sàn: NONE

Vẽ dầm ảo:

Mục đích: Gán tải tường trên sàn khi không có dầm đỡ tường.

- Trên thanh menu Click Draw Draw Line Objects Draw Line (Plan,Elev, 3D) hoặc Click

vào biểu tượng bên trái màn hình.

- Hộp thoại Properties of Object xuất hiện.

Dòng Property chọn thiết diện dầm: NONE

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 86

- Và vẽ dầm ảo trên sàn có sử dụng chức năng Draw Point Object.

Mặt bằng dầm ảo và sàn Opening

Bước 7: Đặt tên, gán điều kiện biên và chia các cấu kiện.

Gán ngàm cho tầng BASE:

- Dùng chức năng để Click chọn tầng BASE và tiến hành gán ngàm tại vị trí chân cột và vách. Quét chọn tất cả các điểm của tầng BASE sau đó vào Assign Joint/Point Restranints (Supports). Hộp thoại Assign Restraints xuất hiện. Dòng Fast Restraints chọn biểu tượng .

Gán tên cho vách:

- Muốn chương trình xuất ra kết quả nội lực để đi tính toán cốt thép cho vách thì nên đặt tên cho từng vách riêng lẻ.

- Muốn chương trình xuất ra kết quả nội lực để đi tính toán cốt thép móng cho vách cứng thì nên đặt tên cho vách cùng một tên.

Click vào Select by Area Object Type  Hộp thoại Select Area Object Type xuất hiện 

Chọn Wall sau đó Click OK.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 87

Click vào Assign Shell/Area Pier Lable. Hộp thoại Pier Names xuất hiện.

Dòng Wall Piers chọn vách bất kỳ đổi tên sau đó Click vào Add New Name để tạo vách mới. Chọn tên vách cần gán cho vách đã chọn và Click OK để đóng hộp thoại.

Tên vách sau khi đƣợc đặt

Tên vách sau khi đƣợc đặt Chia ảo sàn:

- Chọn tất cả sàn bằng cách vào Select by Area Object Type

Hộp thoại Select Area Object Type xuất hiện  Click Floor sau đó chọn OK.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 88

- Sau đó vào Assign Shell Area Area Object Mesh Options.

Hộp thoại Area Object Auto Mesh Options xuất hiện, sau đó chọn như hình.

Sàn sau khi đƣợc chia Chia ảo vách:

- Để tính toán cho vách cứng và móng ta tiến hành chia ảo vách cứng.

- Vì ta chọn khung trục E để tính toán nội lực nên việc chia vách của khung trục E là cần thiết để lấy nội lực chính xác hơn. Còn các vách khác ta chia ít phần hơn để khi giảm thời gian khi chạy mô hình trong Etabs.

- Chọn chia vách cứng khung trục E là: 4 .Vách cứng các khung trục khác là: 2.

- Click vào Select by Wall/Slab/ Deck Sections  Hộp thoại Select Sections xuất hiện 

Click chọn VACH300 sau đó Click OK để chọn tất cả vách thang máy.

- Vào Edit Mesh Areas  Hộp thoại Mesh Selected Area xuất hiện và hiệu chỉnh như hình.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 89

Vách cứng sau khi chia Chia ảo dầm cột tại vị trí giao nhau:

- Click vào biểu tượng để chọn tất cả dầm, cột.Sau đó vào Assign Shell/Areas  Automatic

Frame SubdivideHộp thoại Line Object Auto Mesh Options xuất hiện.

Dòng Auto Mesh at Intermediate Points: Chia nhỏ phần tử tại những điểm nằm dọc phần tử. Chọn dòng Auto Mesh at Intermediate Piont and Intersecting Lines/Edges: chia nhỏ phần tử tại những điểm nằm trên phần tử tại những điểm của các phần tử giao nhau, mặc định Etabs chia nhỏ phần tử trong quá trình phân tích tính toán nội lực.

Dòng No Auto Meshing : Không chia nhỏ phần tử đã được chọn trong quá trình phân tích tính toán.

Khai báo sàn tuyệt đối cứng:

- Vào Assign Shell/Area  Diaphragms Hộp thoại Assign Diaphragms xuất hiện.

Mục Diaphragms chọn D1 sau đó chọn OK để đóng hộp thoại.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 90

Xác lập điều kiện biên:

- Dầm liên kết với vách cứng được coi là ngàm nên khi càng lên cao thì moment tại gối ngay vị trí giao nhau rất lớn (do vách chịu tải trọng ngang) dẫn đến việc bố trí thép cho dầm rất khó khăn và dễ gây mất ổn định cho dầm. Vì vậy, ta tiến hành giải phóng moment tại vị trí liên kết đó và xem liên kết tại đó là liên kết khớp, phần moment gối tại dầm ta bố trí thép cấu tạo để an toàn và công trình làm việc ổn định hơn.

Ta tiến hành giải phóng liên kết nhƣ sau:

- Chọn chế độ Smilar Stories để giải khai báo cho các tầng giống nhau

- Chọn dầm cần giải phóng moment bằng cách quét chọn đối tượng, sau đó vào Assign

Frame/Line Frame Releases/Partial Fixity.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 91

- Hộp thoại Assign Frame Releases xuất hiện.

Cột Start và End : liên kết tại điểm đầu (I) và tại điểm cuối (J) của dầm của chức năng Frame

Partial Fixity Springs có thể thay liên kết cứng bằng liên kết đàn hồi tại I,J và moment tại đó bằng

không.

Dòng Release có Start và End là liên kết với vách tại đầu dầm hay cuối dầm,Click vào ô tương ứng

Khai báo số mặt cắt khi đƣa ra kết quả nội lực:

- Mở chế độ hiển thị cột, sau đó chọn Click vào biểu tượng để chọn tất cả, sau đó vào Assign

 Frame/Line Frame Output Station

- Hộp thoại Assign Output Station Spacing xuất hiện.

Dòng Min Number Stations là số mặt cắt ít nhất muốn xuất ra chọn là: 4.

Khai báo bậc tự do cho phép:

- Vào Assign Set Analysis Options Frame Output Station

Hộp thoại Analysis Options xuất hiện chọn Full 3D sau đó chọn OK để đóng hộp thoại.

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 92

Vào Analyze Check Model Hộp thoại Check Model xuất hiện sau đó Click chọn tất cả các ô

và chọn OK để bắt đầu Check Model.

Mô hình hoạt động bình thường

MÔ HÌNH 3D CỦA CÔNG TRÌNH

Chương 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC E Trang 93