Ứng dụng phần mềm etabs trong thiết kế nhà cao tầng

BÀI GIẢNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETABS TRONG THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG Bài 1: Mô hình và phân tích nội lực Đầu bài: Tòa nhà 12 tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép có mặt bằng tầng như hình vẽ. Chiều cao tầng 3.5m, chiều cao tầng trệt 5m. Tĩnh tải trên sàn 3.5 kN/m2, tĩnh tải trên dầm biên 10 kN/m Hoạt tải trên sàn 4.0 kN/m2. Yêu cầu lập mô hình tính, giải và trình bày kết quả nội lực. Khởi động chương trình: File > New Model Chọn đơn vị: kN-m Tạo lưới mô hình Lưu file: File > Save Khai báo đặc trưng vật liệu: Define > Material Properties Khai báo tiết diện phần tử thanh (dầm, cột): Define > Frame Sections Khai báo tiết diện phầm tử tấm (sàn, vách): Define > Wall/Slab/Deck Sections Khai báo các trường hợp tải tĩnh: Define > Static Load Cases Tạo mô hình: Chọn chế độ “All stories” Draw > Draw Line Ojects > Draw Lines / Create Column… Draw > Draw Area Ojects > Draw Walls (Plan) Draw > Draw Area Ojects > Draw Rectangular Areas … Mô hình đã tạo ra: Xóa các phần tử thanh ở móng: View > Set Plan View > Base > Chọn các thanh dầm > delete Gán ràng buộc liên kết: Chọn phần tử nút cần gán > Assign > Joint/Point > Restraints… Gán tải cho phần tử: Chọn thanh > Assign > Frame/Line Loads > Distributed…> SDL Chọn tấm > Assign > Shell/Area Loads > Uniform…> SDL / LL Đặt tên cho phần tử tấm vách: Chọn > Assign > Shell/Area > Pier Label … Chia nhỏ phần tử: Chọn phần tử tấm sàn > Assign > Shell/Area > Area Oject Mesh Options Giải: Analyze > Run Analysis Thể hiện kết quả nội lực trong thanh, vách: Display > Show Member Forces/Stress Diagram >Frame/Pier/Spandrel Forces… Xuất kết quả dạng text: File > Print Tables > Analysis Output… Bài 2: Tìm hiểu Thanh công cụ Edit Undo Redo Cut Copy Paste Delete Add to Model From Template: Thêm vào mô hình 1 kết cấu từ thư viện Replicate…: Sao chép đối tượng Edit Grid Data: Hiệu chỉnh dữ liệu hệ trục Hiệu chỉnh hệ trục hiện hữu: Edit Grid Data > Edit Grid > Modify/Show System Thêm trục đi qua những điểm đã chọn trước: Edit Grid Data > Add Grids at Selected Points… Glue Joints to Grid Lines: Xem nút dính chặt vào trục Lock Onscreen Grid System Edit: Khóa hệ trục trên màn hình Edit Story Data: Hiệu chỉnh dữ liệu các tầng Hiệu chỉnh thông số nhập vào cho các tầng: Edit Story Data > Edit Story… Chèn thêm vào một tầng: Edit Story Data > Insert Story… Xóa một tầng: Edit Story Data > Delete Story… Edit Reference Planes: Hiệu chỉnh mặt tham chiếu Edit Reference Lines: Hiệu chỉnh đường tham chiếu Merge Points…: Gộp các điểm gần nhau Align Points/Lines/Edges…: Canh lề cho điểm/thanh/tấm Move Points/Lines/Areas…: Di chuyển điểm/thanh/tấm Expand/Shrink Areas: Mở rộng/Thu hẹp tấm Merge Areas…: Gộp các tấm nhỏ đang chọn thành 1 tấm lớn Mesh Areas…: Chia 1 tấm lớn thành nhiều tấm nhỏ Split Area Edge: Tách rời biên phần tử tấm Join Lines: Gộp nhiều thanh thành 1 thanh Devide Lines: Chia 1 thanh thành nhiều thanh Extrude Points to Lines: Mở rộng (trượt) điểm thành phần tử thanh Extrude Lines to Areas: Mở rộng (trượt) phần tử thanh thành phần tử tấm Auto Relabel All…: Tự động đặt lại tên cho tất cả phần tử Bài 3: Mô hình và hiệu chỉnh bằng thanh công cụ Edit Đầu bài: Tòa nhà 12 tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép có mặt bằng tầng như hình vẽ. Chiều cao tầng 3.6m, chiều cao tầng trệt và tầng lửng 3.0m Tĩnh tải trên sàn 3.5 kN/m2, tĩnh tải trên dầm biên 10 kN/m Hoạt tải trên sàn 4.0 kN/m2. Yêu cầu lập mô hình tính từ mô hình đã thực hiện trong Bài 1. Mở khóa mô hình: Options > UnLock Model Thay đổi chiều cao tầng: Edit > Edit Story Data > Edit Story Reset Selected Row > Height: nhập vào 3.6 > Reset Story 1 > Height: nhập vào 3 > OK Thêm tầng lửng vào mô hình: Edit > Edit Story Data > Insert Story… Tạo lưới trục 2’ và 5’: Chọn nút > Edit > Edit Grid Data > Add Grids at Selested Points Đặt tên và hiển thị đường lưới vừa tạo ra: Edit > Edit Grid Data > Edit Grid > Modify/Show System Dời trục B’ 200mm về phía trục C: Edit > Edit Grid Data > Edit Grid > Modify/Show System > Chọn Glue to Grid Lines > Nhập 9.2 vào ô B’ & Ordinate > OK Vẽ phần sàn consol gần trục A và trục 4: Chọn > Edit > Replicate > Linear > Nhập.. > OK Chọn > Edit > Align Points/Lines/Edges > Nhập ..> OK Chọn > Edit > Align Points/Lines/Edges > Chọn Extend Line Objects > OK Thực hiện vẽ sàn: Draw > Draw Area Objects > Draw Rectangular Areas (Plan, Elev) > … Xóa các thanh dầm vừa tạo ra: Chọn > Delete Gán tải cho phần sàn consol có giá trị tải trọng như những sàn khác: Chọn sàn đã gán tải > Assign > Copy Assigns Chọn sàn cần gán tải > Assign > Paste Assigns > Shell/Area …Chọn Uniform > OK Tạo sàn consol gần trục A và trục 1 Chọn > Edit > Replicate > Linear > Nhập -14 vào ô dy > OK Tạo các sàn consol khác trên mặt bằng: Chọn > Edit > Replicate > Mirror > Nhập … Chia nhỏ tường: Chọn > Edit > Mesh Areas > …>OK Xóa tường và vẽ tường, dầm: Chọn > Delete Draw > Draw Area Ojects > Draw Walls (Plan) > … Draw > Draw Line Objects > Draw Lines (Plan, Elev,3D) > … Xóa ô sàn tại vị trí thang bộ: Dùng dầm trục 2 và trục 3 chia sàn thành 3 phần: Chọn > Edit > Mesh Areas > chọn Cookie Cut at Selected Line Objects (Horiz.) > OK. Dùng dầm sàn tại vị trí thang bộ chia sàn thành 2 phần. Chọn ô sàn > Delete Tạo mặt phẳng tham chiếu tại cao trình chiếu nghỉ: Edit > Edit Reference Planes >… Vẽ dầm chiếu nghỉ cầu thang: Nhấp chuột vào cửa sổ thứ 2 > View > Set Elevation View > chọn trục C > OK Vẽ dầm thang dạng chữ Z Vẽ bản thang: Vẽ vế thang 2: Chọn dầm thang > Edit > Extrude Lines to Areas > … Vẽ vế thang 1: Chọn Elevation View – 2’ > Vẽ dầm > Chuyển dầm thành bản > Xóa dầm … Vẽ vế thang 3: Chọn Elevation View – 3 > Vẽ dầm > Chuyển dầm thành bản > Xóa dầm … Gán tiết diện và tải trọng cho bản thang: Dùng lệnh Copy Assign và Paste Assign (xem mục 8 – Lưu ý: Chọn mục Section và Uniform) Xóa tất cả phần tử thuộc sàn tầng 1 đến 11: Select > By Story Level> Chọn cùng lúc Story 1 đến 11 > OK > Delete Sao chép những phần tử thuộc sàn 12 cho sàn 1 đến 11: Select > Edit > Replicate > Story > Chọn cùng lúc Story 1 đến 11 > OK Dời bản chiếu nghỉ cầu thang tại tầng 1: Chọn > Edit > Move Points/Lines/Areas > …> OK Xóa những phần tử thuộc sàn tầng LUNG rồi chép những phần tử thuộc sàn tầng 1 cho sàn LUNG Chỉnh sàn tầng LUNG theo đầu bài Gán ràng buộc liên kết: Chọn phần tử nút cần gán > Assign > Joint/Point > Restraints… Đặt tên cho phần tử tấm vách: Chọn > Assign > Shell/Area > Pier Label … Chia nhỏ phần tử: Chọn phần tử tấm sàn > Assign > Shell/Area > Area Oject Mesh Options Giải: Analyze > Run Analysis Thể hiện kết quả nội lực trong thanh, vách: Display > Show Member Forces/Stress Diagram >Frame/Pier/Spandrel Forces… Xuất kết quả dạng text: File > Print Tables > Analysis Output… Bài 4: Hoàn thiện mô hình và thiết kế Đầu bài: Tòa nhà 12 tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép có mặt bằng tầng như trong Bài 3. Cột từ tầng trệt đến tầng 6 có kích thước 45cm x 45cm. Yêu cầu hoàn thiện mô hình tính từ mô hình đã khai báo trong Bài 3. Mở khóa Tạo và gán tiết điện cột 45cm x 45cm Chỉnh cột lệch tâm: Chọn > Assign > Frame/Line > Insert point… Khai báo tâm cứng sàn: Chọn > Assign > Joint/Point > Rigid Diaphragm > Khai báo khối lượng tập trung tại mỗi tầng: Define > Mass Source > Khai báo số dạng dao động cần tính: Analyze > Analysis Options > Set Dynamic Parameters… Chạy chương trình Xuất dữ liệu về khối lượng tập trung và dạng dao động: File > Print Table > Input File > Print Table > Analysis Output Tính tải gió (tĩnh + động) từ công cụ khác Etabs (có thể dùng Excel) Tính tải động đất từ công cụ khác Etabs (có thể dùng Excel) Mở khóa Nhập tải gió: Define > Static Load Case > … Nhập tải động đất: Khai báo phổ: Define > Response Spectrum Functions Gán phổ: Define > Response Spectrum Cases Khai báo tổ hợp tải trọng Chạy chương trình Thiết kế vách Khai báo tổ hợp dùng để thiết kế: Design > Shear Wall Design > Select Design Combo… Tính sơ bộ thép đặt trong vách: Design > Shear Wall Design > Assign Pier Sections for Checking…> Uniform Reinforcing Pier Section > … Design > Shear Wall Design > Start Design/Check of Structure Kiểm tra thép bố trí đều trong vách Khai báo thép bố trí bất kỳ trong vách Kiểm tra thép bố trí bất kỳ trong vách Tính thép đai trong vách Bài 5: Bài tập tổng quát Tòa nhà 14 tầng bằng kết cấu bê tông cốt thép có mặt bằng tầng như hình vẽ. Chiều cao tầng 3.6m, chiều cao tầng 1 là 5m. Tĩnh tải trên sàn 3.5 kN/m2, tĩnh tải trên dầm biên 10 kN/m Hoạt tải trên sàn 4.0 kN/m2. Tiết diện cột: - Cột biên: 600x600(tầng 1 -> tầng 5); 400x400(tầng 6 -> tầng 14) - Cột giữa: 800x800(tầng 1 -> tầng 5); 600x600(tầng 6 -> tầng 14) Tiết diện vách và lõi cứng: dày 200, chi tiết lõi cứng xem bản vẽ Tiết diện dầm: - Dầm biên (D200x400) - Dầm chính (D200x500) - Dầm phụ, dầm thang (D200x350). Tiết diện sàn và bản thang: dày 150 Yêu cầu lập mô hình tính, giải và trình bày kết quả nội lực. Khởi động chương trình: File > New Model Chọn đơn vị: kN-m Tạo lưới mô hình Hiệu chỉnh lưới: > Custom Grid spacing > Edit Grid Ok Chọn dạng kết cấu khung > Click Grid Only > Ok Lưu file: File > Save Chọn tiêu chuẩn thiết kế: Opition > Pref… > Concrete Frame Design Khai báo đặc trưng vật liệu: Define > Material Properties Khai báo tiết diện phần tử thanh (dầm, cột): Define > Frame Sections D200x400, D200x500, C800x800, C600x600, C400x400 Khai báo D200x400: Khai báo C800x800: Kết quả sau khi khai báo xong: Khai báo tiết diện phần tử tấm (sàn, vách, bản thang): Define > Wall/Slab/Deck Sections Khai báo các trường hợp tải tĩnh: Define > Static Load Cases Tạo mô hình: Chọn chế độ “All stories” Draw > Draw Line Ojects > Draw Lines / Create Column… Draw > Draw Area Ojects > Draw Walls (Plan) Draw > Draw Area Ojects > Draw Rectangular Areas … Draw > Draw Point Ojects > Mô hình cột và nút được tạo ra: Mô hình vách và lõi cứng được tạo ra: Mô hình dầm sàn được tạo ra: Vẽ lỗ cửa lõi cứng : Tạo lưới 2’(Y=8.5m), chọn nút Edit > Edit grid data > Add grid at select points… Chọn cửa sổ thứ 2 > chọn view 2’ Chọn lỗ cửa tầng 2 > copy lên cho các tầng còn lại Chọn > Edit > Replicate > Story… Kết quả: Vẽ cầu thang bộ : Bản thang 1 > chọn view D > vẽ thanh xiên > hiệu chỉnh thành bản (lệnh Extrude) Chọn dầm xiên > edit > Extrude lines to areas… Tạo lưới C’(X=12.5m) , vẽ bàn thang 2(tương tự bản 1 > view C’) Vẽ bản chiếu nghỉ: Tạo mf tham chiếu (Z=6.8m): Edit > Edit Ref.. planes… Tại cửa sổ plan > refp1 view z=6.8 > vẽ bản chiếu nghỉ CT150 Vẽ dầm thang (z=6.8m) , chú ý: nên khai báo DT200x350(để chọn dễ dàng và copy) Chọn bản thang CT150,dầm thang DT200x350 > lệnh Select Edit > Replicate > Story > … Tương tự vẽ thang bộ tầng 1(h=5m) Xóa các phần tử thanh, sàn ở móng: View > Set Plan View > Base > Chọn các thanh dầm, sàn > delete Gán ràng buộc liên kết: Chọn phần tử nút cần gán > Assign > Joint/Point > Restraints… Gán tải cho phần tử: Chọn thanh dầm biên > Assign > Frame/Line Loads > Distributed…> TT > 10 Chọn tấm > Assign > Shell/Area Loads > Uniform…> TT (3.5)/ HT (4) Đặt tên cho phần tử tấm vách: Chọn > Assign > Shell/Area > Pier Label … Chọn > Assign > Shell/Area > Spandrel Label… Kết quả: Chia nhỏ phần tử: Chọn phần tử tấm sàn, vách , ramp > Assign > Shell/Area > Area Oject Mesh Options (Khai báo tâm cứng cho sàn > khai báo tải trong gió > sẽ trình bày tại lớp ) Giải: Analyze > Run Analysis Thể hiện kết quả nội lực trong thanh, vách: Display > Show Member Forces/Stress Diagram >Frame/Pier/Spandrel Forces… Xuất kết quả dạng text: File > Print Tables > Analysis Output…