• Xuất và nhập sơ đồ hình học từ môi trường AutoCAD file *.DXF • Xuất nhập hệ lưới phụ trợ theo từng tầng từ môi trường AutoCAD file *.DXF • Tự động tính toán tải trọng cho các kiểu
Trang 1Giới thiệu vê phương pháp phần tử hữu hạn
• Chia kết cấu thành các phần tư
(Frame, shell, solid, ) liên kết với nhau
tại nút
• Thiết lập các ma trận độ cứng {K}
• Thiết lập hệ phương trình
• Giải hệ phương trình xác định chuyển
vị nút
• Tính toán nội lực và ứng xuất
• Chia kết cấu thành các phần tư
(Frame, shell, solid, ) liên kết với nhau
tại nút
• Thiết lập các ma trận độ cứng {K}
• Thiết lập hệ phương trình
• Giải hệ phương trình xác định chuyển
vị nút
• Tính toán nội lực và ứng xuất
Trang 2Giới thiệu vê phương pháp phần tử hữu hạn
• Ưu điểm:
• Mô hình được hầu hết các loại kết cấu
• Phù hợp với ngôn ngữ máy tính
• Có kể đến các yếu tố của vật liệu
• Độ chính xác phụ thuộc vào số lượng phần tư (Chú ý sẽ chạy
mất thời gian hơn)
• Ưu điểm:
• Mô hình được hầu hết các loại kết cấu
• Phù hợp với ngôn ngữ máy tính
• Có kể đến các yếu tố của vật liệu
• Độ chính xác phụ thuộc vào số lượng phần tư (Chú ý sẽ chạy mất thời gian hơn)
Trang 3CHƯƠNG I GiỚI THIỆU ETABS
CHƯƠNG I
GiỚI THIỆU ETABS
I Giới thiệu chung
CSI Etabs (Extended 3D Analysis of Building System) :
• Ra đời từ đầu những năm 70, ETABS (Extended 3D Analysis of
Building Systems) là phần mêm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng ETABS có xuất xứ từ trường Đại học Berkeley (Mỹ) và cùng họ với SAP 2000
I Giới thiệu chung
CSI Etabs (Extended 3D Analysis of Building System) :
• Ra đời từ đầu những năm 70, ETABS (Extended 3D Analysis of
Building Systems) là phần mêm kết cấu chuyên dụng trong tính toán và thiết kế nhà cao tầng ETABS có xuất xứ từ trường Đại học Berkeley (Mỹ) và cùng họ với SAP 2000
Trang 4Giới thiệu chung
Giới thiệu chung
Điểm nổi bật của ETABS:
• Giao diện được tích hợp hoàn toàn với môi trường Windows
95/98/NT/2000/XP
• Tất cả các thao tác được thực hiện trên màn hình đồ hoạ thân
thiện Các tiết diện được thể hiện theo màu rất dễ quan sát
• Tính năng vượt trội trong vào số liệu, chỉnh sửa và sao chép dễ
dàng, thuận tiện theo khái niệm tầng tương tự.
• Tối ưu mô hình hoá nhà nhiêu tầng Có thể mô hình các dạng
kết cấu nhà cao tầng : Hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; Hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi toàn khối…
Điểm nổi bật của ETABS:
• Giao diện được tích hợp hoàn toàn với môi trường Windows
95/98/NT/2000/XP
• Tất cả các thao tác được thực hiện trên màn hình đồ hoạ thân
thiện Các tiết diện được thể hiện theo màu rất dễ quan sát
• Tính năng vượt trội trong vào số liệu, chỉnh sửa và sao chép dễ
dàng, thuận tiện theo khái niệm tầng tương tự.
• Tối ưu mô hình hoá nhà nhiêu tầng Có thể mô hình các dạng
kết cấu nhà cao tầng : Hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; Hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi toàn khối…
Trang 5Giới thiệu chung
Giới thiệu chung
• Các thư viện kết cấu sẵn có hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu: dầm, sàn, cột, vách trên mặt bằng hoặc mặt đứng công trình bằng các công cụ mô hình đặc biệt
• Kích thước chính xác với hệ lưới và các lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD Đặc biệt là hệ trục định vị mặt bằng kết cấu
• Xuất và nhập sơ đồ hình học từ môi trường AutoCAD (file
*.DXF)
• Xuất nhập hệ lưới phụ trợ theo từng tầng từ môi trường AutoCAD (file *.DXF)
• Tự động tính toán tải trọng cho các kiểu tải sau : tải trọng bản
thân, gió tĩnh, động đất theo tiêu chuẩn UBC, BS8110, BOCA96, hàm tải trọng phổ (Response Spectrum Function), hàm tải trọng đáp ứng theo thời gian (Time History Function)…
• Các thư viện kết cấu sẵn có hoặc xây dựng sơ đồ kết cấu: dầm, sàn, cột, vách trên mặt bằng hoặc mặt đứng công trình bằng các công cụ mô hình đặc biệt
• Kích thước chính xác với hệ lưới và các lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD Đặc biệt là hệ trục định vị mặt bằng kết cấu
• Xuất và nhập sơ đồ hình học từ môi trường AutoCAD (file
*.DXF)
• Xuất nhập hệ lưới phụ trợ theo từng tầng từ môi trường AutoCAD (file *.DXF)
• Tự động tính toán tải trọng cho các kiểu tải sau : tải trọng bản
thân, gió tĩnh, động đất theo tiêu chuẩn UBC, BS8110, BOCA96, hàm tải trọng phổ (Response Spectrum Function), hàm tải trọng đáp ứng theo thời gian (Time History Function)…
Trang 6Giới thiệu chung
Giới thiệu chung
• Tự động xác định khối lượng và trọng lượng các tầng
• Tự động xác định tâm hình học, tâm cứng và tâm khối lượng
công trình
• Tự động xác định chu kì và tần số dao động riêng theo hai
phương pháp Eigen Vectors và Ritz Vectors theo mô hình kết cấu không gian thực tế của công trình
• Đặc biệt có thể can thiệp và áp dụng các tiêu chuẩn tải trọng khác như: tải trọng gió động theo TCVN 2737-95, tải trọng động đất theo dự thảo tiêu chuẩn tính động đất Việt Nam hoặc tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga (SNIPII-87 hoặc SNIPII-95) Nhờ chức năng nhập tải trọng vào tâm cứng của từng tầng (áp dụng cho tải trong gió và động đất)
• Phân tích và tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn
• Tự động xác định khối lượng và trọng lượng các tầng
• Tự động xác định tâm hình học, tâm cứng và tâm khối lượng
công trình
• Tự động xác định chu kì và tần số dao động riêng theo hai
phương pháp Eigen Vectors và Ritz Vectors theo mô hình kết cấu không gian thực tế của công trình
• Đặc biệt có thể can thiệp và áp dụng các tiêu chuẩn tải trọng khác như: tải trọng gió động theo TCVN 2737-95, tải trọng động đất theo dự thảo tiêu chuẩn tính động đất Việt Nam hoặc tải trọng động đất theo tiêu chuẩn Nga (SNIPII-87 hoặc SNIPII-95) Nhờ chức năng nhập tải trọng vào tâm cứng của từng tầng (áp dụng cho tải trong gió và động đất)
• Phân tích và tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn
Trang 7Giới thiệu chung
Giới thiệu chung
• Đặc biệt việc kết xuất kết quả tính toán một cách rõ ràng, khoa học giúp
cho việc thiết kế, kiểm tra cấu kiện một cách nhanh chóng, chính xác.
• Thiết kế và kiểm tra cấu kiện dầm, cột, vách theo các tiêu chuẩn:
ACI318-99, UBC97, BS8110-89, EUROCODE 2-1992, INDIAN IS 456-2000, CSA-A23.3-94 …
– Cấu kiện dầm tính ra đến diện tích thép Fa, – Cấu kiện cột tính ra đến diện tích thép Fa (có thể thực hiện bài toán
thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện cột),
– Cấu kiện vách tính ra đến diện tích thép Fa theo tiêu chuẩn ACI318-99,
UBC97, BS8110 (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện vách)
• Thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác, ngắn gọn thuyết minh tính
toán công trình.
• Kết xuất dữ liệu ra các môi trường khác như: SAP 2000, SAFE,
AUTOCAD, ACCESS, WORD, NOTEPAD.
• Đặc biệt là việc kết xuất các mức sàn tầng của công trình sang chương
trình phụ trợ SAFE để tính toán sàn bê-tông cốt thép Kết quả cuối cùng đạt được là biểu đồ nội lực, diện tích thép Fa, bố trí triển khai thép sàn
• Đặc biệt việc kết xuất kết quả tính toán một cách rõ ràng, khoa học giúp cho việc thiết kế, kiểm tra cấu kiện một cách nhanh chóng, chính xác.
• Thiết kế và kiểm tra cấu kiện dầm, cột, vách theo các tiêu chuẩn:
ACI318-99, UBC97, BS8110-89, EUROCODE 2-1992, INDIAN IS 456-2000, CSA-A23.3-94 …
– Cấu kiện dầm tính ra đến diện tích thép Fa, – Cấu kiện cột tính ra đến diện tích thép Fa (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện cột),
– Cấu kiện vách tính ra đến diện tích thép Fa theo tiêu chuẩn ACI318-99, UBC97, BS8110 (có thể thực hiện bài toán thiết kế hoặc kiểm tra cấu kiện vách)
• Thiết lập một cách nhanh chóng, chính xác, ngắn gọn thuyết minh tính toán công trình.
• Kết xuất dữ liệu ra các môi trường khác như: SAP 2000, SAFE,
AUTOCAD, ACCESS, WORD, NOTEPAD.
• Đặc biệt là việc kết xuất các mức sàn tầng của công trình sang chương
trình phụ trợ SAFE để tính toán sàn bê-tông cốt thép Kết quả cuối cùng đạt được là biểu đồ nội lực, diện tích thép Fa, bố trí triển khai thép sàn
Trang 8Giới thiệu chung
Giới thiệu chung
• SAFE là phần mêm kết cấu chuyên dụng tính toán cho các loại bản sàn bê-tông cốt thép theo phương pháp phần tử hữu hạn như sàn giao thoa, sàn không dầm, sàn nấm, … ngoài ra SAFE còn có thể tính nội lực và tính thép cho đài móng đơn hoặc móng tổ hợp, móng bè SAFE nằm trong bộ phần mêm SAP, ETABS, SAFE của trường Đại học Berkeley (Mỹ)
• Ngoài ra, ETABS có thể tính toán và thiết kế cho cấu kiện dầm tổ hợp (Composite Beam), thực hiện thiết kế chi tiết liên kết tại các nút đối với kết cấu thép (Joint Steel Design) theo các tiêu chuẩn thông dụng trên thế giới
• SAFE là phần mêm kết cấu chuyên dụng tính toán cho các loại bản sàn bê-tông cốt thép theo phương pháp phần tử hữu hạn như sàn giao thoa, sàn không dầm, sàn nấm, … ngoài ra SAFE còn có thể tính nội lực và tính thép cho đài móng đơn hoặc móng tổ hợp, móng bè SAFE nằm trong bộ phần mêm SAP, ETABS, SAFE của trường Đại học Berkeley (Mỹ)
• Ngoài ra, ETABS có thể tính toán và thiết kế cho cấu kiện dầm tổ hợp (Composite Beam), thực hiện thiết kế chi tiết liên kết tại các nút đối với kết cấu thép (Joint Steel Design) theo các tiêu chuẩn thông dụng trên thế giới
Trang 9Trình tự tiến hành
• Giống như Sap, trình tự bài toán thiết kế được tiến hành như
sau :
– Lựa chọn đơn vị – Khai báo vật liệu – Khai báo tiết diện (chú ý cách phối màu) – Thiết lập hệ lưới (từ CAD, từ template hoặc tự tạo) – Thiết lập sơ đồ tính (từ CAD, từ template hoặc tự vẽ) – Khai báo các trường hợp tải trong, tổ hợp tải
– Nhập tải trọng – Khai báo khối lượng tham gia tính toán dao động – Khai báo tính toán dao động riêng
– Thực hiện quá trình phân tích – Lấy tần số dao động riêng ra tính toán gió động và động đất
• Giống như Sap, trình tự bài toán thiết kế được tiến hành như sau :
– Lựa chọn đơn vị – Khai báo vật liệu – Khai báo tiết diện (chú ý cách phối màu) – Thiết lập hệ lưới (từ CAD, từ template hoặc tự tạo) – Thiết lập sơ đồ tính (từ CAD, từ template hoặc tự vẽ) – Khai báo các trường hợp tải trong, tổ hợp tải
– Nhập tải trọng – Khai báo khối lượng tham gia tính toán dao động – Khai báo tính toán dao động riêng
– Thực hiện quá trình phân tích – Lấy tần số dao động riêng ra tính toán gió động và động đất
Trang 10G
Trang 11Trình tự tiến hành
– Tính toán tải trọng động đất và gió động – Khai báo tải trọng động đất và gió động vào tâm cứng của
các mức sàn
– Khai báo thông số thiết kế
• Thông số vật liệu
• Thông số dầm, cột và lớp bảo vệ
• Khai báo tiêu chuẩn thiết kế
– Thực hiện quá trình phân tích – Thực hiện quá trình thiết kế – Xuất số liệu hoặc đọc kết quả tính toán.
– Tính toán tải trọng động đất và gió động – Khai báo tải trọng động đất và gió động vào tâm cứng của
các mức sàn
– Khai báo thông số thiết kế
• Thông số vật liệu
• Thông số dầm, cột và lớp bảo vệ
• Khai báo tiêu chuẩn thiết kế
– Thực hiện quá trình phân tích – Thực hiện quá trình thiết kế – Xuất số liệu hoặc đọc kết quả tính toán.
Trang 12Trình tự đối với công trình lớn
1 Chuẩn bị trong CAD
– Lập mặt bằng kết cấu – Lập sơ đồ dầm, vách và trục theo layer từng loại tầng
2 Thiết lập mặt bằng kết cấu
C1 :
– Thiết lập theo hệ lưới – Vẽ kết cấu như trong sap
C2 :
– Import hệ lưới theo các tầng từ AutoCAD, chỉnh sửa hệ lưới – Định nghĩa các loại tiết diện dầm, cột sàn
– Import hệ dầm theo layer từ AutoCAD, gán tiết diện ngay
trong lúc import.
1 Chuẩn bị trong CAD
– Lập mặt bằng kết cấu – Lập sơ đồ dầm, vách và trục theo layer từng loại tầng
2 Thiết lập mặt bằng kết cấu
C1 :
– Thiết lập theo hệ lưới – Vẽ kết cấu như trong sap
C2 :
– Import hệ lưới theo các tầng từ AutoCAD, chỉnh sửa hệ lưới – Định nghĩa các loại tiết diện dầm, cột sàn
– Import hệ dầm theo layer từ AutoCAD, gán tiết diện ngay
trong lúc import.
Trang 13Trình tự đối với công trình lớn
– Vẽ thêm các dầm phụ phát sinh – Vẽ sàn
• Có thể vẽ theo đa giác (không như trong Sap, chỉ vẽ đc phần tử 3 hoặc
4 đỉnh)
• Nên định nghĩa sàn theo loại sàn (sàn vệ sinh, sàn hành lang, sàn phòng ngủ, sàn kỹ thuật,…_và theo tiết diện của sàn
• Lưu ý phối màu cho dễ nhìn đối với tất cả các tiết diện (dầm, cột, vách, sàn)
• Nên vẽ sàn theo một chiêu nhất định (VD : ngược chiêu kim đồng hồ)
• Gán tiết diện ngay trong khi vẽ.
• Có thể sử dụng chức năng similaire để vẽ cho nhiêu tầng
– Vẽ thêm các dầm phụ phát sinh – Vẽ sàn
• Có thể vẽ theo đa giác (không như trong Sap, chỉ vẽ đc phần tử 3 hoặc
4 đỉnh)
• Nên định nghĩa sàn theo loại sàn (sàn vệ sinh, sàn hành lang, sàn phòng ngủ, sàn kỹ thuật,…_và theo tiết diện của sàn
• Lưu ý phối màu cho dễ nhìn đối với tất cả các tiết diện (dầm, cột, vách, sàn)
• Nên vẽ sàn theo một chiêu nhất định (VD : ngược chiêu kim đồng hồ)
• Gán tiết diện ngay trong khi vẽ.
• Có thể sử dụng chức năng similaire để vẽ cho nhiêu tầng