TÀI LIỆU HỌC ETABS

- Kích chuột vào nút hộp thoại Time History Case Data xuất hiện, ta nhập các thông số theo thứ tự được đánh số như sau... + Thứ tự nhập thông số thứ 3 ta kích vào nút hộp thoại Moda[r]

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN KẾT CẤU

VỚI PHẦN MỀM ETABS 9.04

GVHD: ThS Trần Quang Hiền SVTH: Dương Phước Quang Minh

(Màn hình làm việc chính của ETABS)

Bài số 1: Làm quen với ETABS

Bước 1:

Sau khi khởi động ETABS, ta tiến hành chọn hệ thống đơn vị cho bài toán là (Ton-m) ở góc dưới bên phải của màn hình làm việc chính của ETABS

Bước 2: Tạo lưới

Trong ETABS, việc thiết lập các mô hình các phần tử (dầm, cột…) đều được thiết lập trên một hệ thống lưới Do đó, công việc đầu tiên của ta là tạo hệ lưới, đây cũng chính

là một đặc điểm khác so với SAP

Chọn File ¼ New Model Cửa sổ New Model Initialization xuất hiện như sau

Kích chuột vào nút của hộp thoại trên Lúc này, hộp thoại Building Plan Grid System and Story Data Definition xuất hiện

(Hộp thoại khai báo số tầng và hệ thống lướihình chiếu bằng của công trình)

Giải thích các thông số cần khai báo trong hộp thoại Building Plan Grid System and Story Data Definition:

Ở ô Grid Dimensions (Plan)

Ở ô Story Dimensions

Trong bài số 1 này, ta cần tạo một hệ thống lưới có dạng như sau

- Number Lines in X Direction: Số đường lưới

theo phương X

- Number Lines in Y Direction: Số đường lưới

theo phương Y

- Spacing in X Direction: Khoảng cách 2

đường lưới theo phương X

- Spacing in Y Direction: Khoảng cách 2

đường lưới theo phương Y

- Number of Stories: Số tầng

- Typical Story Height: Chiều cao mỗi tầng trên

- Bottom Story Height: Chiều cao tầng trệt

Ta nhập các thông số như sau

Kích chuột nút , màn hình chính ETABS xuất hiện mô hình lưới như sau

Ở cửa sổ 3D ta tiến hành xoay hình để có được góc nhìn rõ hơn Ta tiến hành thao tác xoay hình như sau

- Kích chuột vào cửa sổ 3-D View (xác định làm việc ở cửa sổ này)

- View ¼ Set 3D View… Hộp thoại Set 3D View xuất hiện, tiếp đó tat hay đổi các

thông số như sau

(Hộp thoại Set 3D View lúc đầu) (Thay đổi các thông số góc nhìn)

Lúc này, ta có màn hình làm việc chính như sau

›Cách di chuyển các mặt lưới:

œ Mặt lưới hình chiếu bằng:

Khi kích chuột làm việc ở cửa sổ 2D, ta sẻ thấy ở cửa sổ 3D có 1 vệt sáng Vệt

sáng đó là mặt lưới đang được thể hiện ở 2D

Ta có thể di chuyển các mặt lưới đó bằng cách kích chuột vào các cặp nút

œ Mặt lưới hình chiếu đứng:

Ngay từ lúc đầu, ETABS đã mặc định thể hiện mặt lưới hình chiếu bằng Do đó

để thể hiện mặt lưới theo hình chiếu đứng ta làm như sau

Lúc này, hộp thoại Set Elevation View xuất hiện

Mặt lưới hình chiếu đứng có 2

dạng, dạng mặt lưới theo trục 1 ´ 4 và dạng mặt lưới theo trục A ´ D Do đó, ở hộp thoại Set Elevation View trong ô Elevations thể hiện các trục của mặt lưới

hình chiếu đứng mà ta cần chọn để thể hiện ở cửa sổ 3D

Trong ô Elevations của hộp thoại Set Elevation View, ta chọn 1 để thể hiện mặt

lưới hình chiếu đứng đi qua trục 1 Chọn để kết thúc Lúc này, cửa sổ làm việc chính của ETABS có dạng như sau

Ta cũng dùng cặp nút để di chuyển mặt lưới hình chiếu đứng theo các trục khác (2, 3, 4, A, B, C, D)

Nếu đang thể hiện mặt lưới hình chiếu đứng mà ta lại muốn chuyển sang mặt lưới theo hình chiếu bằng Ta làm như sau

này, hộp thoại Select Plan Level xuất hiện

Chú ý: Vệt sáng thể hiện mặt lưới nằm ở trục 1

Tiếp đó, ta chọn số tầng

(story) trong ô Select của hộp thoại Select Plan Level mà tại đó mặt lưới

sẽ được thể hiện Bấm để kết thúc

Bước 2: Tạo lưới

Chọn File ¼ New Model Cửa sổ New Model Initialization xuất hiện như sau

Kích chuột vào nút của hộp thoại trên Lúc này, hộp thoại Building Plan Grid System and Story Data Definition xuất hiện và ta thay đổi các thông số như

sau

Đây là mô hình lưới 2D (x, z) nên ta có số đường lưới theo phương trục y chỉ có

1 Cũng chính vì theo phương trục y chỉ có 1 đường lưới nên khoảng cách của các đường lưới theo phuơng trục y ta không cần nhập (không quan tâm_để như mặc định)

Bấm nút để kết thúc bước tạo lưới Lúc này, màn hình làm việc chính của ETABS có dạng như sau

› Xoay hình 3D: Để dễ nhìn ta xoay hình ở cửa sổ 3D theo về mặt phẳng (x, z)

- Kích chuột vào cửa sổ 3-D View (xác định làm việc ở cửa sổ này)

- View ¼ Set 3D View… Hộp thoại Set 3D View xuất hiện, tiếp đó ta thay đổi các

thông số như sau

Bấm nút để kết thúc Cửa sổ 3D có dạng như sau

Trong trường hợp này, ta có thể làm nhanh bằng cách bấm vào nút trong

ô Fast View của hộp thoại Set 3D View

Bước 3: Chèn khung phẳng

Sau khi đã tạo xong hệ lưới phẳng ở bước 2, ta tiến hành tạo các khung theo hệ

lưới

Edit ¼ Add to Model from Template ¼ Add 2D Frame… Hộp thoại 2D

Frame xuất hiện

¾Giới thiệu về hộp thoại Portal Frame

Ô Geometry:

Kích chuột vào nút 2D Frame

ở hộp thoại 2D Frame, hộp thoại Portal Frame

Ô Restraints at Bottom: Là ô khai báo (gán) điều kiện biên cho các nút ở chân cột

Trong bài này ta gắn điều kiện biên là “ngàm” cho các nút ở chân cột, nhưng ta sẽ không làm ở ngay bước này mà tách ra thành một bước riêng ở các bước phía sau Nên ta

chọn None

Khai báo lại hộp thoại Portal Frame như sau

Bấm để kết thúc Lúc này, hộp thoại Properties of Object xuất hiện, ta tắt hộp thoại này

Lúc này, dấu nhắc con chuột có dạng mũi tên đen hướng lên µ Ta bấm nút Esc ở

bàn phím để trở về trạng thái bình thường

¾ Chú ý: Khi khai báo lại hộp thoại Portal Frame ta thấy hình như ta khai báo thiếu

một giá trị, đó chính là chiều cao mỗi tầng Thực ra việc này ETABS đã làm giúp mình bởi vì cách thức làm việc của ETABS là chiều cao mỗi tầng bằng chiều cao của mỗi tầng lưới

- None: Không gán điều kiện biên

- Pinned: Gối cố định

- Fixed: Ngàm

Khi gán khung lên hệ lưới xong, thì ta chú ý có sự thay đổi màu sắc ở màn hình chính Khung có màu vàng, lưới có màu trắng

Bước 4: Đóng cửa sổ 2D, thay đổi hướng nhìn cửa sổ 3D theo hình chiếu đứng

Nếu như ở Bước 2 ta không tiến hành việc xoay hình thì đến lúc này ta phải tiến

hành xoay hình Ngoài ra, ta còn có một cách mà không cần xoay hình mà kết quả vẫn giống như việc xoay hình đó là thay đổi hướng nhìn cửa sổ 3D theo hình chiếu đứng

Lúc này, hộp thoại Set Elevation View xuất hiện

Lúc này ở cửa sổ 3D có dạng như sau

Chọn trục 1 ở ô Elevations

và bấm nút để kết thúc

Bước 5: Gán điều kiện biên

Ở bước 3 chèn khung phẳng, ta có thể gán điều kiện biên cho các nút ở chân cột

Nhưng trong bài này việc gán điều kiện biên được tách ra thành một bước riêng để giúp người học biết thêm một cách khác

Chọn các nút ở chân cột bằng 1W

Assign ¼ Joint/Point ¼ Restraints (supports)… Hộp thoại Assign Restraints

xuất hiện Tiếp đó, ta khai báo điều kiện biên là ngàm

Bấm nút để kết thúc Lúc này, ở các nút chân cột xuất hiện các biểu tượng ngàm như sau

Bước 6: Khai báo các đặc trưng vật liệu

Define ¼ Material Properties… Hộp thoại Define Materials xuất hiện như

sau

trong ô Click to: Hộp thoại Material Property Data xuất hiện

Phân tích hộp thoại Material Property Data:

Trong ô Analysis Property Data:

Nhập lại các thông số trong hộp thoại Material Property Data như sau:

Mass per unit Volume: Khối lượng riêng Weight per unit Volume: Trọng lượng

¾ Chú ý:

- Giá trị Khối lượng riêng của bêtông (Mass per unit Volume) ta nhập là 0 Điều

đó không có nghĩa là Khối lượng riêng của bêtông bằng 0 mà thực ra trong bài toán này giá trị KLR không sử dụng đến KLR chỉ để phân tích bài toán động học,

mà trong bài này ta chỉ phân tích ở dạng tĩnh học

- Giá trị Môđun đàn hồi trượt (Shear Modulus) là giá trị mà ta không cần nhập,

bởi vì máy đã tính giúp ta dựa theo công thức sau:

( +ν)

=12

E G

máy đã không tính theo công thức trên, mà thực ra ta muốn xem giá trị Môđun

đàn hồi trượt mới ta phải vào lại hộp thoại Material Property Data sau khi đã

bấm nhập các hệ số như trên

Cuối cùng, bấm nút hai lần để kết thúc bước khai báo vật liệu

Bước 7: Khai báo tiết diện

Define ¼ Frame sections… Hộp thoại Define Frame Properties xuất hiện

1 Khai báo tiết diện cho cột:

Chọn Add Rectangular bằng cách bấm nút rải xuống trong ô

của ô Click to: như hình minh học dưới đây

Ngay lập tức, hộp thoại Rectangular Section xuất hiện và ta nhập lại các giá trị

2 Khai báo tiết diện cho dầm:

Ta tiến hành các bước làm tương tự như khai báo cho cột và nhập các giá trị như sau

Bước 8: Gán tiết diện vừa khai báo cho các phần tử

1 Gán tiết diện cho cột:

2 Gán tiết diện cho dầm:

- Chọn các cột bằng 5 W

- Làm tương tự như cột

Sau khi gán xong tiết diện cho cột và dầm, thì bên cạnh cột và dầm xuất hiện các tên tiết diện mà ta đã đặt trong bước 7 khai báo tiết diện

Để tắt các ký hiệu tên tiết diện ta kích chuột vào nút Hộp thoại Set Building

Options Lúc này, các ký hiệu tên tiết diện sẽ không được thể hiện

Bước 9: Khai báo và gán tải trọng

1 Khai báo tỉnh tải

Define ¼ Static Load Cases… Hộp thoại Define Static Load Cases Names

xuất hiện

Trong cột Load ta thay DEAD bằng TINHTAI, tiếp đó ta kích chuột vào nút

thì DEAD sẽ được thay thế bằng TINHTAI Kích chuột vào LIVE ở cột Load tiếp đó kích chuột vào nút để xoá LIVE Ta có hộp thoại Define Static Load Cases Names như sau

b Gán lực phân bố cho dầm tầng 4, 5

Để tắt các ký hiệu lực phân bố ta kích chuột vào nút Hộp thoại Set Building

Options Lúc này, các ký hiệu lực phân bố sẽ không được thể hiện

Dùng nút để tắt sự thể hiện các ký hiệu số mặt cắt bên cạnh các phần tử

Bước 11: Phân tích bậc tự do

Analyse ¼ Set Analysis Options… Hộp thoại Analysis Options xuất hiện

Chọn nút và xoá dấu 5 ở phần phân tích động học (Dynamic Analysis), sau đó bấm nút để kết thúc

B Lưu bài toán với tên BT02

C Giải bài toán

D Khảo sát đồ hoạ

1 Xem hình dạng ban đầu:

Sau khi giải bài toán, ETABS thể hiện khung dưới dạng đã bị biến dạng Do đó để xem lại hình dạng ban đầu của khung ta làm như sau

Display ¼ Show Undeformed shape

(giá trị phản lực ở dưới chân cột)

4 Xem biểu đồ nội lực:

Display ¼ Show Member Forces/Stress Diagram ¼ Frame/Pier/Spandrel Forces Hộp thoại Member Force Diagram for Frames xuất hiện

- Trong ô Load ta chọn nội lực do TINHTAI

gây ra

- Trong ô Component ta chọn thành phần nội

lực cần xem

+ Axial Force: Lực dọc

+ Torsion: Moment xoắn

+ Shear 2-2: Lực cắt theo phương 2-2 +Moment 2-2: Moment quay quanh trục 2-2 +Inplane Shear : Lực cắt trong mặt phẳng

làm việc

+ Inplane Moment : Moment uốn trong mặt

phẳng làm việc

- Bấm nút để xem thành phần nội lực đã chọn

Dầm số 1

(Biểu đồ nội lực Moment 3-3)

Để xem biểu đồ nội lực Moment 3-3 ở dầm số 1 một cách chi tiết, ta đưa chuột đến dầm số 1 rồi kích phải chuột Lúc đó, hộp thoại Diagram for Beam B1 at Strory STORY1 (D0304) xuất hiện

¾ Phân tích hộp thoại Diagram for Beam B1 at Strory STORY1 (D0304):

Ô Equivalent Loads (Biểu đồ lực quy đổi)

Ô Shears (Biểu đồ lực cắt_trong TH này là lực cắt theo phương 2-2)

Ô Moments (Biểu đồ moment_trong TH này là moment 3-3)

Ô Deflections (Biểu đồ biến dạng)

Khi ở trạng thái biến dạng (mục 2 phần D), ta kích phải chuột vào nút số 1 Lúc

đó, hộp thoại Point Displacements xuất hiện Hộp thoại này thể hiện giá trị biến dạng của nút số 1 theo các phương

Qua hộp thoại này ta biết được nút 1 bị biến dạng xuống theo phương x một đoạn 0.000196 mét

Trở lại việc phân tích nội lực của dầm số 1 Ở hộp thoại Diagram for Beam B1

at Strory STORY1 (D0304) trong ô biến dạng Deflections, ta xem biến dạng ở đầu dầm

(trùng với nút số 1) được kết quả như sau

1.959E-04 mét = 0.000196 mét

E Lưu và đọc kết quả phân tích bài toán dưới dạng file văn bản

Sau khi giải bài toán xong Chọn File ¼ Print Tables… ¼ Analysis Output… Hộp thoại Print Output Tables xuất hiện

Trong ô Type of Analysis Results ta chọn các giá trị cần phân tích Trong bài này

ta chọn 3 giá trị: Displacement, Reactions, Frame Forces (nội lực trong các phần tử)

Tiếp đó, kích chuột vào nút Hộp thoại Select Output xuất

hiện

Trong hộp thoại Select Output, ta chọn TINHTAI Static Load trong ô Select

Bấm nút để kết thúc việc chọn lực phân tích Lúc này, ta lại trở về với hộp

thoại Print Output Tables Kích 5 ở ô Print to File, ngay lúc đó ở ô File Name xuất

hiện đường dẫn của file kết quả phân tích

Nếu muốn thay đổi đường dẫn cho file kết quả phân tích, ta kích vào nút bên cạnh dòng đường dẫn và chọn đường dẫn khác

Bấm nút để kết thúc

Để xem file bai2.txt ta làm như sau File ¼ Display Input/Output Text Files…

Hộp thoại Display Text File xuất hiện Ta chọn đường dẫn tới file bai2.txt rồi bấm nút

để mở

(Kết quả chuyển vị tại các điểm thuộc các tầng)

¾ Giải thích:

- STORY: Tên tầng _ Ví dụ STORY5 là tầng số 5 Cách viết trong ETABS là viết

từ tầng cao nhất cho đến tầng trệt (BASE)

- POINT: Tên điểm nút tương ứng với tầng ở cột STORY Số điểm được đánh dấu

thứ tự từ trái sang phải theo số tầng Các nút ở tầng BASE chính là các chân cột

- LOAD: Tên loại tải trọng

- UX, UY, UZ : 3 thành phần chuyển vị

- RX, RY, RZ: 3 thành phần góc xoay

(Phản lực ở chân cột)

Đối chiếu mục 3 phần D ta có phản lực của chân cột ngoài là 17.61

(Nội lực ở cột)

¾ Giải thích:

- LOC: Vị trí của các mặt cắt Trong bước 10, ta đã gán số mặt cắt cho tất cả các

phần tử là 5 nên trong cột LOC ứng với mỗi cột (C1, C2,…) đều có 5 vị trí mặt cắt

Nhưng trong bản báo cáo, vị trí các mặt cắt lại là Vậy vì sao?

Vì khi khai báo hệ khung dầm và cột chỉ được thể hiện bởi các thanh mảnh nối với nhau tại các nút Còn trong thực tế, ta biết dầm cao 0.4m nên chiều cao của cột lúc này chỉ còn 4.6m (tính ở mép dầm dưới) Do vậy, chiều dài mỗi phân đoạn của cột là 1.15

0.0000 1.000 2.0000 3.0000 4.0000

› Một vài lưu ý:

1 Trong bài ta có đề cập đến 2 vấn đề đó là W (Window) và CW (Crossing Window) W, CW chính là dùng chuột để bắt các phần tử (dầm, cột) bằng cách rê chuột thành 1 hình tứ giác (Window) W là rê chuột từ trái sang phải, và chỉ bắt được đối tượng khi đối tượng đó được ôm trọn CW là rê chuột từ phải sang trái

và chỉ cần cắt qua (crossing) đối tượng thì đã bắt được đối tượng

2 Trong bài ta đề cập đến 2 trục toạ độ Một là hệ trục toạ độ chính (x, y, z), hai là

hệ trục toạ độ địa phương (1-1, 2-2, 3-3) Mỗi một phần tử đều có một hệ trục toạ

độ địa phương riêng Chính nhờ hệ trục toạ độ này mà ta xác định được các thành phần nội lực của các phần tử như V2, M3…

3 Hệ trục địa phương của phần tử Frame

Dầm:

(Hệ trục địa phương của phần tử dầm)

• Trục 1: Đi từ đầu đầu đến đầu cuối của phần tử

• Trục 2: Song song và cùng chiều với trục z

• Trục 3: Được tạo ra từ 2 trục <1> và <2> theo nguyên tăc bàn tay phải

• Nguyên tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải sao cho trục <1> đâm vào lòng

bàn tay và chiều từ cổ tay cho đến các ngon tay là chiều của trục <2> Lúc này, chiều của trục <3> là chiều của ngón tay cái để vuông góc với bàn tay

Cột:

• Trục 1: Đi từ đầu đầu đến đầu cuối của phần tử

• Trục 2: Song song và cùng chiều với trục x

• Trục 3: Được tạo ra từ 2 trục <1> và <2> theo nguyên tăc bàn tay phải

(Hệ trục địa phương của phần tử cột)

4 Cách hiển thị hệ trục địa phương:

- Kích chuột vào nút Hộp thoại Set Building View Options xuất hiện

- Trong ô Object View Options ta kích dấu 5 vào

(Hiển thị hệ trục địa phương)

(Chiều dương của lực dọc P và chiều dương của moment xoắn T)