ETABS 9 - · PDF fileBài 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

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 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 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: 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

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.

View Set Elevation View…. Hay ta kích chuột vào nút ở thanh công cụ. 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.

View Set Plan View…. Hay ta kích chuột vào nút ở thanh công cụ. Lúc 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.

Bài 2:

A. Nhập dữ liệu:

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.


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 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 Add to Model from Template Add 2D Frame…. Hộp thoại 2D Frame xuất hiện.

Giới thiệu về hộp thoại Portal Frame. Ô Geometry:

Kích chuột vào nút 2D Frame ở hộp thoại 2D Frame, hộp thoại Portal Frame xuất hiện.

- Number of Stories: Số tầng. - Number of Bays: Số nhịp. - Bay Width: Bề rộng mỗi nhịp.

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 . Ta bấm nút Esc ở bàn phím để trở về trạng thái bình thường.

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.

View Set Elevation View…. Hay ta kích chuột vào nút ở thanh công cụ. 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 Joint/Point 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 Material Properties…. Hộp thoại Define Materials xuất hiện như sau.

Trong ô Materials chọn CONC (bêtông), tiếp đó chọn 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 riêng. Modulus of Elasticity: Modun đàn hồi. Poisson’s Ratio: Hệ số Poisson. Coeff of Thermal Expansion : Hệ số dãn nở nhiệt. Shear Modulus: Modun đàn hồi trượt.

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+=12EG

Trong đó: G_ Môđun đàn hồi trượt. E_ Môđun đàn hồi. ν _Hệ số Poisson.

- Trong quá trình nhập các giá trị trong ô Analysis Property Data ta thấy giá trị

Môđun đàn hồi trượt (Shear Modulus) không thay đổi, điều đó không có nghĩa là 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 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 như sau.

Trong hộp thoại Rectangular Section ở ô Dimensions có 2 giá trị. Depth (t3) là chiều cao của tiết diện, Width (t2) là bề rộng của tiết diện. Bấm nút để hoàn thành việc khai báo tiết diện cho cột.

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: - Chọn các cột bằng 5 CW (Crossing Window). - Assign Frame/Line Frame Section…. Hộp thoại Assign Frame Properties xuất hiện.

- Chọn C0404 trong ô Properties của hộp thoại Assign Frame Properties rồi bấm nút để kết thúc.

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 View Options xuất hiện. Tiếp đó bấm nút để tắt hộp thoại Set Building View 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 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.

Bấm để kết thúc.

Chú ý: Thông số Self Weight Mutiplier trong hộp thoại Define Static Load Cases Names được gọi là hệ số nhân dành cho trọng lượng bản thân. Ở trong phần khai báo trên ta khai báo hệ số này là 1. Điều đó có nghĩa là ETABS sẽ tự tính thêm phần trọng lượng bản thân của công trình mà ta không cần phải tính. Nếu ta nhập hệ số trên là số 0, thì khi gán tải trọng ta phải gán tổng tải trọng bao gồm tải trọng bản thân và tải trọng ngoài. 2. Gán lực phân bố cho dầm. a. Gán lực phân bố cho dầm tầng 1, 2, 3.

Chọn các dầm tầng 1, 2, 3 bằng 3 W. Assign Frame/Line Loads Distributed…. Hộp thoại Frame Distributed

Loads xuất hiện và ta khai báo như sau.

Lực phân bố (Distributed Load) có 2 dạng, dạng phân bố đều (Uniform Load) và dạng phân bố không đều (Trapezoidal Loads). Trong bài này ta chỉ sử dụng dạng phân bố đều, nên ta chỉ khai báo trong ô Uniform Load và trong ô Trapezoidal Loads không khai báo. Trong ô Load Type and Direction ta chọn phương của lực là Gravity (trọng lực). Nên khi nhập giá trị ở ô Uniform Load ta nhập là +0.5 vì lực phân bố có chiều hướng xuống cùng chiều của trọng lực. Bấm nút để kết thúc.

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 View Options xuất hiện. Tiếp đó bấm nút để tắt hộp thoại Set Building View Options. Lúc này, các ký hiệu lực phân bố sẽ không được thể hiện.

Bước 10: Gán số mặt cắt cho tất cả các phần tử.

Chọn tất cả các phần tử bằng cách bấm vào nút ở thanh công cụ bên trái màn hình chính. Assign Frame/Line Frame Output Station…. Hộp thoại Assign Output Station Spacing xuất hiện. Ta nhập giá trị như sau.

Bấm nút để kết thúc.

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 Set Analysis Options…. Hộp thoại Analysis Options xuất hiện.

Chọn nút và xoá dấu 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.

Analyse Run Analysis hay bấm vào nút .

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 Show Undeformed shape 2. Xem hình dạng đã bị biến dạng: Display Show Deformed Shape.... Hộp thoại Deformed Shape xuất hiện.

Bấm để kết thúc. 3. Xem phản lực ở chân cột: Display Show Member Forces/Stress Diagram Support/ Spring Reactions.... Hộp thoại Point Reaction Forces xuất hiện.


(giá trị phản lực ở dưới chân cột)

4. Xem biểu đồ nội lực: Display Show Member Forces/Stress Diagram 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.

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)

Ô Display Options

Khi chọn chế độ Scroll for Values trong ô Display Options ta có thể dùng chuột nhắp vào và rê con chạy đến vị trí cần xem giá trị nội lực và biến dạng.

Scroll for Values_Cho phép giá trị nội lực ở các vị trí theo ý muốn. Show Max_Hiển thị giá trị nội lực max.

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

* Chú ý: Ta phải chọn chế độ cho xem kết quả tuyệt đối (Absolute) E. Lưu và đọc kết quả phân tích bài toán dưới dạng file văn bản. Sau khi giải bài toán xong. Chọn File Print Tables… 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 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.


Để xem file bai2.txt ta làm như sau. File 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)

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)

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.

- P: Lực dọc. - V2, V3: Lực cắt theo phương 2-2 và 3-3. - T: Moment xoắn. - M2, M3: Moment xoay quanh trục 2-2 và 3-3.

Chú ý :

Ta có cột cao 5m, được chia ra làm 4 đoạn bởi 5 mặt cắt tưởng tượng. Như vậy mỗi phân đoạn dài 1.25m. Như vậy vị trí các mặt cắt phân đoạn sẽ phải là như sau. 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 1.2500 2.5000 3.7500 5.0000

(Nội lực ở dầm)

Ta có dầm dài 4m, được chia ra làm 4 đoạn bởi 5 mặt cắt tưởng tượng. Như vậy

mỗi phân đoạn dài 1.25m. Như vậy vị trí các mặt cắt phân đoạn sẽ phải là như sau.

Nhưng trong bản báo cáo, vị trí các mặt cắt lại là . Vậy vì sao? Trong thực tế, chiều dài mỗi dầm dài 4m được tính từ tâm cột này đến cột kia. Nhưng cột có bề rộng là 0.4m nên giá trị mặt cắt phân đoạn đầu tiên được tính ở mép cột này là 0.2m và đến mép cột kia là 3.8m.

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.

<2>

<1>

<3>

z

x

y

(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 vào . - Bấm để kết thúc. - Để tắt hiển thị các hệ trục địa phương ta bỏ dấu ở .

<2>

<1>

<3> z

y

x

(Hiển thị hệ trục địa phương)

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

(Moment dương và lực cắt dướng trong mặt phẳng 1-2)

(Moment dương và lực cắt dướng trong mặt phẳng 1-3)

(Thớ chịu kéo)

(Thớ chịu nén)

(Thớ chịu kéo)

(Thớ chịu nén)

Bài 4:


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.



Mô tả: - Chiều cao của tầng dưới là

4m. - Chiều cao của các tầng trên

là 3.8m. - Các nhịp dầm đều có bề rộng

là 4m. - Lực phân bố ở 2 tầng trên

cùng là 0.6T/m và 2 tầng dưới là 0.8T/m.

- Lực tập trung tại 24 dầm của tầng 1 và 2 (Hình minh hoạ ở dưới) là 0.5T.

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

Xoay hình 3D: - Kích chuột vào cửa sổ 3-D View (xác định làm việc ở cửa sổ này). - View Set 3D View…. Hộp thoại Set 3D View xuất hiện, tiếp đó ta thay đổi các thông số như sau.

Bước 3: Chèn khung phẳng tại trục 1. Sau khi đã tạo xong hệ lưới phẳng ở bước 2, ta tiến hành tạo các khung theo hệ lưới. Edit Add to Model from Template Add 2D Frame…. Hộp thoại 2D Frame xuất hiện.

Kích chuột vào nút 2D Frame ở hộp thoại 2D Frame, hộp thoại Portal Frame xuất hiện và nhập dữ liệu như sau.

Bước 4: Tạo mảng khung từ khung trục 1 (Rải khung trục 1 theo phương y tạo thành các khung trục 2, 3, 4).

- Chọn All bằng cách kích chuột vào nút (tức là chọn khung trục 1). - Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện và nhập dữ liệu như sau.

- Bấm nút để kết thúc. Lúc đó ở cửa sổ 3D có dạng như sau.

Khung trục 1

* dx_Bước nhảy theo phương trục x (TH này không dùng khai báo là 0). * dy_ Bước nhảy theo phương trục x (khai báo 4m). * Number_Số lượng khung cần tạo (khai báo 3).

(Các khung trục 2, 3, 4 được tạo ra từ khung trục 1)

Bước 5: Tạo khung trục A từ khung trục 1. Để tạo khung trục A ta chỉ cần xoay khung trục 1 một góc 900. Bởi vì khung trục A có số nhịp và bề rộng nhịp giống hoàn toàn khung trục 1. * Đầu tiên ta cần chọn khung trục 1 bằng cách như sau:

- Đưa vệt sáng qua cửa sổ 2D. - View Set 3D View…. Hộp thoại Set 3D View xuất hiện, tiếp đó ta kích chuột

vào nút trong ô Fast View và thay đổi các thông số trong ô View Direction Angle như sau.

Lúc này, ở cửa sổ bên trái sẽ chuyển từ dạng 2D sang dạng 3D nhưng vẫn thể

hiện như 2D.

(thể hiện như 2D nhưng thật chất là dạng 3D)

- Dùng 1 W chọn khung trục 1 ở cửa sổ bên trái.

(Chọn khung trục 1)

* Tiếp theo xoay khung trục 1 tạo thành khung trục A, bằng cách như sau:

- Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện. Tiếp đó ta chọn trang Radial và nhập dữ liệu như sau.

(Tạo khung trục A từ khung trục 1)

Bước 6: Tạo khung trục B, C, D từ khung trục A.

- Chọn khung trục A bằng 1W bên cửa sổ 3D bên trái hoặc bằng 1W bên cửa sổ 3D bên phải.

- Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện và nhập dữ liệu như sau.

- Trong ô Rotate About Point (ô khai báo tâm xoay) ta chọn Specify (chế độ tự khai báo tâm). Tiếp đó, nhập tạo độ tâm quay tại các ô X, Y.

- Trong ô Increment Data ta nhập góc quay (900) vào ô Angle và số khung cần tạo ra ở ô Number (1).

- Bấm nút để kết thúc. Lúc đó ở 2 cửa sổ 3D có dạng như sau.

- Bấm nút để kết thúc. Lúc này, khung đã được tạo ra hoàn chỉnh.

(Khung hoàn chỉnh)

Bước 7: Lưu bài toán với tên BT04. Lúc này, ta chỉ cần sử dụng cửa sổ 3D bên phải nên tắt cửa sổ 3D bên trái. Nhưng khi tắt cửa sổ 3D bên trái thì màn hình làm việc chính của ETABS lại bị lỗi, nên ta phải lưu lại bài toán trước. Để tắt cửa sổ 3D bên phải ta tắt ETABS. Sau đó mở lại ETABS và mở lại file BT04 rồi tắt cửa sổ 3D bên trái. Lúc này, máy không còn báo lỗi.

Tiếp đó, ta tắt lưới bằng cách nhấn phím F7 rồi kích chuột vào nút bấm để kết thúc.

Bước 8: Khai báo vật liệu.

- Define Material Properties…. Hộp thoại Define Materials xuất hiện như sau.

- Trong ô Materials chọn CONC (bêtông), tiếp đó chọn trong ô Click to:. Hộp thoại Material Property Data xuất hiện và ta nhập các giá trị đặc trưng cho vật liệu như sau.

- Bấm nút 2 lần để kết thúc khai báo vật liệu. Bước 9: Khai báo tiết diện.

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

Trong bài này, ta cần khai báo 4 nhóm tiết diện. Nhóm 1_Cột có tiết diện 0,4mx0,4m (C0404); nhóm 2_Cột có tiết diện 0,3mx0,3m (C0303); Nhóm 3_Dầm có tiết diện 0,3mx0,4m (t3 = 0.4)(D0304); Nhóm 4_Dầm có tiết diện 0,25mx0,4m (t3 = 0.4) (D02504). 1. Khai báo tiết diện cho cột C0404:

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 như sau.

Trong hộp thoại Rectangular Section ở ô Dimensions có 2 giá trị. Depth (t3) là chiều cao của tiết diện, Width (t2) là bề rộng của tiết diện.

Bấm nút để hoàn thành việc khai báo tiết diện cho cột C0404. 2. Khai báo tiết diện cho cột C0303:

Tiếp tục các bước tương tự.

3. Khai báo tiết diện cho dầm D0304:

4. Khai báo tiết diện cho dầm D02504:

Bước 10: Gán tiết diện.

• Gán C0404 cho các cột tầng 1 và 2. • Gán C0303 cho các cột tầng 3 và 4. • Gán D0304 cho các dầm tầng 1 và 2. • Gán D02504 cho các dầm tầng 3 và 4.

1. Gán C0404 cho các cột tầng 1 và 2:

- Chọn các cột tầng 1 và 2 bằng 2 CW. - Assign Frame/Line Frame Section…. Hộp thoại Assign Frame

Properties xuất hiện.

- Chọn C0404 trong ô Properties của hộp thoại Assign Frame Properties rồi bấm nút để kết thúc.

2. Gán C0303 cho các cột tầng 3 và 4: Làm tương tự như C0404.

3. Gán D0304 cho các dầm tầng 1 và 2: Làm tương tự như C0404. * Chú ý: Chọn các dầm tầng 1 và 2 bằng 2 W.

4. Gán D02504 cho các dầm tầng 3 và 4: Làm tương tự như C0404. * Chú ý: Chọn các dầm tầng 3 và 4 bằng 2 W.

(Khung sau khi gán xong tiết diện)

Chú ý: Để tắt các ký hiệu tên tiết diện ta kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Building View Options xuất hiện. Tiếp đó bấm nút để tắt hộp thoại Set Building View Options. Lúc này, các ký hiệu tên tiết diện sẽ không được thể hiện. Bước 11: Khai báo tải trọng. Define 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.

Bấm để kết thúc. Bước 12: Gán tải trọng. 1. Gán lực phân bố đều cho các dầm ở tầng 1 và 2 là 0,8 T/m:

- Chọn các dầm tầng 1, 2 bằng 2 W. - Assign Frame/Line Loads Distributed…. Hộp thoại Frame Distributed

Loads xuất hiện và ta khai báo như sau.

- Bấm để kết thúc. 2. Gán lực phân bố đều cho các dầm ở tầng 3 và 4 là 0,6 T/m:

Làm tương tự như trên.

3. Gán các lực tập trung cho 24 dầm ở tầng 1 và 2 là 0,5 T:

- Chọn 24 dầm bằng 8W.

(24 dầm đã chọn để gắn tải tập trung)

- Assign Frame/Line Loads Point…. Hộp thoại Frame Point Loads xuất

hiện và ta khai báo như sau.

* Chú ý: Kích chọn ở ô trong ô Point Loads trước khi nhập giá trị lực (Distance, Load).

((Khung sau khi gán xong tải trọng)

- Dùng nút để tắt sự thể hiện các ký hiệu tải trọng ở các phần tử.




Dùng nút để tắt sự thể hiện các ký hiệu số mặt cắt bên cạnh các phần tử. Bước 14: Phân tích bậc tự do. Analyse Set Analysis Options…. Hộp thoại Analysis Options xuất hiện.

Chọn biểu tượng khung không gian (Full 3D) . Tắt dấu ở ô . Bấm để kết thúc.

B. Run:


(Biến dạng của khung ngay sau khi Run)

C. Xem một vài kết quả:

(Biểu đồ Moment 3-3)

(Biểu đồ lực dọc P)

(Lực dọc ở chân cột số 1 tầng 1 có giá trị bằng -20.69T)

Cột số 1 tầng 1

Bài 5:

Tải phân bố không đều trên các dầm như sau: * Theo phương X ở các dầm A-B, B-C:

* Theo phương X ở các dầm C-D:

* Theo phương Y ở các dầm 1-2, 2-3:

* Theo phương Y ở các dầm 3-4:

Vật Liêu: Bêtông.


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.



Ta khai báo như trên tức là ta chấp nhận sai về chiều dài 1 nhịp theo phương x, 1 nhịp theo phương y và sai về chiều cao tầng trên cùng. Điều này sẽ được chỉnh sữa ở các bước sau. Bấm nút để kết thúc bước tạo lưới.

Xoay hình 3D:

- Kích chuột vào cửa sổ 3-D View (xác định làm việc ở cửa sổ này). - View 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. Bước 3: Chèn khung phẳng tại trục 1. Sau khi đã tạo xong hệ lưới phẳng ở bước 2, ta tiến hành tạo các khung theo hệ lưới. Edit Add to Model from Template Add 2D Frame…. Hộp thoại 2D Frame xuất hiện.


Bấm nút để kết thúc. Bước 4: Tạo mảng khung từ khung trục 1 (Rải khung trục 1 theo phương y tạo thành các khung trục 2, 3, 4).

- Chọn All bằng cách kích chuột vào nút (tức là chọn khung trục 1). - Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện và nhập dữ liệu như sau.

- Bấm nút để kết thúc.

Bước 5: Chèn khung phẳng tại trục A.

Edit Add to Model from Template Add 2D Frame…. Hộp thoại 2D Frame xuất hiện.

Bước 6: Tạo mảng khung từ khung trục A (Rải khung trục A theo phương x tạo thành các khung trục B, C, D).

- Chọn khung trục A bằng 1 W bên cửa sổ 3D. - Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện và nhập dữ liệu như sau.



Hộp thoại Portal Frame ta đã có bàn ở bài 2, riêng ô Location in Plan là chưa được nhắc đến.

Trong Location in Plan, X và Y là tọa độ tâm xoay của khung ta đang tạo. Trong bài này, khung trục A ta tạo ra xoay quanh tâm hệ trục toạ độ nên có toạ độ là (0, 0).

Theta Z_ chính là góc quay của khung đang được tạo. Trong bài này ta chọn Theta Z là 900.


Bước 7: Hiệu chỉnh bề rộng nhịp X và Y.

- Theo phương X_nhịp 3: 5m 4m (X = 15 X = 14). - Theo phương Y_nhịp 3: 4m 5m (Y = 12 Y = 13).

Để làm được điều này ta có 2 cách : - Cách 1: Edit Edit Grid Data Edit Grid…. Hộp thoại Coordinate

Systems xuất hiện. Tiếp đó kích chuột vào nút trong hộp thoại Coordinate Systems. Hộp thoại Define Grid Data xuât hiện.

- Cách 2: Kích đúp chuột vào đường lưới ở cửa sổ 3D khi đó hộp thoại Define

Grid Data xuât hiện.

- Sữa lại các thông số như sau trong hộp thoại Define Grid Data .

* Chú ý: Nhớ chọn dấu ở ô để dán các nút của khung vào với các nút lưới. Hay nói cách khác khi kích chọn dấu ở ô thì khung sẽ di chuyển theo lưới khi lưới di chuyển.


Bước 8: Hiệu chỉnh chiều cao tầng. Chiều cao tầng 3 từ 4m giảm xuống 3,8m.

Edit Edit Story Data Edit Story…. Hộp thoại Story Data xuất hiện. Chỉnh sữa lại chiều cao của tầng 3 từ 4m thành 3.8m.

Bấm nút để kết thúc. * Chú ý:

Để kiểm tra chiều cao tầng vừa thay đổi, ta kiểm tra chiều cao của cột tầng 3 xem chiều cao đó có bằng 3.8m hay không. Để kiểm tra, ta di chuyển chuột tới một cây cột bất kỳ của tầng 3 sau đó kích chuột phải. Hộp thoại Line Information xuất hiện thể hiện các giá trị của phần tử khung đó (cột tầng 3) trong đó có chiều dài.

Bước 9: Khai báo vật liệu. Define Material Properties….

Bước 10: Khai báo tiết diện. Trong bài này, ta cần khai báo 4 nhóm tiết diện. Cột C0404 ở tầng 1 và 2; cột C0303 ở tầng 3; dầm D0304 (t3 = 0.4) ở tầng 1 và 2; dầm D02504 ở tầng 3. Define Frame sections…

Bước 11: Gán tiết diện.

- Chọn đối tượng cần gán. - Assign Frame/Line Frame Section…

(Khung sau khi gán xong tiết diện)

Bước 12: Khai báo TINHTAI.

Define Static Load Cases…

(Hộp thoại DSLCN sau khi hoàn thành khai báo tỉnh tải)

Bước 13: Gán tải trọng. 1. Theo phương X ở 2 nhịp A-B và B-C:

- Chọn các dầm ở 2 nhịp A-B và B-C bằng 2 CW. - Assign Frame/Line Loads Distributed…

2. Theo phương X ở nhịp C-D:

3. Theo phương Y ở nhịp 1-2 và 2-3:

- Đưa vệt sáng qua cửa sổ 2D, rồi chuyển thành 3D (làm như ở Bước 5 bài 4). - Chọn nhịp 1-2 và 2-3 bằng 2CW bên cửa sổ 3D trái. - Gán tải trọng phân bố (không đều) như sau.

4. Theo phương Y ở nhịp 3-4:

- Chọn dầm ở nhịp 3-4 bằng 1CW. - Gán tải trọng phân bố (không đều) như sau.

(Tải được gán trên khung)




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

Bước 14: Phân tích bậc tự do. Analyse Set Analysis Options…. Hộp thoại Analysis Options xuất hiện.

Chọn biểu tượng khung không gian (Full 3D) . Tắt dấu ở ô . Bấm để kết thúc.

B. Run:


(Biến dạng của khung ngay sau khi Run)

C. Xem một vài kết quả:

(Biểu đồ Moment 3-3)

(Biểu đồ lực dọc P)

Cột số 1 tầng 1

(Lực dọc ở chân cột số 1 tầng 1 có giá trị bằng -9.52T)

Bài 6:

Lực phân bố đều trên các nhịp của dầm

Bước 1: Tạo lưới. Có 2 cách tạo lưới trong trường hợp này. Ta dùng cách 2.

Cách 1 Cách 2 * Chú ý: - Trong cách 1 ta tạo ra 6 đoạn lưới theo phương x (tương ứng 7 đường lưới) mỗi đoạn dài 4m bởi vì ta sẽ tạo 1 dầm có 6 đoạn theo các đoạn lưới như trên. Trong cách 2 ta tạo ra 1 đoạn lưới theo phương x (tương ứng 2 đường lưới) và sẽ tạo một dầm dài 24m nên để tạo được dầm gồm 6 đoạn thì ta phải chia đều nhỏ dầm vừa tạo ra. - Trong cả 2 cách ta nhập số đường lưới theo phương y là một nên không cần quan tâm (không cần nhập) khoảng cách các đường lưới theo phương y, nên ở hình trên để số 6 là số mặc định của ETABS. Đồng thời ta nhập số tầng là 1 nên ta không quan tâm chiều cao của tầng trên (để như mặc định là 3) mà chỉ quan tâm chiều cao tầng trệt_ta nhập 1m.

6x4m = 24m

Bước 2: - Đóng cửa sổ 2D.

- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Elevation View xuất hiện, chọn trục 1 và bấm nút .

Bước 3: Vẽ phần tử dầm. Cách 1: Vẽ nhanh - Draw Draw Line Object Create Lines in region or at Clicks (Plan, Elev, 3d).

- Hay kích chuột ngay vào nút để thay dòng lệnh trên. - Cách vẽ này chỉ cần kích vào 1 điểm trên đường lưới để tạo 1 phần tử. Cách 2: - Draw Draw Line Object Draw Lines (Plan, Elev, 3d).

- Hay kích chuột ngay vào nút để thay dòng lệnh trên. - Cách vẽ này cần kích vào 2 điểm (đầu và cuối) để tạo 1 phần tử. Để kết thúc lệnh cho cả 2 cách trên ta bấm phím Esc. Bước 4: Chia phần tử mới tạo thành 6 đoạn như nhau. - Chọn phần tử dầm. - Edit Divide Line…. Hộp thoại Divide Selected Lines xuất hiện, ta nhập lại các thông số như sau.

- Bấm nút để kết thúc. * Lúc này, ta thấy phần tử dầm không có gì thay đổi nhưng thực ra thì đã được chia. Để thể hiện từng phân đoạn (phần tử chia nhỏ mới) ta cho thể hiện dấu nút của từng phần tử. Ta làm như sau:

- Bấm nút . Hộp thoại Set Building View Options xuất hiện. Ta tắt nút ở hàng Invisible của hàng Point Objects ở ô Object Present in View.

Bước 5: Gán điều kiện biên cho các nút. Gán gối cố định cho nút đầu tiên, còn lại gán gối di động cho 6 nút còn lại.

“Đê tắt lưới nhấn phím F7”

6 phân đoạn

Bước 6: Khai báo vật liệu Bêtông.

Bước 7: Khai báo tiêt diện D0405.

Bước 8: Gán tiết diện D0405 cho tất cả các phần tử. Bước 9: Khai báo tải trọng.

Bước 10: Gán tải trọng. - Tải trọng phân bố dạng hình thang. - Chọn All.

- Assign Frame Line/Load Distributed…. Hộp thoại Frame Distributed Loads xuất hiện và ta khai báo các thông số như sau.

- Bấm nút để kết thúc. Bước 11: Khai báo bậc tự do.

(Khung phẳng zx)

Bước 12: Lưu bài toán và RUN.

(M3-3)

(M3-3 tại vị trí giữa phân đoạn dầm đầu tiên)

(S2-2)

Bài 7: MÓNG BĂNG.

Bước 1: Tạo lưới.


- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Elevation View xuất hiện, chọn trục 1 và bấm nút . Bước 3: Vẽ phần tử AB. Bước 4: Chia AB thành 120 đoạn (1 đoạn = 0.1m). - Chọn đối tượng AB. - Edit Devide lines…. Hộp thoại Devide Selected Lines xuất hiện và ta thay đổi các thông số như sau.

0.6 3.6 3.6 3.6 0.6

0.1m x 120 = 12m

8T 8T 8T8T

- Bấm nút để kết thúc. * Hiển thị dấu nút. Bước 5: Gán điều kiện biên cho móng băng (các nút). - Chọn All. - Assign Joint/Point Restraints (Supports)…

* Ý nghĩa:

Các nút trên móng băng có các điều kiện biên như sau: + Không được (đánh dấu ) di chuyển theo các phương X và Y. + Không được (đánh dấu ) xoay quanh trục X và Y. + Các vị trí không đánh dấu là các phương và góc xoay mà các nút được dịch chuyển. Cái này chính là bậc tự do của các nút móng băng.

Bước 6: Khai báo bậc tự do.

Bước 7: Khai báo vật liệu bêtông. Bước 8: Khai báo tiết diện D0405. Với t3 = 0.5m và t2 = 0.4m Bước 9: Gán tiết diện D0405 cho tất cả các phần tử. Bước 10: Gán liên kết đàn hồi. - Chọn All. - Assign Frame/Line Line Springs…. Hộp thoại Assign Spring xuất hiện và ta thay đổi các thông số như sau.

Local-2

Local-1 Local-3

x y

z

* Giải thích các thông số trong hộp thoại Assign Spring: - Direction_Hướng chống đỡ của đất, đó chính là hướng Local-2. Local-2 là trục địa phương của phần tử móng băng (tương tự như dầm). - Value_Hệ số đàn hồi của “lò xo”. Được xác định bởi công thức.

K = Knxb (T/m2) + K: Hệ số đàn hồi của lò xo. + Kn: Hệ số nền của đất, trong bài này Kn = 5000 (T/m3) + b: Bề rộng móng (m), b = 0.4m. Bước 11: Khai báo TINHTAI. Bước 12: Gán lực tập trung. Để chọn các nút gán lực tập trung trong bài này rất khó vì số lượng các nút quá nhiều. Để khắc phục điều này ta cho hiển thị số thứ tự nút, bằng cách như sau: - Kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Building View Option xuất hiện. - Kích chọn dấu ở hàng Point Labels.

Các số thứ tự nút hiện ra nhưng lại đánh không liên tục, do đó ta cần đánh lại số thứ tự nút. Ta làm như sau.

Edit Auto Relabel All…. Hộp thoại ETABS xuất hiện, ta nhấn .

Lúc này, số thứ tự nút đã được đánh lại liên tục. Ta chọn các nút có số thứ tự 7, 43, 79, 115 và gán lực tập trung Pz = -8T.

Cất số tứ tự nút vào để cho dễ nhìn vì ta không dùng đến nó nữa. Bước 13: Lưu và RUN.

M3-3

Chuyển vị và thông số chuyển vị tại nút đầu tiên.

S2-2

Bài 10: MÓNG BĂNG. Sử dụng bài số 7 để làm bài số 10. Bài số 10 hoàn toàn giống bài số 7 chỉ có khác về tiết diện của móng băng. Tiết diện móng băng trong bài 10 có dạng chử I. - Mở bài số 7 và lưu lại vơi tên bài 10. - Khai báo tiết diện chử I.

t3

t2

t2b

tw

tf

tfb

- Gán lại tiết diện cho móng băng. - Lúc này hệ số đàn hồi K không có gì thay đổi vì Kn và b không đổi so với bài 7. - Lưu và RUN.

Chuyển vị và thông số chuyển vị tại nút đầu tiên.

M3-3

S2-2

Bài 8: Tính Cọc.

Mặt xz

Mặt xy



- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Elevation View xuất hiện, chọn trục 1 và bấm nút . Bước 3: Vẽ 2 phần tử AB và BC và hiển thị dấu nút. Bước 4: - Chia nhỏ AB thành 180 đoạn. - Chia nhỏ BC thành 10 đoạn. Bước 5: Khai báo vật liệu Bêtông. Bước 6: Tạo tiết diện C1010 (t3 = t2 = 1m). Bước 7: Gán tiết diện C1010 cho tất cả các phần tử. Bước 8: Gán liên kết đàn hồi. Cọc được chia thành 2 phần, một phần nằm trong đất và một phần ở trên mặt đất. Ta chỉ gán liên kết đàn hồi cho phần nằm trong đất. Các phần tử nằm trong đất là các phần tử thuộc tầng 1nên ta chọn như sau. - Select By Story Level…. Hộp thoại Select Story Level xuất hiện.

hồi. T và ta

L phần và có

- Kích chọ

Sau khi đTa làm như s

- Assign thay đổi các

LKĐH theo p

- Sau khi tử tầng 1 v

ó b = 1m).

ọn STORY1

đã chọn xongsau.

Frame/Lc thông số lầ

phương <2>

gán LKĐH à gán LKĐH

1 và bấm nú

g các phần t

Line Lineần lượt như s

>

theo phươnH theo phươ

t đ

tử cọc nằm t

e Springs…sau.

ng Local-2 vớơng Local-3

Local

Loc

Local-

để kết thúc.

trong đất, ta

…. Hộp thoại

LKĐH the

ới K = 4800cũng với K

l-2

cal-3

1

tiếp tục gán

Assign Spr

eo phương <

0 xong, ta lại= 4800 (cọ

n liên kết đà

ring xuất hiệ

3>

i chọn lại các hình vuôn

àn

ện

ác ng

Bước 9: Khai báo tải trọng. Bước 10: Gán lực tập trung tại C. - Chọn nút C. - Assign Joint Load Force…. Hộp thoại Point Forces xuất hiện, ta khai báo các lực tập trung như sau.

- Bấm nút để kết thúc. Bước 11: Gán điều kiện biên.

Khai báo chân cọc là gối di động . Bước 12: Bậc tự do.

Khung không gian

Bước 13: Lưu bài toán và RUN.

Chuyển vị M3-3 M2-2 S3-3 S2-2 P

Chuyển vị nút C

Bài 9: Tiết diện cột thay đổi.


4m x 2 = 8m

4m

q = 0.5 T/m

Bước 2: Chèn khung phẳng.

Edit Add to Model from Template Add 2D Frame…. Hộp thoại 2D Frame xuất hiện.

Chèn xong khung phẳng ta cho thể hiện nút. Bước 3: Khai báo vật liệu bêtông. Bước 4: Khai báo tiết diện.

Phần tử cột (3 cột) có tiết diện thay đổi từ 0.1x0.1 0.2x0.2 0.3x0.3 0.4x0.4, nên để tạo loại tiết diện thay đổi cho cột ta cần khai báo các nhóm tiết diện cơ sở trên trước, rồi sau đó tạo loại tiết diện thay đổi từ các thành phần tiết diện cơ sở vừa khai báo.

Kích chuột vào nút 2D Frame ở hộp thoại 2D Frame, hộp thoại Portal Frame xuất hiện và ta khai báo các thông số như sau.

* Tạo tiết diện thay đổi: - Define Frame sections…

- Start Section: Tiết diện bắt đầu. - End Section: Tiết diện kết thúc. - Length: Chiều dài đoạn Start Section đến End Section. - Length Type: Loại chiều dài. Có 2 loại, loại Absolute (tuyệt đối) tính bằng mét và loại Variable được tính theo tỉ số. Trong bài này ta dùng loại Absolute. - EI33 (EI22) Variation: Sự biến thiên của môđun chống uốn theo trục 3-3 (2-2). Sự biên thiên này được thể hiện qua 3 thông số. + Linear: Sự thay đổi theo đường bậc nhất. + Parabolic: Sự thay đổi theo đường bậc hai. + Cubic: Sự thay đổi theo đường bậc ba. * Khai báo tiết diện dầm D0203 (t3 = 0.3m). Bước 5: Gán tiết diện. - Gán tiết diện cho cột là COTTD. - Gán tiết diện cho dầm lad D0203. Bước 6: Khai báo TINHTAI. Bước 7: Gán tải trọng lên dầm. Là tải trọng phân bố đều q = 0.5T/m. Bước 8: Khai báo bậc tự do. Khung phẳng zx. Bước 9: Save + RUN.

M3-3

MB=-1.246Tm

* Để tạo mô hình nổi, ta làm như sau:

- Bấm nút . Hộp thoại Set Building View Options xuất hiện.

Bài 11: Tiết diện cột thay đổi.

Dầm AB và CD có tiết diện thay đổi từ (0.3x0.5) (0.3x0.3) Dầm BC có tiết diện (0.25x0.3)

Lực phân bố trên các dầm

Kích chọn

D A

B

C

Bước1: Tạo lưới.

Bước 2: Tắt cửa sổ 2D và xoay hình trong cửa sổ 3D. Bước 3: Vẽ 3 phần tử AB, BC và CD. Bước 4: Gán lại điều kiện biên cho các nút. - A; D là ngàm. - B; C là tự do. Bước 5: Khai báo vật liệu. Bước 6: Khai báo tiết diện. - Khai báo 2 tiết diện cơ sở: D0305, D0303 và tiết diện D02503. - Khai báo tiết diện thay đổi cho AB và CD.

(nhập tiết diện thay đổi với tên ABDC)

Bước 7: Gán tiết diện. - Dầm AB và DC gán tiết diện tên là ABDC. - Dầm BC gán tiết diện tên là D02503. Bước 8: Khai báo TINHTAI. Bước 9: Gán lực phân bố cho các dầm. - Gán lực phân bố đều q = 0.6T/m cho dầm BC. - Gán lực phân bố không đều dạng tam giác như sau cho các dầm AB và CD.

(Lực phân bố không đều cho dầm AB và CD)

Bước 10: Bậc tự do.

(khung không gian)

Bước 11: Lưu và RUN.

M3-3

S2-2

Bài 12: Kết cấu dàn thép.

lực tập trung tại tất cả các nút



- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Elevation View xuất hiện, chọn trục 1 và bấm nút .

0.5mx6=3m

1m

A B A’

C

Bước 3: Vẽ 3 phần tử AB; BC; CA. Bước 4: Tạo mảng BC về phía trái. - Chọn BC. - Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện và ta nhập các thông số như sau. - Bấm nút để kết thúc.

Bước 5: Hiển thị dấu nút. Bước 6: Bẻ gảy tất cả các phần tử ngay tại chổ giao nhau. - Chọn All. - Edit Divide Line…. Hộp thoại Divide Selected Lines xuất hiện, ta khai báo như sau.

Số lượng tạo mảng BC là 5

0.5 0.5

- Bấm nút để kết thúc. Bước 7: Xóa phần tử dư. Bước 8: Vẽ thêm các thanh còn thiếu. Bước 9: Lấy đối xứng phần vừa vẽ. - Chọn All. - Edit Replicate…. Hộp thoại Replicate xuất hiện và ta mở trang Mirror và khai báo các thông số như sau.

Bước 10: Gán lại điều kiên biên. - Nút A: gối cố định. - Nút A’: gối di động. Bước 11: Khai báo vật liệu thép. - Define Material Properties…

(X1, Y1) và (X2, Y2) là tạo độ 2 điểm tạo nên đường thẳng được lấy đối xứng. (X1, Y1) = (3, 0) chính là tọa độ điểm B. - Bấm nút để kết thúc.

Bước 12: Khai báo tiết diện.

Ghi chú: * Các thông số của thép góc:

* Các hệ số ở hộp thoại Analysis Property Modification Factors:

Bước 13: Gán tiết diện A012 cho tất cả các phần tử. Bước 14: Khai báo TINHTAI.

Bước 15: Gán lực tập trung. - Chọn 22 nút (tất cả). - Gán lực tập trung qz = -0.5T.

- Cross section (axial) Area: Diện tích tiết diện ngang. - Shear Area in 2 (3) direction: Diện tích kể đến chịu cắt theo phương trục <2> , <3>. - Torsional Constant: Hằng số xoắn. - Moment of Inertia about 2 (3) axis: Moment quán tính uốn quanh trục <2>, <3>. - Mass: Khối lượng. - Weight: Trọng lượng.



Biến dạng dàn.

M3-3_Trong hệ dàn Moment bị triệt tiêu.

Lực dọc trong hệ dàn.

* Các chú ý khi tính kết cấu hệ dàn: - Khi khai báo vật liệu ta khai báo giá trị trọng lượng (Weight) của thép bằng 0, và khi khai báo tỉnh tải ta khai báo SW bằng 0. Bởi vì, trọng lượng các thanh trong dàn được quy thành lực tập trung đặt tại mắt dàn rồi cộng dồn thêm vào với tải trọng ngoài đặt tại các nút (nếu có). - Các hệ số ở hộp thoại Analysis Property Modification Factors được khai báo như trên là để bỏ đi các thành phần nội lực khác. - Bậc tự do khi khai báo cho hệ dàn chỉ có 2 bậc tự do, đó là: UX và UZ. Bài 3: Khung 2D Bước 1: Tạo lưới.


- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Set Elevation View xuất hiện, chọn trục 1 và bấm nút . Bước 3: Chèn khung phẳng.

Bước 4: Hiệu chỉnh bề rộng nhịp. Nhịp 5: từ bề rộng 4m 5m, tương ứng với tọa độ từ X=20 X=21. - Edit Edit Grid data Edit Grid…. Hộp thoại Coordinate Systems xuất hiện.

- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Define Grid Data xuất hiện.

Thay số 20 thành số 21.

- Bấm nút để kết thúc. Lúc này sẽ xảy ra hiện tượng như sau.

- Để khắc phục lỗi này ta làm lại buớc 2 ở trên. Bước 5: Hiệu chỉnh chiều cao tầng. Tầng 4 từ 4m thành 3.8m. - Edit Edit Story data Edit Story…. Hộp thoại Story Data xuất hiện.

Thay số 4 thành số 3.8

- Bấm nút để kết thúc. Bước 6: Xóa các phần tử dư, mô hình đã được tạo nên.

Bài 15: Hệ dầm trực giao.

A

B

C

4mx6 4m

4m

6m

6m


Bước 2: Xoay hình ở 3D.

Qua cửa sổ 2D, dùng nút để di chuyển xuống mặt có độ cao là 0. Bước 3: - Vẽ dầm AB. - Sau đó chia dầm AB thành 6 dầm nhỏ bằng nhau (bẻ gảy dầm AB). Edit Divide Lines…

- Hiển thị số hiệu thứ tự các phần tử dầm (Line Labels). Ta thấy số thứ tự được đánh cho dầm đi từ B2 đến B7, nên ta phải đánh lại số thứ tự cho dầm theo trật tự B1 đến B6 để tiện lấy kết quả sau này. Edit Auto Relabel All….

Bước 4: Tạo mảng 6 dầm thuộc AB theo phương y với các thông số sau. - Chọn All. - Edit Replicate…

- Kiểm tra lại kết quả đánh số thứ tự cho các dầm vừa tạo thì không được trật tự nên ta lại đánh lại số thứ tự. Sau khi đánh lại số thứ tự ta có số thứ tự dầm đi từ trái sang phải rồi từ ngoài vào trong. Bước 5:

- Vẽ 4 dầm dọc thuộc AC bằng cách vẽ nhanh (dùng nút ). - Hiển thị số hiệu thứ tự cho các dầm vừa vẽ thấy số thứ tự được đánh chính xác (B31 B34). Bước 6: Tạo mảng 4 dầm dọc. - Chọn 4 dầm dọc vừa vẽ. - Tạo mảng theo phương x với các thông số như sau.

Bước 7: Gán lại điều kiện biên. - Gán cho tất cả là gối di động. - Gán lại cho A và C là các gối cố định. Bước 8: Hiệu chỉnh các nhịp 2-3 và 3-4 từ 4m thành 6m.

(Tọa độ dầm 2-3 và 3-4 theo phương y trước khi hiệu chỉnh)

Do đó, để hiệu chỉnh chiều dài các đoạn dầm nhịp 2-3 và 3-4 từ 4m thành 6m tat hay đổi tọa độ các trục 2, 3, 4, 5như sau. - y = 8 y = 10. - y = 12 y = 16. - y = 16 y = 20.

y=4

y=8

y=12

y=16

Bước 9: Khai báo vật liệu. Bước 10: Khai báo tiết diện. - Dầm ngang D02504. - Dầm dọc D0304. Bước 11: Gán tiết diện. - Gán cho tất cả dầm là D0304. - Chọn riêng dầm ngang gán lại D02504 Bước 12: Khai báo TINHTAI. Bước 13: Tắt cửa sổ 2D_chú ý: nhớ lưu trước khi tắt. Bước 14: Gán tải trọng. - Chọn tất cả dầm ngang bằng cách chọn dầm có tiết diện D02504 như sau. + Select By Frame Section…. Hộp thoại Select Sections xuất hiện. Ta chọn D02504.

+ Bấm nút để kết thúc. - Gán tải phân bố như sau.

- Chọn dầm dọc ở 2 nhịp 1-2, 4-5 bằng 2 đường băng ( bằng cách kích chuột vào nút ). - Gán tải phân bố như sau.

- Tương tự chọn dầm dọc ở 2 nhịp 2-3, 3-4 bằng 2 đường băng, và gán tải phân bố như sau.



M3-3

Dầm B3

Bài 17: Khung 2D với tải trọng gió.

4m 4m 4m 4m

6tầng x 3.8m




Bước 4: Khai báo vật liệu. Bước 5: Khai báo tiết diện C0404 và D0304.

Bước 6: Gán tiết diện. - Chọn tất cả cột gán tiết diện C0404. - Chọn tất cả dầm gán tiết diện D0304. Để chọn các đối tượng Line (dầm, cột) ta chọn bằng cách như sau. - Select by Line object type…. Hộp thoại Select Line Object Type xuất hiện.

- Chọn các đối tượng cần làm việc rồi nhấn nút để kết thúc. Bước 7: Khai báo 2 trường hợp tải trọng.

Bước 8: Gán tải trọng. * TINHTAI: - các dầm thuộc tầng 1, 2, 3: gán lực phân bố đều qg=0.8T/m. - các dầm thuộc tầng 4, 5, 6: gán lực phân bố đều qg=0.6T/m. *GIO: - Gán tại các nút bên trái các tầng tải trọng tập trung từ Px = 0.5T Px = 1T.

Bước 9: Khai báo tổ hợp.

TỔ HỢP = 1xTINHTAI + 1xGIÓ.

- Define Load Combinations…. Hộp thoại Define Load Combinations xuất hiện.

- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Load Combination Data xuất hiện. Ta nhập lại các thông số như sau.

- Nhấn nút 2 lần để kết thúc.


khung phẳng zx.

Bước 11: Bước đệm, chỉ để hiểu vấn đề. - Lưu và RUN bài toán. - Xem kết quả biến dạng Ux của các nút tại tầng 6.

Như vậy, các dầm chẳng những bị gió thổi làm cho dịch chuyển mà còn bị nén lại. Vậy thì các sàn trên các dầm cũng bị nén, nhưng trong thực tế các sàn làm việc tuyệt đối cứng theo phương ngang nên không thể bị nén như trên được. Do đó, ta cần khai báo thêm một bước nữa để đảm bảo khung làm việc đúng như trong thực tế.

Bước 12: Gán điều kiện tương quan. - Mái: + Chọn các nút thuộc mái. + Assign Joint/Point Diaphragms…. Hộp thoại Assign Diaphragm xuất hiện.

+ Kích chuột vào nút . Hộp thoại Diaphragm Data xuất hiện, ta khai báo như sau.

+ Bấm nút 2 lần để kết thúc. - Tương tự cho các tầng còn lại kế tiếp bên dưới với các tên: 6THDIA, 5THDIA, 4THDIA, 3THDIA, 2 THDIA.


Biến dạng TOHOP đúng với thực tế.

M3-3 của TINHTAI.

M3-3 của Gió.

M3-3 của TOHOP.

Bài 16: NỘI LỰC DO LÚN (BIẾN DẠNG)

* Tại nút J có biến dạng 3 trường hợp cần xét: - Biến dạng riêng biệt theo phương Z một đoạn 0.01m đi xuống (lún). - Biến dạng riêng biệt theo phương X một đoạn 0.005m đi qua phải. - Biến dạng đồng thời theo cả 2 phương Z và X với độ biến dạng như 2 trường hợp trên. * Khai báo 2 TOHOP như sau để suy ngẫm. - TOHOP1=TINHTAI+DISPZ+DISPX. (add) - TOHOP2=TINHTAI+DISPZX. (add) Với DISP là viết tắt của Displacement (chuyển vị).

4mx4=16m

5mx5=25m

J


Bước 2: Cho hình ở vị trí hình chiếu đứng trục 1. - Đóng cửa sổ 2D.


Bước 4: Khai báo vật liệu.

Bước 5: Khai báo tiết diện. - Cột: C0404. - Dầm: D0304 Bước 6: Gán tiết diện. * Chọn nhanh cột và dầm bằng cách vào Select by Line Object Type… Bước 7: Khai báo 4 trường hợp tải trọng như sau.

* Ghi chú: Khi công trình bị biến dạng thì trong công trình phát sinh nội lực cũng như là công trình chịu tải trọng. Do đó, trường hợp công trình bị biến dạng cũng được xem là một dạng của tải trọng tác dụng lên công trình. Trong bài này tại nút J của công trình chịu lún theo phuơng Z và phương X và cả hai phương ZX nên ta xếp loại tải trọng này ở dạng Type là OTHER. Bước 8: Gán tải trọng. 1. Disp Z (lún đứng): - Chọn nút J. - Assign Joint/Point Loads Ground Displacement…(chuyển vị trong đất). Hộp thoại Ground Displacements xuất hiện, ta khai báo như sau.

2. Disp X: Bước làm tương tự.

3. Disp ZX: Bước làm tương tự.

Bước 9: Khai báo 2 trường hợp tổ hợp. Define Load Combinations…


khung phẳng zx (tắt )


M3-3 của TOHOP1 và cả TOHOP2 !!????

Lực dọc do biến dạng theo phương Z

Bài 18:

Hệ số nền: Kn = 5000T/m3. Bước 1: Tạo lưới.

2mx8=16

20x0.1m=2m

100x0.1m=10m

trong đất

trên đất

Bước 2: Cho hình ở vị trí hình chiếu đứng trục 1. Bước 3: Chèn khung phẳng.

Bước 4: Xóa dầm tầng 1 và hiển thị dấu nút. Bước 5: Gán điều kiện biên. Gán gối di động cho tất cả các chân cọc. Bước 6: Khai báo vật liệu. Bước 7: Khai báo tiết diện. - Đài cọc: D0304 (t3 = 0.4). - Cọc: C04 (d = 0.4).

Bước 8: Chia nhỏ cọc. - Tầng 1: Thành 100 đoạn. - Tầng2: Thành 20 đoạn. Bước 9: Gán liên kết đàn hồi. - Chọn các phần tử trong đất (tầng 1). Chú ý_Chọn theo tầng. - Assign Frame Line Line Springs…. Hộp thoại Assign Spring xuất hiện, ta khai báo lại như sau.

Bước 10: Khai báo TINHTAI. Bước 11: Gán lực tập trung. - Chọn 9 nút đỉnh cọc trên đài cọc. - Gán lực tập trung như sau.

Ghi chú: Direction: Hướng chống đỡ của đất_Trong bài này hướng chống đỡ của đất là hướng Local-2 (trục 2 địa phương của cọc) đã được trình bày ở các bài trước. Value = 2000 = Knxd = 5000x0.4.


khung phẳng zx (tắt )

Bước 13: Gán điều kiện tương quan. - Chọn 9 nút đỉnh cọc thuộc đài cọc. - Assign Joint/Point Diaphragms…. Hộp thoại Assign Diaphragm xuất hiện.

- Kích chuột vào nút . Hộp thoại Diaphragm Data xuất hiện, ta khai báo như sau.

- Nhấn nút 2 lần để kết thúc. Bước 14: Lưu và RUN.

M3-3

Chuyển vị tất cả các nút trên đài cọc là như nhau theo phương x.

Bài 19: Khung Tiền Chế.


Bước 2: Cho hình ở vị trí hình chiếu đứng trục 1. Bước 3: Vẽ 4 phần tử AB, BC, CD, DE và hiển thị dấu nút. Bước 4: Khai báo điều kiện biên. Chân cột là các gối cố định.

A

B

C

D

E 2x5m=10m

3.2m

1.6m

Bước 5: Khai báo vật liệu thép STEEL.

Bước 6: Khai báo tiết diện. - Khai báo 2 tiết diện cơ cở T024 và T044.

- Khai báo tiết diện thay đổi từ 2 tiết diện cơ sở trên. Một tiết diện thay đổi được xác định bởi 2 yếu tố chính đó là tiết diện đầu đầu và tiết diện đầu cuối. Trong bài ta có 4 phần tử và ta chưa biết đâu là đầu đầu của phần tử, đâu là đầu cuối của phần tử. Để biết được điều này ta cần phải thể hiện hệ trục địa

phương của từng phần tử. Nhấn chuột vào nút . Kích chọn ở hàng Line Local Axes trong hộp thoại Set Building View Options ở ô Object View Options.

Lúc này, hệ trục địa phương xuất hiện ngay trên từng phần tử. Để ý trục 3 (màu đỏ) là trục chỉ chiều của phần tử, chiều của trục 3 đi từ đầu đầu cho đến đầu cuối của phần tử.

Nhìn vào hệ trục địa phương ta thấy cần khai báo 2 nhóm tiết diện thay đổi. Nhóm thứ nhất có tiết diện đi từ T024 T044 dành cho 2 cột, nhóm thứ 2 có tiết diện đi từ T044 T024 dành cho 2 dầm.

+ Nhóm thứ 1: (T024 T044)

+ Nhóm thứ 2: (T044 T024)

Bước 7: Gán tiết diện. - Cột: T024044. - Dầm: T044024. - Kiểm tra tiết diện bằng mô hình nổi.

Bước 8: Khai báo TINHTAI. Bước 9: Gán lực phân bố đều qg = 0.1T/m cho dầm.

Bước 10: Khai báo TINHTAI Bước 11: Gán thành phần lực giải phóng cho nút C. - Chọn 2 dầm BC và CD. - Assign Frame/Line Frame Releases/Partial Fixty…. Hộp thoại Assign Frame Releases xuất hiện và ta khai báo như sau.

* Ý nghĩa khai báo hộp thoại trên: Ở bước 6 ta đã biết được đầu đầu và đầu cuối của 2 dầm BC và CD. Tại điểm C là điểm đầu cuối của cả 2 dầm trên. Cho nên để khử thành phần Moment 33 tại C (thuộc cả 2 dầm) ta chọn tại cột End (đầu cuối). Bước 12: Bậc tự do_Khung phẳng zx. Bước 13: Lưu và RUN.

M3-3 và giá trị tại đầu đầu dầm 1.

S2-2.

Lực dọc.

Bài 20: Dầm liên tục. Bước 1: Tạo lưới.

Bước 2: Cho hình ở vị trí hình chiếu đứng trục 1. Bước 3: Vẽ dầm AB. Bước 4: Chia AB thành 3 đoạn bằng nhau. Bước 5: Gán lại điều kiện biên. Điểm A là gối cố định, còn lại là gối di động. Bước 6: Khai báo vật liệu. Bước 7: Khai báo tiết diện D0304. Bước 8: Gán tiết diện. Bước 9: Khai báo 4 trường hợp tải trọng.

Bước 10: Gán tải trọng.

Tỉnh Tải_ P=4T_bố trí trên toàn dầm.

Hoạt Tải 1_P=6T_bố trí 2 đoạn dầm đầu.

Hoạt Tải 2_P=6T_bố trí 2 đoạn dầm đầu và cuối.

Hoạt Tải 3_P=6T_bố trí 2 đoạn dầm giữa và cuối.

Bước 11: Khai báo 4 trường hợp tổ hợp tải trọng. 1. Trường hợp 1: TH1 = TINHTAI + HOATTAI1 (ADD). 2. Trường hợp 2: TH2 = TINHTAI + HOATTAI2 (ADD). 3. Trường hợp 3: TH3 = TINHTAI + HOATTAI3 (ADD). 4. Trường hợp 4: THBAO = TH1 + TH2 + TH3 (ENVE).

Bước 12: Gán cho tất cả mỗi một phần tử là 7 mặt cắt. - Chọn All. - Assign Frame/Line Frame Output Station…

Bước 13: Bậc tự do. Khung phẳng zx.

Biểu đồ bao moment.

Bài 21: Móng cọc.

0.2mx50=10m

1mx14=14m

1mx10=10m

Cọc

* Ghi chú: Hệ trục địa phương phần tử Shell. - Trục <3> vuông góc với phần tử tại O có chiều là chiều tiến vặn nút chai khi xoay theo chiều xoay của phần tử. - Trục <2> song song và cùng chiều với trục y. - Trục 1 được xác định dựa vào trục <2> và <3> theo nguyên tắc bàn tay phải. Đặt bàn tay phải cho trục <2> đâm vào lòng bàn tay, hướng từ cổ tay đến đầu ngón tay là chiều trục <3>, khi đó chiều trục 2 là chiều của ngón tay cái xòe thẳng ra. Bước 1: Tạo lưới.

Bước 2: Xoay hình 3D.

Bước 3: Vẽ nhanh cọc số 1. - Phóng lớn khu vực chân cọc số 1 ở cửa sổ 3D. - Vẽ nhanh cọc số 1.

Bước 4: Tạo mảng cọc số 1. 1. Tạo mảng cọc về phía bên phải.

Vị trí cọc số 1

2. Tạo mảng các cọc vừa tạo đi vào trong (chiều trục y). * Tắt đường lưới bên cửa sổ 3D để dễ chọn và dễ nhìn.

Bước 5: Gán lại điều kiện biên_Chân các cọc là gối di động. Bước 6: Vẽ móng (Shell). - Làm việc ở cửa sổ 2D. Đưa vệt sáng lên mặt lưới có cao trình là 10m.

- Vẽ phần tử Shell qua 4 đỉnh ABCD bằng nút hay nút (vẽ nhanh dùng nút ).

- Tô đầy phần tử shell. Kích vào nút , hộp thoại Set Building View Options xuất hiện, ta chọn trong ô Special Effects. Chú ý_nhớ chọn nút

.

Bước 7: Khai báo vật liệu. Bước 8: Khai báo tiết diện. 1. Cọc vuông C0404. 2. Móng T03. Ta khai báo cho móng như sau. - Define Wall/Slab/Deck Sections…. Hộp thoại Define Wall/Slab/Deck Sections xuất hiện. Kích vào dấu của ô chọn Add New Slab, hộp thoại Wall/Slab Section xuất hiện và ta khai báo như sau.

- Kích 2 lần để kết thúc. Bước 9: Gán tiết diện. - Các cọc gán C0404. - Gán cho móng T03, ta làm như sau. + Chọn phần tử Shell móng (chọn ở cửa sổ 2D cho dễ). + Assign Shell/Area Wall/Slab/Deck Section…. Hộp thoại Assign Wall/Slab/Deck Sections xuất hiện. Chọn T03 ở ô Sections và bấm nút để chọn.

Bước 10: Chia nhỏ phần tử Shell móng. - Chọn phần tử Shell. - Edit Mesh Areas…. Hộp thoại Mesh Selected Areas xuất hiện, ta chọn và khai báo như sau.


(14 đoạn theo phương x_10 đoạn theo phương y)

Bước 11: Chia nhỏ cọc thành 50 đoạn.

Bước 12: Gán liên kết đàn hồi cho cọc và móng (vì cọc và móng đều nằm trong đất và được đất chống đỡ). 1. Cho cọc: - Chọn All. - Assign Frame/Line Line Springs…

2. Cho móng: - Chọn All. - Assign Shell/Area Area Springs…

Bước 13: Khai báo TINHTAI. Bước 14: Gán lực tập trung trên 12 đỉnh cọc. - Chọn 12 nút theo sơ đồ sau (chú ý chọn từng nút ở cửa sổ 2D_cao trình 10m).

- Gán các lực như sau: Px=10T, Pz=-32T. Bước 15: Bậc tự do_Khung không gian.

Ghi chú: + Direction: Hướng chống đỡ của đất_Ta chọn Local-3 là trục <3> địa phương của phần tử Shell. Trục <3> luôn vuông góc với phần tử Shell. + Value: Chính là giá trị của hệ số nền Kn=5000T/m3.


Biến dạng móng và cọc.

M3-3 của cọc.

MMAX của phần tử shell móng.

PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC

I. Hệ 1 bậc tự do:

Cho một máy chạy có tâm quay bị lệch khỏi trục quay hoạt động trên một dầm như hình minh họa trên. Máy có khối lượng là M. Khi máy chạy sẽ gây ra một dao động có chiều lên xuống, chính điều này đã gây phát sinh nội lực trong dầm. Điều này được mô hình hóa bởi 1 vật có khối lượng M chuyển động lên xuống trên 1 sơ đồ dầm đơn giản. Dao động của máy biến thành dao động động của dầm. Dao động của dầm tỷ lệ nghịch với độ cứng của dầm. Từ ý tưởng độ cứng của dầm, ta chuyển sang độ cứng của một lò xo tưởng tượng thay thế cho dầm, được mô hình hóa như sau.

M

M

Lúc này, vật M cũng chuyển động lên xuống. Dao động đó lớn hay bé phụ thuộc vào độ cứng K của lò xo. Nhưng trong thực tế, về mặt bản chất của một dầm luôn luôn có khuynh hướng chống lại sự dao động trên, người ta gọi hiện tượng này là khả năng giảm chấn của dầm. Do đó mô hình tiếp tục được mô hình hóa cho hệ hoạt động như trong thực tế bởi mô hình dưới đây.

Ta có thể tưởng tượng hoạt động của hệ trên như một cái phuộc nhún của xe máy. Ngoài bộ phận lò xo giảm sốc còn có thêm bộ phận giảm chấn để giảm dao động do sốc. Thông thường bộ phận giảm chấn hoạt động trên nguyên tắc dựa vào lực ma sát nhớt của chất lỏng (nhớt) chứa trong thiết bị.

(phuộc nhún xe máy)

M

Thiết bị giảm chấn.

ống chứa nhớt

Lực cản khi một vật chuyển động trong chất lỏng phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: 1. loại chất lỏng_được đặc trưng bởi hệ số nhớt C. 2. Vận tốc chuyển động của vật thể trong chất lỏng. Do đó ta có công thức tính lực cản của một vật chuyển động trong chất lỏng (lực ma sát nhớt) là:

Lực kéo (nén) của lò xo phụ thuộc vào biến dạng và độ cứng K của lò xo. Được xác định bởi công thức sau. Mô hình trên hoàn toàn tương đương với mô hình sau đây.

Cho hệ thống như trên, vật M có trọng lượng m dưới tác dụng của lực F đã di chuyển 1 đoạn x. Lúc này, trong lò xo và bộ phận kháng chấn xuất hiện các lực có chiều và độ lớn như hình minh họa trên, đồng thời vật M chuyển động với gia tốc a nên xuất hiện lực quán tính (Fqt) có chiều và độ lớn như ở hình minh họa. Cân bằng lực ta có phương trình sau: Trong trường hợp F = 0. Phương trình trên được viết lại như sau. Phường trình này gọi là phương trình dao động tự do có xét đến giảm chấn.

Fc = C.V = C.x’

Flx = K.x

M

M F

k.x

C.x’

Fqt = m.a = m.x”

m.x” + C.x’ + K.x = F

m.x” + C.x’ + K.x = 0

II. Hệ nhiều bậc tự do: Xét một khung phẳng sau.

Tất cả khối lượng trên từng sàn một đều quy về thành khối lượng tập trung được thể hiện bởi khối hcn bên phải. Như vậy các lực tác dụng vào từng sàn sẽ được thể hiện tương đương như hình minh họa trên. Các sàn chịu tác dụng của lực gió có cường độ thay đổi theo thời gian Fi(t) làm cho các sàn chuyển vị tương ứng là ui. Các sàn sẽ chuyển động như mô hình vật M trên phần I, lò xo và bộ phận giảm chấn ở đây chính là các cột. Cân bằng lực cho các sàn ta có các phương trình sau: 1. PT cân bằng lực của sàn 1: m u c u k u c u u k u u f (1)

2. PT cân bằng lực của sàn 2: m u c u u k u u c u u k u u f (2)

3. PT cân bằng lực của sàn 3: m u c u c u k u k u f (3)

Khai triển và rút gọn các phương trình (1), (2), (3) trên ta được như sau. m u c c u c u k k u k u f m u c u c c u c u k u k k u k u f

F3(t)

F2(t)

F1(t)

u3

u2

u1

F3(t)

F2(t)

F1(t)

m33u3”

m22u2”

m11u1”

K1u1

K2(u2 –u1)

K3(u3 -u2)

C1u1’

C2(u2’- u1’)

C3(u3’- u2’)

m u c u c u k u k u f

Tương đương với phương trình ma trận sau.

m 0 00 m 00 0 m

uuu

c c c 0c c c c0 c c

uuu

k k k 0k k k k0 k k

uuu

fff

Phương trình ma trận được tóm tắt như sau.

M u C u K u f Trong đó: + M : Ma trận khối lượng. + C : Ma trận giảm chấn. + K : Ma trận độ cứng. + f : Ma trận vec tơ ngoại lực. + u : Ma trận vec tơ chuyển vị. Bài 22:

(Sơ đồ khung)

4m x 6 =24m

4m x 8 =32m

(Hàm tải trọng Gió tại nút I)


Bước 2: Cho hình ở vị trí hình chiếu đứng trục 1. Bước 3: Chèn khung phẳng.

Force (T)

Time (s)

2

-2

0 1 2

3 4

Bước 4: Khai báo vật liệu thép STELL.

* Trong các bài trước khi chưa phân tích động học trong bài toán thì giá trị Mass per unit Volume (khối lượng riêng) ta nhập là 0. Nhưng trong bài này, khi phân tích động lực học thì giá trị Mass per unit Volume lại cần đến vì từ giá trị này ta tính ra được thành phần lực quán tính tác động lên công trình khi công trình chuyển vị có gia tốc. * Ta có công thức tính khối lượng riêng cho thép như sau.

MWg

7.89.81 0.795


(Tiết diện thép chử I cho cột) (Tiết diện thép chử I cho dầm)

Bước 6: Gán tiết diện. * Chú ý: Chọn nhanh các thành phần Column (cột) và Beam (dầm) trong Select by Line Object Type…

Bước 7: Khai báo hàm tải trọng thay đổi theo thời gian. Hàm tải trọng ở đây chính là hàm tải trọng gió thể hiện cường độ gió thay đổi theo thời gian. - Define Time History Functions…. Hộp thoại Define Time History Functions xuất hiện.

- Trong hộp thoại Define Time History Functions ta chọn lựa như sau.

- Ngay lúc đó hộp thoại Time History Function Definition xuất hiện và ta nhập các thông số như sau.

* Chú ý: Sau khi nhập một cặp giá trị (Time, Value) ta kích chọn nút . Để hiệu chỉnh ta kích chọn nút , để xóa ta kích chọn nút . - Kích vào nút 2 lần để kết thúc. Bước 8: Khai báo 2 trường hợp tải trọng như sau.

* Chú ý: VAR là viết tắt của từ Variable có nghĩa là biến số (n), có thể thay đổi (adj) là tên ta đặt cho loại lực có cường độ thay đổi theo thời gian. Bước 9: Gán tại nút I một lực tập trung Px=1 với loại tải trọng là VAR.

Bước 10: Khai báo loại tải trọng thay đổi theo thời gian. - Define Time History Cases…. Hộp thoại Define Time History Cases xuất hiện.

- 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.

* Ghi chú: + Thứ tự nhập thông số thứ 2_Linear: Thể hiện đồ thị của hàm số tải trọng có dạng đường thẳng (bậc nhất). + Thứ tự nhập thông số thứ 3 ta kích vào nút hộp thoại Modal Damping xuất hiện.

1

2 3

4

5

6

3a

3b

+ Thứ tự nhập thông số thứ 3a_0.02. Đây chính là hệ số giảm chấn của vật liệu thép 2%. Nếu là vật liệu bêtông thì hệ số giảm chấn là 5%. + Thứ tự nhập thông số thứ 4, ta nhập 2 giá trị.

Number of Output Time Steps (Số bước thời gian tính toán), trong bài này ta nhập là 40 có nghĩa là trong 1 chu kỳ biến thiên lực (4 giây) ta sẽ chia thành 40 bước nhỏ, như vậy mỗi bước nhỏ này có thời gian mỗi bước là 0.1 giây. Giá trị 0.1 giây này được nhập ở phần Output Time Step Size (thời gian của mỗi một bước tính toán). + Thứ tự nhập thông số thứ 5 ta nhập 4 giá trị.

4 giá trị này sẽ kết hợp với nhau thành 1 loại lực biến thiên theo hàm tải trọng mà ta đã khai báo với tên là FUNC1 (Funcion: hàm số) ở bước 7. Ở đây ta chú ý 1 điểm ở bước 9 ta đã khai báo 1 lực tập trung tại I là Px = 1. Lực tập trung Px = 1 này ta phải hiểu nó chỉ là 1 hệ số (không phải đơn vị lực_Tấn) mà máy tính sẽ mang lực này nhân với các giá trị cường độ lực tương ứng theo thời gian trong hàm tải trọng, đây chính là lý do ta gán lực tập trung có độ lớn Px = 1. Giả sử trong bài này ta cần thay đổi lại hàm tải trọng như sau.

(Một chu kỳ biến thiên lực)

Ta có 3 cách làm: Sửa lại bước khai báo hàm tải trọng (bước 7). Sửa lại ở bước 9 giá trị lực tập trung Px = 2.

Thay số 1 thành số 2 ở giá trị thứ 3 trong bước nhập thông số thứ 5 đó là cột Scale Factor.

Force (T)

Time (s)

4

-4

0 1s 2s 3s 4s


- Bậc tự do: Khung phẳng XZ. - Trong các bài trước khi không phân tích động lực học thì ta tắt dấu ở nút

. Nhưng trong bài này có phân tích động lực học nên ta không tắt. - Tiếp đó kích chuột vào nút . Hộp thoại Dynamic Analysis Parameters xuất hiện, ta nhập vào thông số như sau.

- Bấm nút 2 lần để kết thúc. Bước 12: Lưu bài toán. Bước 13: RUN và xem kết quả phân tích bài toán. 1. Khảo sát chuyển vị tại nút I theo thời gian. - Chọn nút I. - Display Show Time History Traces…. Hộp thoại Time History Display Definition xuất hiện, ta làm từng bước lần lượt được đánh số thứ tự như sau.

- Kết thúc bước 2 ta có hộp thoại Time History Functions xuất hiện, ta tiếp tục làm theo các bước như sau.

- Kết thúc bước 4 ta có hộp thoại Time History Point Functions xuất hiện, ta tiếp tục làm theo các bước như sau.

Chỉ làm một động tác, bấm nút để bỏ qua.

Để ý ở ô Function Name chưa hiển thị.

1

2

3

4

5

- Kết thúc bước 5 ta trở về với hộp thoại Time History Functions, ta tiếp tục làm theo các bước như sau.

- Kết thúc bước 7 ta lại làm việc với hộp thoại Time History Point Functions, ta tiếp tục làm theo các bước như sau.

6

7

8

9 10

11

Biến dạng (Displace) theo phương x (thành phần đó gọi là Ũ).

Để ý ở ô Function Name đã hiển thị Joint1 (nút I).

- Kết thúc bước 14 xuất hiện hộp thoại Time History Function Display có biểu đồ sau.

12 13

14

* Nhận xét: Biểu đồ chuyển vị theo thời gian của nút I (mẫu) có dạng gần giống như đồ thị hàm tải trọng. 2. Khảo sát chuyển vị (biến dạng) của cả khung ứng với từng thời điểm. - Display Show Deformed Shape…. Hộp thoại Deformed Shape xuất hiện như sau.

- Trong ô Load ta chọn HIST1 History. Lúc đó, hộp thoại Deformed Shape có dạng như sau và ta nhập thời gian khảo sát là 1s (trong chu kỳ 4s). - Nhấn nút ta có kết quả sau.

Để ý !!!!! Chưa có ô Time

(Chuyển vị của nút I tại thời điểm 1s)

3. Khảo sát biểu đồ nội lực của cả khung ứng với từng thời điểm. - Display Show Member Force/Stress Diagram Frame/Pier/Spandrel Forces…. Hộp thoại Member Force Diagram for Fram… xuất hiện như sau.

Khảo sát nội lức lực dọc phát sinh do tải trọng gió thay đổi theo thời gian tại thời điểm 1s.

(Lực dọc tại cột C1)

4. Lưu kết quả phân tích thành File. - File Print Table… Analysis Output…. Hộp thoại Print Output Tables xuất hiện, ta làm tuần tự các bước như sau.

1

2

5. Đọc File kết quả. Sau khi lưu kết quả phân tích thành File ta có thể đọc File đó bằng các chương trình đọc văn bản. Tuy nhiên để đọc nhanh ngay ta làm như sau. File Display Input/ Output Text Files… Ngay lập tức File Text vừa lưu được mở.

(Kết quả chuyển vị tại nút)

3

4

5

6

(Kết quả phản lực tại gối)

(Kết quả nội lực trong cột)

(Kết quả nội lực trong dầm)

* Lưu ý:

Trong bản kết quả trên ta thấy có 2 giá trị: Max và Min. Chúng ta không được hiểu giá trị Max hay Min là giá trị lớn nhất hay nhỏ nhất trong phần tử đang xét. Chúng ta biết rằng tải trọng thay đổi theo thời gian (GIÓ) được thể hiện trong đồ thị hàm tải trọng có 2 giá trị là 2T lúc 1s và -2T lúc 3s. Như vậy giá trị Max ở đây ứng với lúc gió thổi theo chiều + (chiều của lực Px =1) và giá trị Min ứng với lúc gió thổi theo chiều - (ngược chiều của lực Px =1). Trong bài này giá trị cường độ gió trong 1 chu kỳ tại thời điểm 1s và 3s có giá trị tuyệt đối là như nhau nên ta có các kết quả Max và Min cũng bằng nhau khi xét trị tuyệt đối.

Giả sử trong một trường hợp nào đó mà ta có các giá trị Max và Min không bằng nhau khi xét trị tuyệt đối thì ta sẽ lấy kết quả trị tuyệt đối lớn nhất (dù là Max hay Min) để thiết kế.

Bài 2

23: Khung kh

Force (

0

1 1,5

2

-1 -1,5

-2

hông gian ch

Hàm

(T)

1

hịu tải trọng

tải trọng gió

2

3 x 4

gió có xét đ

ó ở tầng 1, tầ

3

: : :

4m = 12m

đến động lực

ầng 2, tầng 3

4

Func1_Gió Func2_Gió Func3_Gió

c học.

3.

Time (

tầng 1. tầng 2. tầng 3.

3 =

(s)

3 x 3m = 9m

x 4m 12m


Bước 2: Xoay hình 3D.

Bước 3: Chèn khung phẳng cho trục 1.

Bước 4: Tạo mảng khung trục 1. - Chọn All.

Bước 5: Chèn khung trục A.

Bước 6: Tạo mảng khung trục A. - Chọn khung trục A.

Bước 7: Khai báo vật liệu thép STELL.


Bước 9: Gán tiết diện. Bước 10: Khai báo 3 hàm tải trọng (gió) thay đổi theo thời gian. - Define Time History Functions…. Hộp thoại Define Time History Functions xuất hiện.

- Trong hộp thoại Define Time History Functions ta chọn lựa như sau.

- Ngay lúc đó hộp thoại Time History Function Definition xuất hiện và ta nhập các thông số như sau.

- Tương tự ta khai báo cho 2 hàm còn lại.

Bước 11: Khai báo 4 trường hợp tải trọng.

Bước 12: - Gán cho 4 nút tầng 1_ 4 lực tập trung Px = 1 với trường hợp tải trọng VAR1. - Gán cho 4 nút tầng 2_ 4 lực tập trung Px = 1 với trường hợp tải trọng VAR2. - Gán cho 4 nút tầng 3_ 4 lực tập trung Px = 1 với trường hợp tải trọng VAR3.

Bước 13: Khai báo 3 loại tải trọng thay đổi theo thời gian. - Define Time History Cases…. Hộp thoại Define Time History Cases xuất hiện.

- Kích chuột vào nút hộp thoại Time History Case Data xuất hiện, ta nhập các thông số như sau.

Bước 14: Khai báo tổ hợp tải trọng.

TH = HIST1 + HIST2 + HIST3 (ADD).

Bước 15: Khai báo bậc tự do_khung không gian.


(M3-3 của TOHOP).

(Lực dọc của TOHOP).

(Lực dọc của HIST3 History tại thời điểm 1 giây).

(Lực dọc của HIST3 History tại thời điểm 3 giây).

Bài 24: Dàn.


Bước 2: Vẽ 3 phần tử AB; BC; CA. Bước 3: Tạo mảng BC.

1m x 4 = 4m

2m

A B

C

D

Bước 4: Bẻ gảy tất cả phần tử. - Chọn All.

Bước 5: Xóa các phần tử dư.

(Kết quả khi kết thúc bước 5)

Bước 6: Vẽ thêm 3 thanh như sau.

Bẻ gảy phần tử xong nhớ hiển thị nút để xem sự bẻ gảy.

Bước 7: Chia đôi 7 phần tử.

Bước 8: Vẽ thêm 7 phần tử như sau.

Bước 9: Lấy đối xứng. - Chọn All.

Bước 10: Gán lại điều kiện biên.

Bước 11: Khai báo vật liệu STELL. Chú ý_Không nhập giá trị W.

Bước 12: Khai báo tiết diện thép góc đôi. 1. Nhóm 1: DA01 (Double Angle 01)

2. Nhóm 2: DA02.

Bước 13: Gán tiết diện. - Nhóm 1_DA01: Gán cho các phần tử AD; CD; AC. - Nhóm 2_DA02: Gán cho các phần tử còn lại. * Cách làm: - Gán tất cả là nhóm 2. - Sau đó, chọn riêng các phần tử AD; CD; AC gán cho nhóm 1.

Bước 14: Khai báo 4 trường hợp tải trọng.

* Chú ý: Giá trị Self Weight Multiplier của trường hợp TINHTAI gán bằng 0, vì đây là hệ dàn.

Bước 15: Gán tải trọng như hình vẽ sau. 1. Tỉnh tải:

2. Hoạt tải ½ dàn trái:

3. Hoạt tải ½ dàn phải:

4. Hoạt tải toàn dàn:

Bước 16: Khai báo 4 trường hợp tổ hợp tải trọng. 1. TOHOP1 = TINHTAI + Hoạt tải ½ dàn trái. (ADD) 2. TOHOP2 = TINHTAI + Hoạt tải ½ dàn phải. (ADD) 3. TOHOP3 = TINHTAI + Hoạt tải toàn dàn. (ADD) 4. TOHOPBAO = TOHOP1 + TOHOP2 + TOHOP3. (ENVE)

Bước 17: Khai báo bậc tự do cho dàn.

Bước 18: Lưu và RUN. Ngay lập tức có mô hình biến dạng do tỉnh tải gây ra.

(M3-3 bị triệt tiêu)

(Lực dọc trong các thanh dàn với Tổ hợp bao)

(Giá trị lực dọc trong các thanh dàn với Tổ hợp bao)

(Phản lực tại gối với Tổ hợp bao)

Documents

ETABS 9 - · PDF fileBài 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