14
Tính toán công trình chịu tải trọng động đất bằng ETABS, biên soạn: Nguyễn Cảnh Toàn Thiết kế công trình chịu tác động của tải trọng động đất bằng ETABS version 9 1. Các khái niệm cần lưu ý: 1.1. Khối lượng, m: Theo định luật Newton, lực F = m x a. Khối lượng m F gia tốc a = 1 m/s 2 . 1.2. Bậc tự do, DOF: Có hai loại sau: MDOF, hệ nhiều bậc tự do; SDOF, hệ một bậc tự do. 1.3. Tần số dao động tự nhiên và mode dao động tự nhiên (Natural Frequency, dao động mà công trình có được do trọng lượng bản thân của nó, không có sự tác động của tải trọng ngoài) 2. Các bước thực hiện: 2.1. Khai báo nguyên vật liệu, Material properties: Bêtông: Khối lượng riêng, Mass per Unit volume : = / g = 2,5 / 10 = 0,25. Lý do phải khai báo mục này vì ta có chu kỳ dao động T được tính bằng , do đó nếu công trình không có khối lượng riêng m, hoặc giá trị m rất nhỏ dẫn tới giá trị k rất lớn giá trị T mà ta có được rất bé. Như vậy, người thiết kế dễ nhầm lẫn công trình của mình đã đạt đủ độ cứng, và chu kỳ T có được đã nằm trong phạm vi giới hạn. Do vậy, mục Mass per Unit volume bắt buộc phải khai báo khi tính toán phân tích động lực. 2.2. Khối lượng tham gia tính dao động: Khối lượng đà, dầm, cột, sàn, vách ETABS tự tính toán; Khối lượng hoàn thiện, khối lượng tường, một phần hoạt tải người thiết kế tính toán. Theo tiêu chuẩn Mỹ, phần khối lượng tham gia tính dao động là TT + 0,5 HT toàn phần. Theo tiêu chuẩn VN, giá trị tương ứng là TT + 0,8 HT dài hạn. Cả hai cách tính này đều cho giá trị tương đương. Ví dụ: Theo TCVN 2737:1995, tải trọng toàn phần tác dụng lên sàn theo bảng tra là 200 daN/m 2 , trong đó phần dài hạn là 130 daN/m 2 phần ngắn hạn là 70 daN/m 2 . Theo TCVN, HTDH x 0,8 = 130 x 0,8 = 104 daN/m 2 ; theo TC Mỹ, HTTP x 0,5 = 200 x 0,5 = 100 daN/m 2 . Như vậy, để thống nhất, ta áp dụng hệ số giảm tải cho hoạt tải được nêu trong TC 229:1999 là 50% cho công trình có kể đến người và trang thiết bị. 2.3. Khối lượng tập trung M: Phân tích phẳng : M = m x S trong đó: m – khối lượng phân bố, ; S – diện tích sàn. Thông thường, giá trị q = 9 ~ 14 kN/m 2 (1 T = 10 kN), thường chọn q = 10 ~ 11 kN/m 2 Sau đó gán khối lượng tập trung M bằng Joint Mass: Assign Joint/Point Additional Point Mass… Trang 1 / 14

Tinh Ddat Bang Etabs

Embed Size (px)

Citation preview

Thit k cng trnh chu tc ng ca ti trng ng t bng ETABS version 9

Tnh ton cng trnh chu ti trng ng t bng ETABS, bin son: Nguyn Cnh Ton

Thit k cng trnh chu tc ng ca ti trng ng t bng ETABS version 9

1. Cc khi nim cn lu :

1.1. Khi lng, m:

Theo nh lut Newton, lc F = m x a. Khi lng m ( F ( gia tc a = 1 m/s2.

1.2. Bc t do, DOF:

C hai loi sau: MDOF, h nhiu bc t do; SDOF, h mt bc t do.

1.3. Tn s dao ng t nhin v mode dao ng t nhin (Natural Frequency, dao ng m cng trnh c c do trng lng bn thn ca n, khng c s tc ng ca ti trng ngoi)

2. Cc bc thc hin:

2.1. Khai bo nguyn vt liu, Material properties:Btng: Khi lng ring, Mass per Unit volume : ( = ( / g = 2,5 / 10 = 0,25.

L do phi khai bo mc ny v ta c chu k dao ng T c tnh bng , do nu cng trnh khng c khi lng ring m, hoc gi tr m rt nh dn ti gi tr k rt ln ( gi tr T m ta c c rt b. Nh vy, ngi thit k d nhm ln cng trnh ca mnh t cng, v chu k T c c nm trong phm vi gii hn. Do vy, mc Mass per Unit volume bt buc phi khai bo khi tnh ton phn tch ng lc.

2.2. Khi lng tham gia tnh dao ng:

Khi lng , dm, ct, sn, vch ( ETABS t tnh ton;

Khi lng hon thin, khi lng tng, mt phn hot ti ( ngi thit k tnh ton.

Theo tiu chun M, phn khi lng tham gia tnh dao ng l TT + 0,5 HT ton phn. Theo tiu chun VN, gi tr tng ng l TT + 0,8 HT di hn. C hai cch tnh ny u cho gi tr tng ng. V d: Theo TCVN 2737:1995, ti trng ton phn tc dng ln sn theo bng tra l 200 daN/m2 , trong phn di hn l 130 daN/m2 phn ngn hn l 70 daN/m2. Theo TCVN, HTDH x 0,8 = 130 x 0,8 = 104 daN/m2; theo TC M, HTTP x 0,5 = 200 x 0,5 = 100 daN/m2. Nh vy, thng nht, ta p dng h s gim ti cho hot ti c nu trong TC 229:1999 l 50% cho cng trnh c k n ngi v trang thit b.

2.3. Khi lng tp trung M:

Phn tch phng: M = m x S

trong : m khi lng phn b, ;

S din tch sn.

Thng thng, gi tr q = 9 ~ 14 kN/m2 (1 T = 10 kN), thng chn q = 10 ~ 11 kN/m2

Sau gn khi lng tp trung M bng Joint Mass: Assign Joint/Point ( Additional Point Mass

Nhp tham s M vo Direction X,Y.

+ Cch khc cho phng php tnh ton khung phng: Ch cn tnh khi lng ca sn chia cho gia tc trng trng th c gi tr M, sau gn tng t nh trn.

Phn tch 3 chiu:

Ch : khng cn phi chia nh phn t shell bng Edit ( Mesh Areas hay Assign ( Shell/Area ( Area Object Mesh Options khi gii bi ton dao ng v sai s ch l 1% vi khi c chia nh cc phn t shell.

Khai bo khi lng: C cc cch sau:

Cch 1:

Tnh cc lp hon thin, vd: 1,2 kN/m2 Tnh cc lp tng, vd: 2,5 kN/m2 Xc nh hot ti, vd: 2 kN/m2 M = [q = 1,2 + 2,5 + 2 = 5,7 kN/m2] / g = 9,81

Sau gn ln shell bng Area Mass,

Cch 2: Khng cn nhp sn, ch cn nhp khung sau tnh ton ton b khi lng sn l bao nhiu, sau chn ht cc nt giao gia dm ct, ri gn (vi N = s nt trn sn) bng Joint Mass.

Cch 3:

Nhp m hnh.

Khai bo cc trng hp ti trng, theo hnh sau:

Gn ti trng tht s, cha cn nhp gi hay ti ng t trong giai on ny.

Phn TLBT, cn ch : Khi khai bo ngun khi lng Mass Source

Nu chn mc From Self and Specified Mass and Loads th mc Define Mass Multiplier for Loads nh hnh di y:

Nu chn mc From Loads th chn nh hnh di y:

2.4. Cng trnh cn bao nhiu mode l ?

Theo VN, s mode cn tnh l Smode sao cho fS < fgh < fS+1. Theo TCVN 229:1999 th vi kt cu BTCT: fgh = 1,3 Hz ( TS+1 < Tgh = 0,8 s < TS.

V d: Phn tch mode dao ng ca 1 cng trnh ta c bng sau:

3. Mode4. T (s)

5. 16. 1,6

7. 28. 1,0

9. 310. 0,9

11. 412. 0,82

13. 514. 0,75

Ta thy mode 4 c T = 0,82 s > Tgh = 0,8 s, mode 5 th T< Tgh nn s mode cn phn tch l 4 mode.

Theo M, s mode cn tnh l S sao cho y = m1 + m2 + + mS # 90% yg (xc nh bng cch xem file *.OUT)

Nh hnh trn, phn gch di mu l v tr m y # 90% yg nn s mode cn tnh l 5 mode.

(Tham kho bi vit ca GS Edward L. Wilson trong file E-MAN08.pdf phn Manuals ca phn mm Etabs).

2.6.Phng trnh dao ng xc nh nh th no?Phng trnh dao ng ca 3 dng dao ng tnh ton nhng khng k n s tham gia ca cc lp hon thin, trang thit b, trn cng trnh nn cho kt qu khng c chnh xc, nn t 1986, phng php tnh ny t c s dng. Hin nay, trn th gii s dng phng php Ritz tnh ton phng trnh dao ng. Phng php ny c k n s tham gia ca cc ti trng k trn khi tnh ton v phn tch dao ng cho cng trnh.

Cch xc nh phng trnh dao ng trn ETABS: Ta chn nt, nm trn nh v gia cng trnh, xut bng Display ( Show table ( Xem hnh bn di

hoc

2.7. Nhp ti trng ng t bng TIME HISTORY ANALYSIS

Phng trnh:

Cc bc gii nh sau:

Hm thi gian, nhp chu k (sn c). Theo , ta c cc hm n gin nh sin, cos:

Hoc hm ngu nhin (cc hm do cc my o cc trn ng t ghi li, trong ETABS c sn mt s hm c ui .TH trong th mc \ETABS\Time History Functions. C 2 dng file hm: dng file ch c gia tc, phi cho bit Time step ; dng file hm th 2 cho bit T, giy (s).

Click chn Browse mc Function File, dn ng dn ti th mc \ETABS\Time History Functions ta c bng sau:

Click view file bit c dng format file hm.

Hnh trn l dng file hm ch cho bit gia tc v = 0,020 sec. (ch n v gia tc l cm/s2, cn nhn h s 0,01 thnh m/s2 trong ETABS, s ni phn sau)

Hnh trn l dng file hm cho bit chu k v giy.

V d s dng file hm ALTADENA-1.TH phn tch.

Khai bo trng hp ng t

Define ( Time History Cases

To mt COMBO c DONGDAT xc nh Max Min ni lc cho phn t trong thi im xy ra ng t

COMBO ny c th tc dng vi cc TH ti ( (vd gi) tnh ton ni lc cho cng trnh.

T s cn

BTCT ( = 5%, Thp ( = 3%

Xem ni lc cho phn t trong khi din ra ng t:

Display ( Show Time History Traces

Sau khi click Define Functions ta c bng di y:

Click display bng Time History Display Definition ta c bng sau

2.9. Xc nh gia tc nh nh th no?Theo phng trnh ta thy c rng trong cch tnh s dng phng php tnh ch c cng k nhn vi chuyn v u nn khng th xc nh c gia tc. Do c th s dng phng php quy i nh sau: Gi s chuyn v c dng u = uosin(t ( u = (uo()cos(t ( u = -(uo(2)sin(t.

Ta xc nh c ymax (umax) trong ETABS, sau ( amax = (2 x umax

Vi chu k ring ( = 2(f = 2( / T.

TI LIU THAM KHO

[1] ETABS MANUALS.

[2] Ths. Nguyn Hu Anh Tun, Gio trnh Thc hnh phn tch v thit k kt cu mt s v d c bn bng ETABS, 2006, Tp. H Ch Minh.

Trang 12 / 13

_1209884276.unknown

_1209887733.unknown

_1209890465.unknown

_1209886687.unknown

_1209887395.unknown

_1209882203.unknown

_1209882576.unknown

_1209881085.unknown