ỨNG DỤNG ETABS TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG pot

KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

NG DNG ETABS TRONG TÍNH TOÁN THIT K NHÀ
CAO TNG


Extended 3D Analysis of Building Systems

Version 8.5.0



KS. GV. Trn anh Bình.
BM: Tin Hc Xây Dng
Trng i Hc Xây Dng Hà Ni
Cp nht th 7 ngày 07/0707


LI NÓI U

̇ Li cm n
- Tôi xin chân thành cm n ti b môn Tin Hc Xây Dng, xí nghip kt cu công
ty t vn xây dng CDC, mt s bn sinh viên đã giúp đ tôi hoàn thin tp tài liu
này.
̇ Mc đích :
- Cung cp nhng kin thc nâng cao v Etabs.
- Sách ch là tài liu tham kho, tác gi không chu trách nhim v ni dung
trong sách !
- Các k nng cn bn s đc đ cp đn trong tng ví d.
̇ i tng :
- Tài liu tham kho cho sinh viên, các k s đã bit s dng phn mm Sap2000.

̇ Gii hn
- Tài liu gii hn trong vic gii các bài toán trong gii hn đàn hi tuyn tính
(Linear). (Lý thuyt đàn hi tuyn tính đc xây dng trên c s gi thit bin
dng nh, lý thuyt đàn hi phi tuyn da trên gi thuyt bin dng ln).
- Các v d và lý thuyt tính toán cung cp cho phiên bn Etabs 8.54.
̇ Tài liu tham kho
- Phng pháp s trong c hc kt cu (Gs. Pts. Nguyn Mnh Yên).

1
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
- Tính kt cu theo phng pháp phn t hu hn (GS. TSKH. Võ Nh Cu).
- Manual Etabs (CSI).
- Three – Dimensional Static and Dynamic Analysis of Structures (Edward
L.Winlson)
- CSI Analysis Reference Manual (CSI)
- Mt s bng tính ca Công ty T Vn Thit K Xây Dng – CDC (Consultants –
Designer & Constructors Corporation).
̇ Liên H
- K s – Ging viên Trn Anh Bình, B môn Tin hc Xây dng – Khoa Công ngh
Thông tin – trng i Hc Xây Dng. Mail , đin thoi
0983039940.


2
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
-
LI NÓI U 1
PHN I : CÁC KHÁI NIM C BN 6
CHNG 1 : TNG QUAN 6
I. H ta  6

II. Nút 6
1. Tng quan v nút (Joint) 6
2. H ta  a phng 7
3. Bc t do ti nút 7
4. Các ti trng ti nút 8
5. Khi lng ti nút (Mass) 8
III. Các loi liên kt 9
1. Retraints 9
2. Springs 10
3. Liên kt Constraints 11
IV. Vt liu 13
1. Tng quan v vt liu 13
2. H trc ta  a phng 13
3. ng sut và bin dng ca vt liu (stresses and strains) 14
4. Các thông s khai báo vt liu 14
V. Ti trng và t hp ti trng 15
1. Ti trng 15
2. T hp ti trng 16
VI. Bài toán phân tích 17
1. Các dng phân tích kt cu 17
2. Modal Analysis 17
VII. Diaphragm Centers of Rigidity, Centers of Mass 18
CHNG 2 : KT CU H THANH 21
I. Tng quan v phn thanh 21
1. Phn t thanh (Frame Element) 21
2. H trc ta  a phng (Local Coordinate System) 21
3. Bc t do (Degree of Freedom) 22
4. Mass 22
II. Tit din (Frame Section) 23
1. Khai báo tit din 23

2. Thanh có tit din thay i (Non-Prismatic Sections) 23
3. Tit din không có hình dng xác nh (General) 23
4. Thay i thông s tit din 24
III. Liên kt gia hai phn t 27
1. im chèn (Insertion point) 27

3
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
2. im giao (End offsets) 29
3. Liên kt Release (Frame Releases and Partial Fixity) 31
IV. T ng chia nh phn t (Automatic Frame Subdivide) 32
V. Các loi ti trng (Load) 33
VI. Ni lc (Internal Force Ouput) 33
CHNG 3 : KT CU TM V 34
I. Phn t Area 34
1. Phn t Area (Area Element) 34
2. H trc ta  a phng (Local Coordinate System) 35
3. Tit din 37
4. Bc t do (Degree of Freedom) 37
5. Mass 38
6. Ni lc và ng sut 38
II. Vách cng (Pier and Spandrel) 40
1. Pier and Spendrel 40
2. H trc ta  a phng 42
3. Tit din 43
4. Ni lc phn t Pier và Spandrel 47
5. Kt qu thit k vách 47
III. Chia nh phn t (Area Mesh Options) 47
IV. Các loi ti trng (Load) 50
CHNG 4 : PH LC 51

I. Section Designer 51
1. Tng quan 51
2. Cn bn v Section Designer 51
3. Chng trình Section Designer 53
4. Section Properties 58
5. Ví d 59
II. Li (Grid) 62
1. Hp thoi Building Plan Grid System and Story Data Definition 63
2. Hp thoi Grid Labeling Options 63
3. Hp thoi Define Grid Data 64
4. Hp thoi Story Data 65
III. Ti trng (Load) 66
1. Wind Load 66
2. Quake Lad 68
PHN III : CÁC BÀI TP THC HÀNH 71
I. Phng pháp chung : 71
1. Xác nh n v tính 71
2. Xây dng h li 71

4
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
3. nh ngha vt liu 71
4. nh ngha tit din 71
5. Xây dng mô hình hình hc 71
6. Gán tit din 71
7. Gán iu kin biên 71
8. nh ngha các trng hp ti trng, t hp ti trng 71
9. Gán ti trng 71
10. nh ngha các thông s khác 71
11. Thc hin phân tích 71

12. Nhp các ti trng ng cho công trình 72
13. Thc hin li quá trình phân tích kt cu và ly các thông tin cn thit 72
14. Thc hin bài toán thit k 72
15. Kim tra li kt qu tính toán thit k 72


5
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

PHN I : CÁC KHÁI NIM C BN
CHNG 1 : TNG QUAN
I. H ta đ
H trc ta đ Decard X,Y,Z




Quy đi h ta đ Decard sang h ta đ tr


II. Nút
1. Tng quan v nút (Joint)
Có th hiu nút nh sau :
- Là đim liên kt các phn t.

6
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
- Là đim ti đó ta gán chuyn v cng bc hoc gán các điu kin biên
- Là đim xác đnh điu kin biên
- Là đim cân gán lc tp trung

- Là đim gán khi lng tp trung
- Tt c ti trng (load) và khi lng (mass) gán cho phn t đ đc quy đi v
các ti trng tp trung ti các nút
Các cách to ra nút
- Các nút đc to t đng khi to phân t.
- Ngoài ra ta có thêm nút ti bt k v trí nào.
2. H ta đ đa phng
H to đ riêng ca nút 1(đ), 2(trng), 3(xanh). Phng và chiu ca các trc ta đ
đa phng ly theo phng và chiu ca các h trc ta đ tng th X,Y,Z. Không nh Sap,
Etabs không cho ta phép xoay h ta đ đa phng ca nút.
3. Bc t do ti nút
nh ngha bc t do : S lng ti thiu các thông s hình hc đc lp biu th chuyn
v ca mi khi lng trên h gi là bc t do. S bc t do ca h ph thuc s đ tính đc
chn cho công trình thc t khi tính dao đng, chuyn v và phn lc ca công trình.
- Mt nút có 6 bc t do: U1, U2, U3 (thng); R1, R2, R3 (Xoay).
- Chiu dng qui c ca các bc t do tng ng vi 6 thành phn trong h to đ
tng th.

- Mi mt bc t do trong s đ kt cu s thuc mt trong các loi sau :
o Active : chuyn v s đc tính đn trong quá trình phân tích kt cu.
o Restrainted : chuyn v đã đc xách đnh trc, tng ng vi nó chng
trình s tính phn lc ti đim đó trong quá trình phân tích kt cu.
o Constrained : chuyn v s đc xác đnh t chuyn v ti mt s bc t do
khác.
o Null : chuyn v không nh hng đn kt cu và s b b qua trong quá trình
phân tích kt cu. Các nút này không có chuyn v, không có ni lc, không có
đ cng, không restraint, không contrains,…. (ví d nh nút đng đc lp)
o Unavaible : chuyn v đã đc loi tr t quá trình phân tích kt cu.
- Avaiable and Unavailable Degrees of Freedom. iu khin này nm trong Analysis
Options

7
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
o Các nút đc gán Unavailable Degrees of Freedom thì tt c đ cng, ti
trng, khi lng, Restrains hoc Constraints gán cho kt cu đ đc b quan
trong quá trình phân tích kt cu.
o Tt c các bc t do ca kt cu, Etabs đu quy v h trc ta đ tng th
(Global Coordinate System)
4. Các ti trng ti nút
Ti nút có các ti trng tp trung (concentrated forces) bao gôm moment và lc. Ngoài
ra còn có các chuyn v cng bc ti nút.
Phng pháp nhp ti trng tp trung ti nút :
- Chn nút cn gán ti trng
- Menu AssignåJoint/Point LoadsåForce.

o Force Global X, Y, Z : lc tác dng vào nút theo phng và chiu ca các trc
ta đ tng th X, Y, Z.
o Moment Global XX, YY, ZZ : vector moment tác dng vào nút theo phng
và chiu ca các trc ta đ tng th X, Y, Z.
Gii thích v Vector moment.

Ti đim có s hiu (Label) là 5, có Mzz = -10. Có ngha là chiu ca vector moment
ngc vi chiu dng ca trc Z. Nh vy vi tác dng ca ti trng nh trên, thanh 5-6 s
b un trong mt phng song song vi mt phng X,Y, chiu un t Y sang X (th cng nh
hình v)
5. Khi lng ti nút (Mass)

8
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
Trong các bài toán phânt tích đng (Dynamic Analysis), khi lng ca kt cu đc

dùng đ tính lc quán tính. Thông thng, chng trình s tính khi lng ca các phn t
da trên khai báo khi lng riêng ca vt liu và vic tính toán khi lng ca phn t, sau
đó chng trình s quy đi v nút. Khi lng ca tng phn t s đc tính cho 3 phng
tng ng vi 3 chuyn v thng ca nút. Chng trình s b qua moment quán tính
Trong mt s trng hp, khi tính toán dao đng ca công trình, ta không dùng khi
lng mà Etabs t tính. Khi đó, ta có th khai báo khi lng tp trung hoc khi lng
moment quán tính ti bt k nút nào. Phng pháp khai báo khi lng tp trung nh sau :
- Chn nút cn gán thêm ti trng tp trung
- Menu AsignåJoint/PointåAdditional Point Mass.

- Direction X, Y, Z : khi lng tp trung ti nút theo ba phng X,Y,Z trong h ta
đ tng th.
- Direction X, Y, Z : khi lng moment quán tính tp trung ti nút theo ba phng
X,Y,Z trong h ta đ tng th.
III. Các loi liên kt
1. Retraints
̇ Khái nim chung
Nu chuyn v ca mt đim theo mt phng nào đó đc c đnh trc, ta nói đim
đó b rng buc liên kt Restraint. Giá tr chuyn v ti đim có th bng không hoc khác
không, tùy thuc vào nút đó có chu chuyn v cng bc hay không.
Nút có liên kt Restraint s có phn lc. Giá tr phn lc này đc xác đnh trong bài
toán phân tích kt cu.
Liên kt Restraint thng đc mô hình hóa các kiu liên kt ni đt ca kt cu.
Hình v di đây mô t mt s kiu liên kt ni đt

9
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

̇ Phng pháp gán
Phng pháp gán liên kt Restraint

- Chn đim cn gán liên kt Restraint
- Vào menu Assign å Joint/Point å Restraints (Supports)

- Nhp các bc t do b khng ch vào
o Translation : chuyn v thng
o Rotation : chuyn v xoay
2. Springs
̇ Khái nim chung
Spring là liên kt đàn hi. Bt k mt trong sáu bc t do ca mt nút đu có th gán
liên kt đàn hi. Liên kt đc mô hình hóa bng các lò so.  cng ca liên kt đàn hi
chính là đ cng ca lò so. Liên kt đàn hi có th bao gm chuyn v cng bc.
im có liên kt đàn hi s có phn lc đàn hi.  ln ca phn lc ph thuc vào đ
cng ca liên kt và đc xác đnh trong bài toán phân tích kt cu.
Liên kt Spring thng đc s dng trong các bài toán :
- Dm trên nn đàn hi (móng bng)
- Tm trên nn đàn hi (B nc, đài móng,….)
̇ Phng pháp khai báo liên kt Spring

10
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
Phng pháp gán liên kt Spring
- Chn đim cn gán liên kt Restraint
- Vào menu Assign å Joint/Point å Point Springs

̇ Nhp các bc t do b khng ch vào
o Translation X, Y, Z : đ cng ca liên kt đàn hi theo phng X, Y, Z
o Rotation about XX, YY, ZZ : đ cng ca liên kt đàn hi xoay quanh trc
XX, YY, ZZ
3. Liên kt Constraints
̇ Khái nim chung

Các đim có cùng chung mt constraint s có mt s chuyn v nh nhau. S lng
chuyn v cùng nhau ph thuc vào loi constraint.
Khi khai báo constraint, s lng phng trình tính toán s gim. Do vy tc đ tính
toán s tng lên. Di đây trình bày mt s dng Contraint thng dùng.
Diaphragm, ràng buc chuyn v theo mt mt phng. Tt c các đim đc gn cùng
mt Diaphragm đu có hai chuyn v trong mt phng ca Diaphram và mt chuyn v xoay
vuông góc vi mt phng nh nhau. Mô hình này thng đc s dng đ mô hình hóa sàn là
tuyt đi cng trong mt phng khi tính toán nhà cao tng.
Body constraint, dùng đ mô t mt khi hay mt phn ca kt cu đc xem nh là
mt khi cng (Rigid body). Tt c các nút trong mt Body đu có chuyn v bng nhau.
Plate Constraint, làm cho tt c các nút b ràng buc chuyn v cùng vi nhau nh là
mt tm phng có đ cng chng un ngoài mt phng bng vô cùng (ngc vi Diaphram).
Beam Constraint, tt c các nút gán cùng mt Beam Contraint có chuyn v cùng nhau
nh là mt dm thng có đ cng chng un bng vô cùng (không nh hng đn bin dng
dc trc và bin dng xon ca dm).

11
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
Chú ý : Sap2000 cung cp tt c các loi Contraint nói trên còn Etabs ch cung cp chc
nng Diaphram Constraint.
̇ Các khai báo
- Chn đim cn gán liên kt Restraint
- Vào menu Assign å Joint/Point å Rigid Diaphragm


̇ ng dng
- Giúp ngi dùng mô hình chính xác s làm vic ca kt cu.

12
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

IV. Vt liu
1. Tng quan v vt liu
Trang Etabs, ta có th khai báo nhiu loi vt liu, các phn t trong s đ kt cu có
th nhn các loi vt liu khác nhau.
Etabs cho phép ta khai báo các loi vt liu bê tông, thép, nhôm,… Vt liu đng
hng, trc hng và d hng.
2. H trc ta đ đa phng

13
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

Mi mt vt liu đu có mt h trc ta đ đa phng riêng, đc s dng đ đnh
ngha tính đàn hi và bin dng nhit theo các phng. H thng ta đ đa phng vt liu
ch áp dng cho loi vt liu trc hng (orthotropic) và d hng (anisotropic). Vt liu đng
hng (Isotropic material) là đc lp đi vi các h trc ta đ vt liu.
3. ng sut và bin dng ca vt liu (stresses and strains)
̇ Stress
ng sut đc đnh ngha là lc trên mt đn v din tính dc theo các trc vt liu ca
mt phân t đn v ca mt phn t bt k.
Không phi lúc nào cng tn ti 6 ng sut trên các phn t. Ví d, ng sut σ
22,
σ
33,
σ
23

s bng không đi vi phn t thanh (Frame Element), ng sut

σ

33
s bng không đi vi
phn t tm v (Shell Element)
̇ Strain

4. Các thông s khai báo vt liu
 khai báo vt liu, bn vào menu Define å Material Properties å Add New
Material.

14
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

Các thông s :
- Material Name - tên loi vt liu. Do ngi dùng đt, nên đt tên theo loi vt liu
s dng, ví d: bê tông mác 200 ta ký hiu “BT200”.
- Type of Material - loi vt liu, chúng ta có các loi vt liu sau :
o Isotropic - đng hng (mc đnh).
o Ortho - trc hng.
o Anisotropic - d hng.
- Mass Volume: khi lng riêng dùng đ tính khi lng riêng ca phn t trong
bài toán đng.
- Weight Volume: trng lng riêng đ tính trng lng riêng ca phn t trong các
trng hp ti trng, hay còn gi là ti trng bn thân.
- Modulus of Elastic E - Mô đun đàn hi, dùng đ xác đnh đ cng kéo nén và un.
E thay đi theo mác BT. Tham s E cùng vi tit din quyt đnh bin dng ca kt
cu.
- Poisson Ratio factor - h s Poát Xông (): 0.1-0.3. Dùng đ xác đnh G =
E/2/(1+) quyt đnh bin dng trt và xon.
o Bê tông=0.18-0.2;
o Thép=0.3

V. Ti trng và t hp ti trng
1. Ti trng
Khi phn t bin b bin dng di tác đng ca ngoi lc, các phn t vt cht trong
phn t chuyn đng, phát sinh ra gia tc chuyn đng và kém theo đó là lc quán tính.
Nu gia tc là nh, lc quán tính bé thì có th b qua lc quán tính so vi các ti trng
khác. Khi đó bài toán đc gi là bài toán tnh (Static)
Ngc li khi gia tc ln, lc quán tính ln thì ta không th b qua lc quán tính. Lúc
đó, ta gi là bài toán đng (Dynamic)
Ngoài ti trng tnh và đng ta còn có ti trng thay đi theo thi gian (Time history)
i vi bài toán tnh, ta có các trng hp ti trng sau
- Dead Load : tnh ti

15
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
- Live Load : hot ti
- Wind load : ti gió
- Quake Load : ti trng đng đt
- Snow Load : ti trng tuyt
̇ Câu hi
Ti sao ti trng đng đt và ti trng gió đng li nm trong mc Static Load Case (ti
trng tnh) ?
- Vì chúng ta tính toán ti trng đng đt và gió đng theo phng pháp ta tnh (có
ngha là quy v các lc tnh ri đt nó vào kt cu, sau đó tính toán ra moment và
chuyn v,…)
H s Self Weight là gì, ly bng bao nhiêu ?
- H s Self Weight là h s tính đn ti trng bn thân ca phn kt cu đc v
trong Sap (Etabs). Gi s trng hp ti có tên là TT đc khai báo là Dead Load,
h s Self Weight ly bng 0.5, khi đó ngoài các ti trng mà ta gán vào cho TT nó
còn bao gm ti trng bn thân ca kt cu, nhân vi h s 0.5 nói trên.
- Ti trng bn thân ca mt phn t tính bng trng lng trên mt đn v th tích

ca vt liu (khai báo trong phn Define Materials) nhân vi th tính ca phn t.
- Ti trng bn thân ca kt cu đc khai báo theo cách va nói, luôn có hng
theo chiu âm ca trc Z (Global Coordinates)
- Thông thng, h s này ly bng n = 1.1 (n là h s vt ti đi vi phn kt cu
đc làm bng bê tông ct thép).
2. T hp ti trng
̇ Các cách t hp ti trng
- T hp ngi dùng – ngi dùng t đnh ngha tên t hp, thành phn to nên các
t hp đó và h s ca chúng. Ví d, theo TCVN mt trong các t hp c bn th
hai là TT+0.9HT+0.9GX (TT – tnh ti, HT – hot ti, GX : Gió thi theo phng
X)
- T hp t đng (Defaut Combo). Các t hp này s t đng sinh ra khi chúng ta
tin hành bài toán thit k thép theo tiêu chun có sn mà Sap (Etabs) cung cp. S
các trng hp t hp và h s ca các trng hp ti trng tham gia vào t hp
ph thuc vào tiêu chun thit k mà ta chn. Các t hp ti trng này thng có
tên là DCom1, DCom2,…. DSTL,…
̇ Các loi t hp ti trng
- ADD : t hp theo phng pháp cng tng thành phn ca t hp .
- ENVE : t hp bao ni lc.
- SRSS : cn ca tng bình phng các trng hp ti trng.
- ABS : tr tuyt đi ca các trng hp ti.
̇ Câu hi
Kiu ti trng Live Load, Wind Load,… có ý ngha gì không.
- i vi bài toán s dng t hp ngi dùng và trong bài toán tnh (Static), thì vic
khai báo các kiu ti trng này không có ý ngha gì c.
- i vi bài toán s dng t hp ti trng t đng. Các kiu ti trng này s giúp
Sap (Etabs) nhn bit đc tnh ti, hot ti,… t đó Sap (Etabs) s cung cp các
trng hp t hp ti trong và cung cp các h s ca các trng hp ti trng

16

KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
trong tng trng hp t hp ti trong tng ng vi tiêu chun thit k mà bn
chn.
Bn cht ca t hp trong Etabs (Sap) là t hp ti trng hay t hp ni lc ?
- Bn cht ca kiu t hp Add trong Sap (Etabs) là t hp ti trng.
Biu đ bao (t hp Enve) là biu đ bao ni lc ca các trng hp ti hay là biu đ
ni lc trong trng hp bao ca các trng hp ti trng ?.
- Là phng án th nht : “biu đ bao ni lc ca các trng hp ti trng đã khai
báo trong Enve”
Nu khai báo vt liu làm vic trong giai đon đàn hi tuyn tính, thì ti trng và ni lc
t l tuyn tính vi nhau. Khi đó t hp ti trng và t hp ni lc có gì khác nhau không ?
- Khác nhau, vì bn cht ca t hp ni lc theo TCVN không đn gin là công tng
các thành phn ni lc.
VI. Bài toán phân tích
1. Các dng phân tích kt cu

2. Modal Analysis
2.1. Tng quan
Bài toán phân tích Modal là bái toán gii quyt các vn đ liên quan đn dao đng riêng
ca công trình nh tính toán chu k, tn s, chuyn v ca các dng dao đng riêng ca công
trình.
Modal analysis đc đnh ngha trong Analysis Case, bn có th đnh ngha nhiu bài
toán Modal Analysis trong mt công trình.
Có hai loi bài toán Modal Analysis
- Eigenvertor, dùng đ xác đnh các dng dao đng riêng và tn s dao đng riêng
ca chúng. Chúng ta thng s dng cách này đ tính toán kt cu công trình.
- Ritz-vertor, dùng đ tìm dng dao đng khi đã ch rõ các lc thành phn to nên
dao đng. Ritz-vertor có th cho ta kt qu tt hn đi vi các bài toán v ti trng
ph hoc ti trng thay đi theo thi gian (response-spectrum or time-history
analyses)

2.2. Eigenvertor Analysis
̇ Phng trình Eigenvertor :

Trong đó
- K là ma trn đ cng.
- M là ma trn khi lng.
- Ω là ma trn Eigenvalue (giá tr riêng).
- Φ là ma trn eigenvertors (Vector riêng) tng ng giá tr riêng, nó biu thi cho
dng dao đng.
Eigenvalue là bình phng ca tn s góc ω. Các giá tr tn s và chu k đc tính nh
sau :

̇ Number of modes

17
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
Number of modes là s dng dao đng cn tính toán do ngi dùng t khai báo cho
phn mm bit.
̇ Frequency Range
Frequencey Range là gii tn s. Gii tn s đc khai báo vào trong Sap (Etabs) qua
các thông s sau :
- Shift : Giá tr trung tâm ca gii chu k cn tính (center of cyclic frequency range)
- Cut : Bán kính ca gii chu k cn tính (Radius of the cyclic frequency range)
iu đó có ngha là


̇ Convergence Tolerance
Dung sai hi t trong trng hp có khai báo Shift hoc Cut
- Gi ω
0

là giá tr ban đu thì ω
0
= 2 Π Shift
- ω tìm đc s có dng
- Khi đó dung sai hi t s tol s có dng nh sau

Dung sai hi t trong trng hp không khai báo Shift và Cut, khi đó Tol có 2 dng sau:
hoc
̇ Participation Factors

VII. Diaphragm Centers of Rigidity, Centers of Mass
Khai báo tính toán tâm cng : Analyze menu å Calculate Diaphragm Centers of
Rigidity. Khi Menu này đc đánh du, Etabs s tính toán tâm cng trong quá trình phân tích
kt cu.
Tâm cng đc xác đnh bng cách tính toán ta đ tng đi (X,Y) ca tâm cng vi
mt đim nào đó, thông thng ngi ta la chn đim bt k này là tâm khi lng (Center
of mass). Ngi ta tính toán tâm cng ca mt diaphragm da trên ba trng hp ti trng
sau, ti trng đn v tác dng vào tâm khi lng :
- Trng hp 1 : Lc đn v tác dng vào tâm khi lng theo phng Global X.
Lc này gây ra moment xon Diaphram là Rzx.
- Trng hp 2 : Lc đn v tác dng vào tâm khi lng theo phng Global Y.
Lc này gây ra moment xon Diaphram là Rzy.
- Trng hp 3 : Vector moment xon đn v tác dng vào tâm khi lng theo
phng Global Z. Lc này gây ra moment xon Diaphram là Rzz.
Khi đó ta đ (X,Y) s đc xác đnh nh sau : X = -Rzy / Rzz and Y = Rzx / Rzz.
im này là mt thuc tính ca kt cu, không ph thuc vào bt k ti trng nào. Nh vy,
vic xác đnh tâm cng ca tng tng (đi vi kt cu nhà cao tng) s đc Etabs tính toán
da trên ba trng hp ti trng trên.

18

KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN

Hình 1 : Ba trng hp ti trng
 xem kt qu phân tích, vào Display menu å Set Output Table Mode, sao đó tích
vào Building Output trong hp thoi Display Output Tables. Sau đó xem bng The Centroids
of Cumulative Mass and Centers of Rigidity (Bng tâm khi lng tích ly và tâm cng)




- MassX : Khi lng Diaphram theo phng X.
- XCM : Ta đ tâm khi lng.
- XRC : Ta đ tâm cng.
̇ Câu hi
Tâm cng ca floor có liên quan đn vách không ?
- Theo phng pháp tính nh trên thì có.
Tâm cng ca tng có b nh hng bi đ cng ca tng trên và di nó không ?
- Theo phng pháp tính nh trên thì có.
Tâm cng ca mt floor diaphragm có b nh bi vách cng ca nhà không ?
- Theo phng pháp tính nh trên thì có.
Khi lng ca mt diaphragm có bao gm ct, dm, sàn và vách không ?
- Tùy theo cách khai báo diaphragm :
o Diaphragm đc khai báo thông qua phn t Area, thì khi lng ca mt
diaphragm s bao gm c ct, dm, sàn, vách và khi lng tp trung ti nút
(nói cách khác là bao gm Joint, frame, area).
o Diaphragm đc khai báo thông qua phn t Joint, thì khi lng ca mt
diaphragm s ch bao gm ct, dm và khi lng tp trung ti nút (nói cách
khác là bao gm Joint, Frame, Area).
- Cn lu ý thêm cách tính khi lng ca Etabs là các Frame, Area (tùy theo hai
cách khai báo trên) s đc quy đi v các nút. Khi lng ca mt diaphragm s

bng tng khi lng các nút ca diaphragm đó.
- Cng tng t nh khi lng, đ cng ca mt diaphragm cng đc tính da
trên hai phng pháp khai báo trên.






19
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN



20
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
CHNG 2 : KT CU H THANH
I. Tng quan v phn thanh
1. Phn t thanh (Frame Element)
̇ Khái nim
- Phn t có kích thc mt chiu ln hn nhiu kích thc hai chiu còn li đc
gi là phn t thanh.
- Phn t thanh (Frane) trong Etabs là mt đon thng ni hai đim, đim đu (Start)
gi là đim i, đim cui (End) gi là đim J.

̇ ng dng
- Phn t thanh thng đc s dng đ mô hình hóa dm, ct,…
2. H trc ta đ đa phng (Local Coordinate System)
Mi phn t frame đu có mt h trc ta đa phng đ xác đnh tit din, ti trng và
ni lc. H trc ta đ đa phng gm ba trc ta đ : trc 1 – màu đ, trc 2 màu trng, trc

3 màu xanh.

̇ Mc đnh
Mc đnh, trc 1 dc theo đon thng và hng t I sang J. Mc đnh trc 2 và trc 3
ph thuc vào loi phn t Frame (Column, Beam hay Brace)
- Phn t Frame thng đng (Vertical Line Objects)
o Trc 1 dc theo đon thng. Chiu dng ca trc 1 là chiu dng ca trc Z
(hng lên trên).
o Trc 2 vuông góc vi đon thng. Chiu dng ca trc 2 là chiu dng ca
trc X.
o Trc 3 vuông góc vi đon thng. Chiu dng ca trc 3 xác đnh theo quy
tc bàn tay phi.
- Phn t Frame nm ngang (Horizontal Line Objects)
o Trc 1 dc theo đon thng. Hình chiu chiu dng ca trc 1 lên trc OX
trùng vi chiu dng ca trc X. Nu hình chiu ca đon thng lên trc OX
bng không, có ngha là đon thng song song vi trc OY, khi đó chiu
dng ca trc 1 s trùng vi chiu dng ca trc OY.
o Trc 2 vuông góc vi đon thng. Chiu dng ca trc 2 trùng vi chiu
dng ca trc Z (hng lên trên).

21
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
o Trc 3 vuông góc vi đon thng và nm ngang. Chiu dng ca trc 3 tuân
theo quy tc bàn tay phi.
- Frame không thng đng và cng không nm ngang (Other - neither vertical nor
horizontal)
o Trc 1 dc theo đon thng. Chiu dng ca trc 1 hng lên trên. Có ngha
là hình chiu ca trc 1 lên trc OZ có chiu dng trùng vi chiu dng ca
trc OZ.
o Trc 2 vuông góc vi đon thng. Mt phng trc 1-2 thng đng. Chiu

dng ca trc 2 hng lên trên. Có ngha là hình chiu ca trc 2 lên trc OZ
có chiu dng trùng vi chiu dng ca trc OZ.
o Trc 3 vuông góc vi đon thng và nm ngang. Chiu dng ca trc 3 tuân
theo quy tc bàn tay phi.
̇ Hiu chnh
Ging nh Sap, Etabs cho phép ta đnh ngha li hng trc 2 và trc 3 ca đon thng
bng cách xoay quanh trc 1 mt góc α nào đó. Cách làm nh sau :
- Chn đi tng frame.
- Vào Assign menu å Frame/Line å Local Axes Hp thoi Axis Orientation hin
lên nh sau :

- Chn mt trong các Option sau :
o Angle : quay trc 2 so vi trc 2 mc đnh đi mt góc α cho trc.
o Rotate by Angle : quay trc 2 so vi trc 2 hin ti đi mt góc α cho trc.
o Column Major Direction (local 2-axis) is X (or Radial) (tham kho phn Major
Direction)
o Column Major Direction (local 2-axis) is Y (or Tangential) (tham kho phn
Major Direction)
3. Bc t do (Degree of Freedom)
Mc đnh Frame có 6 bc t do ti hai đim liên kt ca nó.
Nu bn mun mô hình hóa frame thành Cable, bn có th làm theo môt trong hai cách
sau :
- Cho đ cng chng xon (J) và đ cng chng un (I22 và I33) bng không
- Gii phóng moment un (R2, R3) và moment xon (R1) ti hai đu ca frame.
4. Mass
Trong tính toán bài toán đng, khi lng ca kt cu đc s dng đ tính toán lc
quán tính. Khi lng phân b ca phn t Frame đc quy v hai đim I và J ca frame.
Trong phng pháp phn t hu hn, không có lc quán trong phn t frame.

22

KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
Etabs ch quy đi khi lng cho ba bc t do UX, UY và UZ. Không tính toán khi
lng moment quán tính co ba bc t do xoay.
II. Tit din (Frame Section)
1. Khai báo tit din
Vào Menu DefineåFrame Section. Chúng ta có các cách sau đ khai báo tit din.
- Nhp t file *.Pro (Import). Thông thng file *.Pro cha các tit din thép hình
đc sn xut t các nhà máy (nó là tng hp các catalogue thép hình) theo tiêu
chun nc ngoài nh Ero.Pro, AISC3.Pro, … Tuy nhiên ta cng có th to ra các
file này bng chng trình CSI Section Builder.
- Chúng ta đnh ngha tit din da trên vic thay đi các thông s ca mt s hình
dng tit din mà Etabs cung cp sn (Add I/Wide Flage, …).
- S dng chc nng Add SD Section (Section Designer) đ t v ra tit din mà ta
mong mun. (xem thêm ph lc Section Designer)
2. Thanh có tit din thay đi (Non-Prismatic Sections)
Cng nh Sap, Etabs cho phép ta đnh ngha thanh có tit din thay đi. Chc nng này
đc cung cp trong menu Assign å Frame SectionåAdd Nonprimastic.  khai báo thanh
có tit din thay đi, đu tiên bn phi có ít nht hai loi tit din đã khai báo.
Tit din thay đi có th bin đi đu hoc git bc
Ví d mt thanh có tit din thay đi trong 3 đon thng.
Thông s cho tit din S1, S2

Các la chn cho EI :
- Linear: giá tr EI

thay đi tuyn tính theo chiu dài ca đon.
- Parabolic: giá tr
2
EI thay đi tuyn tính theo chiu dài ca đon.
- Cubic: giá tr

3
EI thay đi tuyn tính theo chiu dài ca đon.
Khi bn v phn t Frame có tit din va khai báo nh trên. Mt cách trc quan bn có
th thy nó ging nh ct gia ca nhà công nghip bê tông ct thép. Nu bn mun to ra
tit din ct biên. Bn có th xem thêm Bài Tp 1.
3. Tit din không có hình dng xác đnh (General)
Khi chúng ta gp mt tit din phc tp, không th v bng Section Builder hoc
Section Designer. Bn có th khai báo nó là tit din General. Tit din General là tit din
không có hình dng xác đnh, bn s phi khai các đc trng hình hc nh mômen quán tính,
mômen xon… cho chúng.
Tit din General thng dùng trong bài tp c hc kt cu, kt cu mà tit din là t
hp ca nhiu tit din c bn.
Khai báo tit din General nh sau :

23
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN


Vào Menu Define å Frame Section chn Add General. Hp thoi hin lên nh trên
hình. Các thông s nh sau
- Corss Section (Axial) Area : din tích tit din ct ngang ca frame (A)
- Tosional Constant : mô men quán tính chng xon. (J)
- Momen of Inertial About: mô men quán tính quay quanh(3 =trc3) (I33, I22)
- Shear Area: din tích chu ct (As). Do s phân b không đu ca ng sut tip nên
As khác vi A.
- Section Modulus About 3(2) Axis: mô men chng un (W=I/ymax; Ch nht
W=bh2/6)
- Plastic Modulus About 3(2) Axis: mô men do (Wp=W/1.3)
- Radius of Gyration About3(2) : bán kính quán tính (r2=I/A)
(Xem thêm quyn Sap2000 ca bùi đc vinh)

4. Thay đi thông s tit din
̇ Thông s hình hc và c hc ca tit din
Khai báo vt liu. các thông s v c hc ca tit din ph thuc vào khai báo vt liu
nh chúng ta đã nói trong phn trc :
- Modulus of elasticity, e1, module đàn hi, dùng cho đ cng dc trc và đc cng
chng un
- Shear modulus, g12, module chng ct, dùng cho đ cng chng xon và đ cng
chng ct ngang. g12 đc tính t h s Poisson u12 và e1
- Mass density : khi lng riêng (khi lng trên mt đn v th tích), m, dùng đ
tính khi lng ca phn t (element mass)
- Weight density : trng lng riêng (trng lng trên mt đn v th tích), w, dùng
đn tính ti trng bn thân (Self- Weight Load).
- Design-type indicator, ides, (ch s kiu thit k), dùng đ quy đnh kiu phn t s
đc thit k là thép (steel), bê tông (concrete), nhôm (aluminum), cold-formed
steel, hoc không thit k (no design).
Khai báo tit din, các thông s v c hc s ph thuc vào hình dng tit din (nu s
dng loi tit din có sn) hoc ph thuc vào các thông s khai báo nu s dng tit din
dng general. V c bn chúng ta có 6 thành phn c hc sau :

24
KS. GV. Trn Anh Bình BM. Tin Hc Xây Dng – HXD HN
- Cross-sectional area, a, din tích mt ct ngang. Khi đó đ cng dc trc ca tit
din có dng a.e1
- Moment of inertia, i33, moment quán tính trc 3 dùng xác đnh kh nng chng
un ca thanh trong mt phng 1-2. The moment of inertia, i22, moment quán tính
trc 2 dùng xác đnh kh nng chng un ca thanh trong mt phng 1-3. Tng
ng vi nó ta có đ cng chng un đc xác đnh theo công thc i33.e1 và
i22.e1;
- Torsional constant, j, moment quán tính chng xon.  cng chng xon đc
xác đnh theo công thc j.g12. Chú ý rng moment quán tính chng xon ch ging

moment quán tính cc (polar moment of inertia) trong trng hp tit din tròn, tt
c các loi tit din khác hai thông s này là khác nhau.
- Shear areas, as2 và as3, dùng đ xác đnh đ cng chng ct ngang trong mt
phng 1-2 và 1-3. Tng ng vi nó ta có đ cng chng ct ngang as2.g12 và
as3.g12. Vì ng sut ct ngang ca tit din có dng parabole và đt max ti đng
trung hòa ca tit din, do vy khi tính toán bin dng ct ngang chúng ta phi
nhân vi mt h s điu chnh η (theo sc bn vt liu). Trong Sap và Etabs ngi
ta tích hp η vào trong din tích chng ct ngang. Do vy as2 và as3 khác a. Và
as2, as3 đc xác đnh nh sau (theo tài liu ca sap):

25