BÀI TẬP ETABS CỰC HAY

ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

THIẾT KẾ KHUNG PHẲNG KẾT CẤU THÉP

BÀI TẬP 1


Hình 1.1a. Liên kết dầm sàn
Hình 1.1b. Sơ đồ khung

Một khung thép có nhòp 9m, chiều cao tầng 1 là 4.2m, các tầng còn lại là 3.6m (hình 1.1b). Đây là
khung chòu lực chính của công trình dùng kết cấu sàn composite (hình 1.1a). Tónh tải tiêu chuẩn và
hoạt tải tiêu chuẩn từ các dầm phụ truyền vào khung như (hình 1.3 và 1.4), tải trọng gió tiêu chuẩn
như (hình 1.5).


- Các cấu kiện có tiết diện chữ I làm bằng thép CT3 tổ hợp hàn,
kích thước như sau (hình 1.2):
* Cột : t
3
=400mm; t
2
=300mm; t
f
=12mm; t
w
=8mm.
* Dầm sàn : t
3
=600mm; t
2

=200mm; t
f
=10mm; t
w
=8mm.
* Dầm mái : t
3
=500mm; t
2
=200mm; t
f
=10mm; t
w
=8mm.

- Dầm và cột liên kết cứng, cột và móng liên kết khớp

Hình 1.2. Tiết diện chữ I

Nội dung của bài tập :

(1) Chạy bài toán Analysis để phân tích kết cấu (nội lực và biến dạng).
(2) Chạy bài toán Design để kiểm tra kích thước tiết diện theo tiêu chuẩn AISC-LRFD99, với hai
trường hợp:
• tổ hợp tải trọng theo TCVN
• tổ hợp tải trọng theo AISC-LRFD99
(3) Tiết diện đã chọn ban đầu khá dư. Thực hiện quá trình lặp Analysis → Design → Analysis
→ Design→ để thiết kế tối ưu khung thép, trong đó sẽ cho ETABS tự động chọn tiết diện
nhỏ nhất mà vẫn bảo đảm khả năng chòu lực (kinh tế nhất).
(4) Thiết kế tối ưu khung thép có xét thêm điều kiện về khống chế chuyển vò (độ võng của dầm

do toàn bộ tải trọng đứng, độ nghiêng của cột do tải trọng ngang, ). So sánh tiết diện được
chọn với kết quả tiết diện ở mục (3).

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 1
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu


Hình 1.3. Tónh tải (T)




Hình 1.4. Hoạt tải (T)



Nguyễn Hữu Anh Tuấn 2
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Hình 1.5. Tải trọng gió từ trái sang phải (T)



THIẾT KẾ KHUNG THÉP TIỀN CHẾ CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI
BÀI TẬP 2


Hình 2.1. Sơ đồ khung ngang nhà xưởng

Số liệu

L = 32m
H = 6.5m
i = 15%
Bước cột = 8m
Thép CT3
Vùng gió II-A
Đòa hình dạng B


Bảng 2.1. KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CHỮ I CỦA KHUNG NGANG
Vò trí t3 (mm) t2 (mm) tf (mm) tw (mm)
Chân cột 400 250 12 8
Đỉnh cột (nách) 700 250 12 8
Đầu xà ngang (nách) 700 250 12 8
Giữa xà ngang 400 250 12 8
Đỉnh xà ngang 500 250 12 8


Nguyễn Hữu Anh Tuấn 3
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu
Ta dự đònh sẽ chỉ tính khung ngang chính, do đó tải trọng (thẳng đứng và gió) tác dụng lên khung cửa
mái được quy về thành lực tập trung trên khung ngang.

Tónh tải
- Phân bố trên chiều dài xà ngang do tole, xà gồ, lớp cách nhiệt = 137 kG/m
(chưa kể trọng lượng bản thân khung thép)
- Tập trung tại chân cửa mái (do khung cửa mái, kể cả kính) = 1026 kG
- Phân bố trên chiều dài cột (do vách bao che) = 137 kG/m
Hoạt tải
- Phân bố trên chiều dài xà ngang = 312 kG/m

- Tập trung tại chân cửa mái (do khung cửa mái truyền xuống) = 945 kG
Gió { xem hình 2.2 }

Hình 2.2
Các sơ đồ để tính tác động của gió

- Phân bố trên chiều dài cột phía đón gió = 637 kG/m
- Phân bố trên chiều dài cột phía khuất gió = 398 kG/m
- Phân bố trên xà ngang (gió bốc vuông góc với xà ngang) : 112 kG/m cho phía đón gió và 398
kG/m cho phía khuất gió.
- Tập trung tại chân cửa mái : lực ngang 1120 kG và 268 kG;
lực đứng 648 kG và 643 kG


Hình 2.3. Mô hình khung thép tiền chế có tiết diện thay đổi




Nguyễn Hữu Anh Tuấn 4
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

KHUNG –SÀN KHÔNG GIAN BTCT
BÀI TẬP 3


Hình 3.1. Mô hình
kết cấu khôn
g

g
ian



Hình 3.2. Mặt bằng cột, dầm sàn tầng điển hình


Nguyễn Hữu Anh Tuấn 5
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu
Hình 3.3. Hoạt tải tính toán (T/m
2
) trên sàn tầng điển hình

Hình 3.4 Trọng lượng các lớp hoàn thiện (T/m
2
) trên sàn tầng điển hình

Hình 3.5. Trọng lượng tường xây trực tiếp trên sàn, tạm quy đổi ra phân bố đều (T/m
2
)

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 6
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

KHUNG SÀN KHÔNG GIAN BTCT
BÀI TẬP 4


Một công trình văn phòng 8 tầng có mô hình kết

cấu như hình 4.1.
Hình 4.2 thể hiện mặt bằng lưới cột. Kích thước tiết
diện cột BTCT có thể xem trên các mặt cắt hình
4.3, 4.4 và 4.5.
Hình 4.6. thể hiện mặt bằng bố trí đà kiềng BTCT.
Trong quá trình nhập tải trọng thì bạn hãy nhập
trọng lượng tường xây cho hệ đà kiềng này, với các
tường dày 200mm ở biên và các tường ngăn dày
100mm ở giữa, các khu vực sinh hoạt chung (sảnh,
hành lang, ) không có tường.
Các hình 4.7, 4.8, 4.9 và 4.10 thể hiện mặt bằng bố
trí dầm sàn BTCT, gồm có các dầm chính và dầm
phụ trực giao.
Kích thước tiết diện cũng được cho trên hình vẽ. Ví
dụ S80 là sàn dày 80mm, S100 là sàn dày 100mm,
D30x60 là tiết diện dầm có chiều cao 60cm và
chiều rộng 30cm, C55x55 là tiết diện cột vuông
cạnh 55cm, vv


Hình 4.1. 3-D view


Hình 4.2. Lưới cột

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 7
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Hình 4.3. Mặt cắt qua trục D hoặc B

Ghi chú : Khoảng cách từ mặt móng tới đà kiềng : 1.5m
Chiều cao mỗi tầng từ tầng 1 tới mái : 4.2 m
Chiều cao buồng che cầu thang : 2.8m


Bảng 4.1. CÁC TRƯỜNG HP TẢI TRỌNG
Tên Diễn giải
BanThan Trọng lượng bản thân kết cấu, do phần mềm tự tính (n=1.1)
HoanThien
Trọng lượng các lớp hoàn thiện, được nhập dưới dạng tải phân bố trên sàn có chiều
gravity với trò số được cho ở hình 4.11
Tuong
Trọng lượng tường xây trên dầm được nhập dưới dạng lực phân bố trên Frame. Trọng
lượng tường xây trên sàn được nhập dưới dạng tải phân bố trên AREA có chiều
gravity với trò số được cho ở hình 4.12
HoatTai1
HoatTai2
HoatTai3
HoatTai4
Hoạt tải sử dụng trên sàn với trò số được cho trên hình 4.13. Ta xét bốn trường hợp
xếp hoạt tải cách tầng theo từng dãy như hình 4.15 (HoatTai1), 4.16 (HoatTai2), 4.17
(HoatTai3) và 4.18 (HoatTai4); trong đó các ô sàn được gạch chéo là các ô sàn được
nhập hoạt tải.
GioX Gió theo chiều trục X
GioY Gió theo chiều trục Y

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 8
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Một số chú ý khi nhập tải trọng đứng :
- Nhập thêm tải trọng trên dầm ở khu vực chiếu tới cầu thang (trục 1-2-B-C và trục 5-6-B-C)
do cầu thang truyền vào (tải phân bố trên một đoạn dầm).
- Nhập thêm tải trọng tập trung tại cột trục 1-B, 1-C, 6-B, 6-C các tầng do dầm chiếu nghỉ
truyền vào.
- Nhập thêm tải trọng tập trung tại cột trục 1-B, 1-D, 2-B, 2-D, 5-B, 5-D, 6-B, 6-D ở đỉnh
buồng thang do hồ nước mái truyền vào. Lưu ý là do ta chưa đưa cầu thang và hồ nước mái
vào mô hình tính nên cần nhập các tải trọng này.
- Bạn có thể cho hoạt tải của mái khác với hoạt tải các sàn dưới theo hướng dẫn của tiêu chuẩn
Tải trọng và tác động.

Một số chú ý khi nhập tải trọng ngang:
- Có nhiều cách mô tả tải trọng gió. Trong bài tập này ta quy lực gió thành lực tập trung tác
dụng tại các nút cột biên mỗi tầng, gom gió đẩy và gió hút thành một trò số luôn cho gọn.
Chẳng hạn lực gió của trường hợp GioX và GioY tại tầng 2 được nhập như hình 4.14.
- Trò số tính toán của áp lực gió (T/m
2
) và lực gió (T) được thể hiện trong bảng 4.2 và 4.3.


Hình 4.4. Mặt cắt qua trục A hoặc E


Nguyễn Hữu Anh Tuấn 9
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Hình 4.5. Mặt cắt qua trục C


Bảng 4.2. ÁP LỰC GIÓ

Tầng Chiều cao Cao trình k c Áp lực gió
tầng (m) z (m) W (T/m
2
)
Trệt 4.2 0 có thể bỏ qua nếu muốn
Lầu 1 4.2 4.2 0.8552 1.4 0.119
Lầu 2 4.2 8.4 0.9688 1.4 0.135
Lầu 3 4.2 12.6 1.0422 1.4 0.145
Lầu 4 4.2 16.8 1.0976 1.4 0.153
Lầu 5 4.2 21 1.1426 1.4 0.159
Lầu 6 4.2 25.2 1.1807 1.4 0.165
Lầu 7 4.2 29.4 1.2139 1.4 0.169
Mái 4.2 33.6 1.2434 1.4 0.173
Buồng thang 2.8 36.4 1.2615 1.4 0.176
Ghi chú : Vùng áp lực gió II-A (W
0
= 83 daN/m
2
); đòa hình dạng B; hệ số khí động c=1.4
(gộp chung phía đón gió và khuất gió); hệ số độ tin cậy n=1.2;



Nguyễn Hữu Anh Tuấn 10
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu
Bảng 4.3. LỰC GIÓ TẬP TRUNG TẠI NÚT CỘT BIÊN MỖI TẦNG (T)

LỰC GIÓ PHƯƠNG X LỰC GIÓ PHƯƠNG Y
Cao trình TRỤC A TRỤC B TRỤC D TRỤC E TRỤC 1, 6 TRỤC 2, 5 TRỤC 3, 4
Lầu 1

1.753 3.406 3.306 1.653 1.753 3.506 2.805
Lầu 2
1.986 3.858 3.745 1.872 1.986 3.972 3.177
Lầu 3
2.136 4.150 4.028 2.014 2.136 4.272 3.418
Lầu 4
2.250 4.371 4.242 2.121 2.250 4.500 3.600
Lầu 5
2.342 4.550 4.416 2.208 2.342 4.684 3.747
Lầu 6
2.420 4.702 4.564 2.282 2.420 4.840 3.872
Lầu 7
2.488 4.834 4.692 2.346 2.488 4.976 3.981
Mái
2.549 4.952 4.806 2.403 2.549 5.097 4.078
Buồng
thang
0.000 1.625 1.625 0.000 1.724 1.724 0.000



Hình 4.6. Mặt bằng đà kiềng

Ghi chú : tiết diện đà chính= 300x600; đà ngăn tường nhỏ = 200x200; đà phụ = 200x400





Nguyễn Hữu Anh Tuấn 11

ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Hình 4.7. Mặt bằng kết cấu tầng điển hình (1 > 7)



Hình 4.8. Tiết diện dầm sàn tầng điển hình (1 > 7)

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 12
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu
Hình 4.9. Mặt bằng dầm sàn mái
Ghi chú : chiều dày sàn và tiết diện dầm giống tầng điển hình


Hình 4.10. Mặt bằng dầm sàn mái che cầu thang
Ghi chú : tiết diện dầm chính = 250x500; dầm phụ 200x350; sàn dày 80



Nguyễn Hữu Anh Tuấn 13
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Hình 4.11. Trọng lượng các lớp hoàn thiện trên sàn tầng điển hình (T/m
2
)



Hình 4.12. Trọng lượng tường xây trực tiếp trên sàn tầng điển hình (T/m
2

)

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 14
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Hình 4.13. Hoạt tải sàn tầng điển hình (T/m
2
)


Hình 4.14. Lực gió ở cao trình lầu 2

Tổ hợp Cấu trúc Tổ hợp Cấu trúc
1 TinhTai + HoatTai1 16 TinhTai + 0.9 (HoatTai2 − GioX)
2 TinhTai + HoatTai2 17 TinhTai + 0.9 (HoatTai3 − GioX)
3 TinhTai + HoatTai3 18 TinhTai + 0.9 (HoatTai4 − GioX)
4 TinhTai + HoatTai4 19 TinhTai + 0.9 (HoatTaiDay − GioX)
5 TinhTai + HoatTaiDay 20 TinhTai + 0.9 (HoatTai1 + GioY)
6 TinhTai + GioX 21 TinhTai + 0.9 (HoatTai2 + GioY)
7 TinhTai − GioX 22 TinhTai + 0.9 (HoatTai3 + GioY)
8 TinhTai + GioY 23 TinhTai + 0.9 (HoatTai4 + GioY)
9 TinhTai − GioY 24 TinhTai + 0.9 (HoatTaiDay + GioY)
10 TinhTai + 0.9 (HoatTai1 + GioX) 25 TinhTai + 0.9 (HoatTai1 − GioY)
11 TinhTai + 0.9 (HoatTai2 + GioX) 26 TinhTai + 0.9 (HoatTai2 − GioY)
12 TinhTai + 0.9 (HoatTai3 + GioX) 27 TinhTai + 0.9 (HoatTai3 − GioY)
Nguyễn Hữu Anh Tuấn 15
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu
13 TinhTai + 0.9 (HoatTai4 + GioX) 28 TinhTai + 0.9 (HoatTai4 − GioY)
14 TinhTai + 0.9 (HoatTaiDay + GioX) 29 TinhTai + 0.9 (HoatTaiDay − GioY)
15 TinhTai + 0.9 (HoatTai1 − GioX) Envelope max,min {1,2, , 29}

Lầu 1, 3, 5, 7, buồng thang Lầu 2, 4, 6, mái
Hình 4.15. Trường hợp HoatTai1


Lầu 2, 4, 6, mái Lầu 1, 3, 5, 7, buồng thang
Hình 4.16. Trường hợp HoatTai2


Lầu 1, 3, 5, 7, buồng thang Lầu 2, 4, 6, mái
Hình 4.17. Trường hợp HoatTai3

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 16
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu

Lầu 2, 4, 6, mái Lầu 1, 3, 5, 7, buồng thang
Hình 4.18. Trường hợp HoatTai4



(a) Lưới trên mặt bằng

(b) Lưới theo chiều cao

Hình 4.19.
Đònh nghóa hệ thống lưới để
khởi tạo mô hình.

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 17
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu
THIẾT KẾ KHUNG KHÔNG GIAN KẾT CẤU THÉP
BÀI TẬP 5

Hình 5.1 Mặt bằng dầm sàn điển hình



Hình 5.2. Mô hình kết cấu không gian

Nguyễn Hữu Anh Tuấn 18
ETABS Bài tập cơ bản mở đầu




Hình 5.3. Một số chi tiết liên kết

Một công trình văn phòng 3 tầng, lưới cột 9mx9m như hình 5.1 và 5.2. Khung chòu lực chính gồm có
cột và dầm thép. Hệ dầm gồm có dầm chính (nhòp 9m), và các dầm phụ (nhòp 9m) cách khoảng 1.8m.
Kết cấu sàn thuộc loại composite, gồm bản bêtông nằm trên tấm deck. Có 2 ô cầu thang kết hợp
giếng trời có kích thước 5m x 5.4m. Chiều cao tầng 1 là 4.5m, mỗi tầng còn lại là 4m.

• Kích thước tiết diện sơ bộ (bạn đọc cần kiểm tra lại, và thay đổi cho hợp lý hơn) :
Cột H400x400x12x8; Dầm chính I600x200x12x8; Dầm phụ I500x180x10x6; bản BT dày 60

• Tải trọng
• Tầng 1 và 2 :
Tónh tải:
- Lớp hoàn thiện và vách ngăn cố đònh trên sàn : 0.20 T/m
2

- Trên các dầm biên theo chu vi : 0.38 T/m
- Trên dầm chiếu tới khu cầu thang : 1.50 T/m
Hoạt tải:
- Trên sàn : 0.24 T/m
2

- Trên dầm chiếu tới (do cầu thang truyền vào) : 1.50 T/m
• Mái bằng :
Tónh tải:
- Lớp hoàn thiện (kể cả chống thấm, cách nhiệt) trên sàn : 0.22 T/m
2

- Dọc các dầm biên do sênô : 0.30 T/m
Hoạt tải:
- Hoạt tải sửa chữa mái : 0.1 T/m
2

- Dọc các dầm biên do nước mưa trên sênô, : 0.4 T/m

• Tải trọng gió
Có thể quy thành lực theo phương ngang phân bố trên dầm biên mỗi tầng.
Tầng 1: 0.50 T/m; Tầng 2: 0.56 T/m; Tầng mái : 0.30 T/m

• Tổ hợp phản ứng
(1) Tónh Tải + Hoạt tải
(2) Tónh Tải + 0.9 [ Hoạt tải + Gió chiều X ]
(3) Tónh Tải + 0.9 [ Hoạt tải − Gió chiều X ]
(4) Tónh Tải + 0.9 [ Hoạt tải + Gió chiều Y ]
(5) Tónh Tải + 0.9 [ Hoạt tải − Gió chiều Y ]
Nguyễn Hữu Anh Tuấn 19