mô hình và thiết kế nhà cao tầng sử dụng etabs

1



2011
KS. LÊ VĂN DUY
10/15/2011


MÔ HÌNH VÀ THIẾT KẾ NHÀ
CAO TẦNG SỬ DỤNG ETABS

i

MÔ HÌNH VÀ THIẾT KẾ NHÀ CAO TẦNG SỬ DỤNG ETABS
BIÊN SOẠN :KS.LÊ VĂN DUY
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay hầu hết kĩ sư kết cấu sử dụng máy tính để thiết kế công trình.Chương trình
thiết kế nhà cao tầng nối tiếng nhất là Etabs.Tài liệu hướng dẫn này dựa trên phiên bản
Etabs v9.7.0.Tài liệu hướng dẫn mô hình và thiết kế chi tiết công trình 32 tầng và giải
thích đầy đủ những chủ đề quan trọng (như thiết kế và phân tích động , kể đến tải trọng
động đất và gió động …).
Tài liệu chú trọng việc vận dụng tiêu chuẩn TCVN vào chương trình Etabs và từng
bước hướng dẫn phát triển mô hình một cách nhanh chóng và dễ dàng nhất.
Ngoài ra tôi sẽ hướng dẫn phương thức chương trình truyền tải cơ sở dữ liệu sang các
gói phần mềm khác.
i

MỤC LỤC
CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH & PHÂN TÍCH. 3
2.1. BẮT ĐẦU MỘT MÔ HÌNH. 4

2.1.1. Mở chương trình. 4
2.1.2. Chọn đơn vị 4
Đơn vị góc đo độ dùng trong SAP 2000. 5
2.1.3. Click Menu File New Model 5
2.1.4. Điều chỉnh thông số lưới 6
2.1.5. Lưu mô hình 9
2.2. ĐỊNH NGHĨA TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH : 10
2.2.1. Định nghĩa tiêu chuẩn thiết kế cho phần tử Frame : 10
2.3. ĐỊNH NGHĨA VẬT LIỆU VÀ TIẾT DIỆN. 11
2.3.1. Định nghĩa vật liệu. 11
2.3.2. Định nghĩa tiết diện (vách,cột,dầm,sàn) 13
a) Định nghĩa tiết diện vách. 13
b) Định nghĩa tiết diện dầm. 15
c) Định nghĩa tiết diện cột 18
2.4. VẼ CÁC ĐỐI TƯỢNG 20
2.4.1. Vẽ sàn, vẽ dầm : 20
2.4.2. Gán tiết diện 24
2.4.3. Replicate of the story. 26
2.4.4. Vẽ cột 27
2.4.5. Vẽ dầm. 28
2.5. CHIA SÀN VÀ GÁN ID CHO DIAPHRAGM. 29
2.5.1. Chia sàn. 29
2.5.2. Chia vách. 30
2.5.3. Chia sàn. 32
2.5.4. Gán Diaphragm 34
2.6. ĐỊNH NGHĨA TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG VÀ GÁN TẢI TRỌNG. 35
2.6.1. Định nghĩa tải trọng động đất. 35
2.6.2. Định nghĩa tải trọng gió. 39
2.6.3. Định nghĩa tổ hợp tải trọng : 40
2.6.4. Gán tĩnh tải và hoạt tải : 41

2.7. GÁN TÊN PIER VÀ SPANDREL 42
2.7.1. Gán tên Pier cho vách : 42
2.7.2. Gán tên cho Spandrel: 43
ii

2.8. ĐỊNH NGHĨA MASS SOURCE & AUTO LINE CONSTRAIN & GÁN LIÊN
KẾT. 45
2.8.1. Gán Auto Line Constrain. 45
2.8.2. Định nghĩa Mass Source: 45
2.8.3. Gán liên kết Support : 48
2.9. KIỂM TRA MÔ HÌNH VÀ CHẠY PHÂN TÍCH. 49
CHƯƠNG 3. HIỂN THỊ KẾT QUẢ. 51
3.1. HIỂN THỊ KẾT QUẢ DẠNG BẢNG. 51
3.1.1. Bảng tóm tắt. 51
3.1.2. Hiển thị dạng đồ họa. 53
3.2. HIỂN THỊ ĐỒ HỌA KẾT QUẢ PHÂN TÍCH. 56
3.2.1. Phản lực (Reaction) 56
3.2.2. Nội lực của dầm và cột : 58
3.2.3. Hiển thị nội lực cho vách sà Spandrel. 65
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ BÊ TÔNG CỐT THÉP. 68
4.1. Thiết kế Frame (Dầm và cột) 68
4.1.1. Điều chỉnh tiêu chuẩn thiết kế và dữ liệu thiết kế. 68
4.1.2. Chọn tổ hợp thiết kế. 68
4.1.3. Bắt đầu thiết kế. 69
4.1.4. Hiển thị thông tin thiết kế dầm. 72
4.2. Thiết kế vách 77
4.2.1. Điều chỉnh tiêu chuẩn thiết kế và dữ liệu thiết kế. 77
4.2.2. Chọn tổ hợp tải trọng. 79
4.2.3. Lựa chọn phương pháp thiết kế. 80
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP. 81

5.1. Thiết kế thép : 81
5.1.1. Điều chỉnh tiêu chuẩn thiết kế và dữ liệu thiết kế . 81
5.1.2. Định nghĩa danh sách tự động chọn tiết diện (Auto Select Section). 81
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ DẦM LIÊN HỢP. 84
CHƯƠNG 7. PHÂN TÍCH P-∆. 85
CHƯƠNG 8. PHÂN TÍCH ĐỘNG (DYNAMIC ANALYSIS) 86
CHƯƠNG 9. PHÂN TÍCH KỂ ĐẾN CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG ( SEQUENTIAL
CONSTRUCTION) 87
CHƯƠNG 10. SECTION DESIGNER. 88
CHƯƠNG 11. MESHING. 89
11.1. Chia thủ công 89
11.2. Chia tự động 89
iii

11.3. Chia sàn bằng các chương trình chuyên dụng 90
CHƯƠNG 12. ETABS VÀ NHỮNG CHƯƠNG TRÌNH KHÁC. 91
12.1. Etabs và Safe. 91
12.1.1. Xuất nội lực chân cột, chân vách sang Safe. 91
12.1.2. Xuất mặt bằng sang Safe. 93
12.2. Etabs và Sap. 97
12.3. Etabs và Word. 99
12.4. Etabs và Excel. 99
12.5. Etabs và AutoCAD 100
CHƯƠNG 13. NHỮNG CHÚ Ý QUAN TRỌNG 101
13.1. BẮT ĐẦU MỘT MÔ HÌNH MỚI. 101
13.2. Auto Line Constrains 102
13.3. Mặt cắt nâng cao 103
13.4. TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

CHƯƠNG 2.
MÔ HÌNH & PHÂN TÍCH.
Mô hình mẫu.
Trong ví dụ này chúng ta sẽ
xây d
trình 32 tầng.
Từng bước xây dựng mô hình sẽ
đư
Hình 2-1 Mô hình công trình 32 tầng.
DỰ ÁN VÍ DỤ :
• Công trình 32 tầng 2 tầng hầ
m.
• Tầng hầm 2 cao 3.3m ,tầ
ng đi
• Hệ thống chịu tải trọ
ng ngang bao g
vách cứng .
• Mặt bằng của công trình nh
ư
MÔ HÌNH & PHÂN TÍCH.

xây d
ựng mô hình như trong hình Hình 2-1
Mô hình công
đư
ợc giới thiệu và giải thích cặn kẽ.
m.

ng đi
ển hình cao 3.3m
ng ngang bao g
ồm 4 lõi thang máy,4 vách cứng ch
ữ
ư
Hình 2-2 Mặt bằng công trình tầng điể
n hình.

Mô hình công

ữ
L và 4
n hình.

Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 4

Hỡnh 2-2 Mt bng cụng trỡnh tng in hỡnh.
2.1. BT U MT Mễ HèNH.
Trong bc ny thit lp kớch thc mt bng v chiu cao tng :
2.1.1. M chng trỡnh.
2.1.2. Chn n v
gúc phi bờn di ca s Etabs.Khuyn cỏo s dng n v kN-m.

Cú 2 h n v trong ETABS : English v Metric.Mt h n v bao gm n v
lc,chiu di,nhit v thi gian.
Lc (lbs, kip, N, kN, etc.),
Chiu di (ft, in, m, mm, etc.),

Thi gian (second),
Nhit (F, C)
390
400
2890
1240
300
400
450
450920
390
400
450
920 450
3800
1715 2950 2950 1725
300
475 475
490
250 915
400
300
490
250
915
1310
300
400
2950 2950 1500 1740 2210
180 500

2220 1730 1510 2940
890
1930
3285
2230
300
400
1300
150
175 175
3000 4820 3530 3110 1690 1610 3715 5900 3725 1600 1700 3100 3540 4810 3000
3000 8350 8700 8900 5900 8900 8700 8350 3000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3500 3630 4190 2340 1230 3080 3500
3500 3630 6600 7970 6580
a
b
c
d
e
f
3500 3630 4190 2340 1230 3080 3500
3500 3630 6600 7970 3080 3500
a
b
c
d
e
f
150 200 200 150

40 300
150 150
150 350 175 175
290 110
240110
2690
g
2690
1920
300905
1920
300905
140
110
150 150 175 175
150 150
150 150
140
110
175
175
110 110 110 110 125 125 110 110 110 110
1570 2330 1710 1865 1865 1710 2330 1570
2410
2000
540
310
17102410
1710
3000 3935 4415 4680 4020 4450 4450 5900 4450 4450 4030 320 4350 4175 250 3925 3000

3000 8350 8700 8900 5900 8900 8700 8350 3000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
215
900 470
540
310
215
459
215
900
1875
300740
1875
740300
1310
1200
40300
40300
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 5

n v gúc o dựng trong SAP 2000.
Gm (
o
) v radian :
(
o
) c s dng ch nh thụng s hỡnh hc chng hn nh gúc ca trc a
phng.

Radian dựng ch nh gúc xoay ca chuyn v.
Kt qu gúc xoay xut ra s dng n v radian.
Bn cú th thay i n v hin ti bt kỡ lỳc no bng cỏch click hp x xung bờn
phi thanh trng thỏi.

2.1.3. Click Menu File New Model
Hoc Click vo Icon xut hin ca s sau :


Hỡnh 2-3 Ca s New Model Initialization.
Chỳ ý : Chn No vỡ mụ hỡnh u tiờn chỳng ta s t xõy dng, trong cỏc chng sau
s tho lun s dng 2 la chn cũn li.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 6
2.1.4. iu chnh thụng s li
Ca s Building Plan Grid System xut hin.

Hỡnh 2-4 Ca s Building Plan Grid System and Story Data Definition
Chỳ ý : Chiu cao tng di cựng phi cng thờm chiu cao t ct mt múng n ct
0.000
Grid Dimensions (Plan)
Number Lines in X Direction = 11
Number Lines in Y Direction = 7
Spacing in X Direction = 3.5
Spacing in Y Direction =3.5
Story Dimensions
Number of Stories =32
Typical Story Height =3.3
Bottom Story Height =3.3

Bn cú th thay i chiu cao tng bng cỏch click vo Custom Story Data sau ú
click vo Edit Story Data xut hin form sau :
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 7

Hỡnh 2-5 Ca s Story Data
Click Ok !
Bn cú th thay i khong cỏch li bng cỏch click vo Custom Grid Spacing
Chn Grid Label sa tờn li
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 8

Hỡnh 2-6 Ca s Grid Labeling Options
Click OK.
Chn Edit Grid

Hỡnh 2-7 Ca s Define Grid Data.
Chn khai bỏo ch Spacing
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 9
Chỳ ý : tt c cỏc ụ nhp d liu ca Etabs u cú kh nng nhp phộp tớnh
cng,tr,nhõn,chia trc tip.
Bubble Size : Kớch thc ca vũng trũn xung quanh tờn li.
Chnh sa khong cỏch li v click Ok.
Chn Grid Only
Nờn bt u mụ hỡnh ca mỡnh bng cỏc Templates nu cú th.
Click OK.

Mụ hỡnh ca bn s xut hin trờn mn hỡnh vi hai ca s,mt bng v mụ hỡnh 3-D
nh trong hỡnh.

Hỡnh 2-8 H li cụng trỡnh.
2.1.5. Lu mụ hỡnh
Nh lu mụ hỡnh sm thng xuyờn trỏnh cỏc tn tht nh nht do nguyờn nhõn mt
in ,mỏy tớnh hng húc bt thng hoc do bt kỡ nguyờn nhõn khụng oỏn trc
c.Cng nờn lu mụ hỡnh thnh nhiu file vi tờn khỏc nhau backup sau ny.
Trong Etabs khụng cú ch AutoSave.
Khi bn chn File menu > Export > Save Model as ETABS.e2k Text File thỡ file
*.e2k c lu di n v hin ti.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 10
2.2. NH NGHA TIấU CHUN S DNG TRONG CHNG TRèNH :
Trong bc ny bn s nh ngha tiờu chun s dng trong d ỏn, nh ngha thuc tớnh
vt liu theo tiờu chun ó chn,chng trỡnh t ng t hp ti trng theo ỳng tiờu
chun v s dng tiờu chun ny cho thit k.
2.2.1. nh ngha tiờu chun thit k cho phn t Frame :
Click Menu Options Preferences Concrete Frame Design.

Hỡnh 2-9 La chn tiờu chun thit k Frame.
Hin ra ca s sau :

Hỡnh 2-10 Ca s Concrete Frame Design Preferences.
La chn BS 8110-97 cho kt qu thit k gn vi TCVN 356-2005.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 11

Hỡnh 2-11 Thay i tiờu chun thit k.

Hỡnh 2-12 Tiờu chun thit k BS 8110 97
2.3. NH NGHA VT LIU V TIT DIN.
2.3.1. nh ngha vt liu.
Chỳng ta s dng mt loi bờ tụng cp bn B25 tng ng vi M350 cho ton b
cụng trỡnh.
Chỳ ý : Trong mt s cụng trỡnh cú th s dng 2 loi bờ tụng vi cp bn khỏc nhau
chng hn vỏch,ct dựng mt cp bn v dm ,sn dựng mt cp bn .
1.Click menu Define Material Properties


Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 12

Hoc click vo icon xut hin ca s :

Hỡnh 2-13 nh ngha vt liu.
Click vo Add New Material xut hin ca s

Hỡnh 2-14 Ca s Material Property Data.
nh ngha s theo tiờu chun BS 8110 97.Click OK chp nhn khai bỏo.
Phn khai bỏo Design Property Data nu chỳng ta ch dựng Etabs phõn tớch ,khụng
thit k hoc ch phõn tớch xut ra ni lc v dựng chng trỡnh th hai ra kt qu
thộp( chng hn nh bng tớnh Excel,phn mm RDW ca CIC.) thỡ chỳng ta khụng
cn quan tõm mc ny.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 13

Tuy nhiờn nu dựng luụn tiờu chun cú sn trong Etabs nh l mt ngun tham kho thỡ
vic khai bỏo giỏ tr vn cũn nhiu tranh cói cha i n thng nht v nú l mt bớ mt
nh ca mi cỏ nhõn hoc cụng ty thit k.
2.3.2. nh ngha tit din (vỏch,ct,dm,sn)
S lng chiu dy vỏch,kớch thc tit din ct v dm,sn s do ngi ch trỡ kt cu
cú nhiu kinh nghim la chn.

a) nh ngha tit din vỏch.
1.Click Menu Define Wall/Slab/Deck Section

Hoc Click vo icon xut hin ca s

Hỡnh 2-15 Ca s Define Wall/Slab/Deck Sections.

T ca s ny cú th nh ngha vỏch v sn.
Chn Add New Wall nh ngha vỏch.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 14

Hỡnh 2-16 Khai bỏo tit din vỏch dy 30 cm.
Click OK !
Chn Add New Slab nh ngha tit din sn.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 15

Hỡnh 2-17 nh ngha tit din sn 15 cm.
b) nh ngha tit din dm.
1.Click vo menu Define Frame Sections

Hoc click vo icon xut hin ca s :
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 16

Hỡnh 2-18 Ca s Define Frame Properties.
Bn cú th xúa bt tit din mu bng cỏch click Delete Property.

Click Add Rectangular khai bỏo tit din dm ch nht.
Depth : Chiu cao ca dm
Width : B rng dm.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 17

Hỡnh 2-19 Ca s rectangular Section.
Click Reinforcement nh ngha thit k tit din

Concrete Cover to Rebar Center : Lp bo v k n tõm ct thộp dc.(Khỏc TCVN k
n mộp ngoi cựng ca ct thộp dc )
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 18
Click OK chp nhn khai bỏo.
Lp li cỏc bc trờn khai bỏo cỏc tit din dm khỏc.
c) nh ngha tit din ct
1.Click vo menu Define Frame Sections

Hoc click vo icon xut hin ca s :

Hỡnh 2-20 Ca s Define Frame Properties
Bn cú th xúa bt tit din mu bng cỏch click Delete Property.

Click Add Rectangular khai bỏo tit din dm ch nht.
Depth : Kớch thc song song vi trc Ox
Width : Kớch thc song song vi trc Oy.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 19

Click Reinforcement nh ngha thit k tit din

Lateral Reinforcement :
+ Ties : ai thng
+ Spiral : ai lũ xo
Rectangular Reinforcement :
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 20
Number of Bars in 3-dir : S thanh thộp t theo phng 3
Number of Bars in 2-dir : S thanh thộp t theo phng 2
Click OK chp nhn khai bỏo.
Lp li cỏc bc trờn khai bỏo cỏc tit din ct cũn li.
2.4. V CC I TNG
2.4.1. V sn, v dm :
Bn cú hai phng phỏp thờm phn t kt cu n chng trỡnh
a.S dng cỏc cụng c v ca chng trỡnh Etabs
b.S dng file DXF c to bi AutoCAD
Chỳ ý : Tụi s gii thớch lm th no v phn t kt cu s dng chng trỡnh

AutoCAD vỡ hu ht cỏc k s u thõn thuc vi phng phỏp ny.
1.M chng trỡnh AutoCAD
2.M file mt bng ca tng u tiờn hoc m mt file mi trong chng trỡnh v
to 4 layer sau :
i. Layer Beam : Cho dm v vỏch.
ii.Layer Floor : Cho sn
iii.Opening : Cho Opening
iv.Columns : Cho ct
3.V PLINE theo biờn ca sn trong layer Floor theo hng ngc chiu kim
ng h.


Hỡnh 2-21 Hng v Pline ca sn.
4. V dm v vỏch nh ng thng trong layer Beam v nu bn cú ct thỡ v
nú nh l ng thng trong 3D.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 21

Hỡnh 2-22 Hng v dm v vỏch
5.Dựng Pline v theo biờn ca Opening trong layer Opening.
6. Lu file DXF vi tờn l Example1.

7.Trong Etabs click menu File Import Dxf Floor Plan.
Ch ơng 1 Mô hình & phân tích
Ks. Lê văn duy đt : 0916028581
Công ty cổ phần t vấn handic - đầu t và phát triển nhà hà nội 22

Trong mt bng khụng cú ct nờn layer Columns chn l 0.
Chỳ ý : Trc khi export file Dxf ti ETABS thỡ phi chc rng gc tham chiu (0,0)

trong Dxf phi trựng vi gc tham chiu (0,0) trong Etabs nu khụng phi di chuyn tt
c bn v t im giao ca li (A,1) n gc (0,0).
9.Chn tim vỏch sau ú click menu Edit Extrude Line to Areas