Đưa vách lõi vào etabs như thế nào

Nội dung bài viếtThiết kế kết cấu thép bằng etabs là mô phỏng lại khung kết cấu thép trên phần mềm etabs sau khi kỹ sư đã lên được phương án kết cấu sơ bộ. 

Phần mềm etabs là một công cụ giúp các kỹ sư phân tích nội lực từng cấu kiện, từ đó có thể kiểm tra, tối ưu phương án kết cấu đã chọn.

Cách thiết kế cấu thép bằng Etabs – phần mềm tốt nhất hiện nay

Sau đây là 16 bước trong cách xây dựng mô hình thiết kế kết cấu thép bằng phần mềm etabs, phần mềm thiết kế kết cấu tốt nhất hiện nay:

Bước 1: Cột và vách

Việc cấu kiện được mô hình cột (phần tử frame) và vách (phần từ shell) ảnh hưởng nhiều đến kết quả phân tích của etabs, dù cho kích thước tiết diện không thay đổi.

Độ cứng của cột và vách trong etabs cũng phụ thuộc vào việc khai báo cấu kiện này. Etabs có thể đưa ra kết quả kỳ quặc khi phần từ shell bị chia quá nhỏ, vì vầy mô hình phần tử cột và vách cần được cân nhắc, khai báo dựa trên tiêu chí nhất định.

Bước 2: Mô hình lanh tô vách thang máy

Lanh tô vách thang máy là phần vách bê tông phía trên lỗ cửa thang máy, là cấu kiện giằng giữa hai phần vách thẳng đứng hai bên cửa thang máy. 

Etabs cung cấp chức năng cho phép người dùng mô hình hóa lanh tô thang máy một cách thuận tiện nhất, đó là dùng phần từ shell dưới dạng spandrel.

Bước 3: Khai báo tiết diện sàn

Khi khai báo tiết diện sàn, chúng ta cần lưu ý lựa chọn 2 mục thickness và type khi cửa sổ khai báo xuất hiện.

Đối với thickness, ta sẽ khai báo chiều dày sàn trong các trường hợp tính toán:

• Membrane: chiều dày mà etabs dùng để tính toán trọng lượng của sàn.
• Bending: chiều dày mà etabs tính độ cứng của sàn.

Đối với type, ta sẽ khai báo các đặc trưng về cách thức làm việc của sàn như:

• Shell: sàn làm việc với đầy đủ độ cứng trong mặt phẳng và ngoài mặt phẳng. 
• Membrane: sàn chỉ có độ cứng trong mặt phẳng, phân phối tải trọng ngang lên các cấu kiện thẳng đứng.
• Plate: sàn chỉ có độ cứng ngoài mặt phẳng, cùng với dần tham gia chịu tải trọng thẳng đứng, nhưng không có khả năng chịu tải trọng ngang.

Khi khai báo membrane, toàn bộ tải trọng thẳng đứng sẽ truyền lên dầm, từ dầm truyền lên cột.

Bước 4: Không vẽ ô sàn quá phức tạp

Trong trường hợp không thể phân phối tải trọng, etabs sẽ hiển thị thông báo về các đối tượng và giá trị tải trọng không thể phân phối (không được đưa vào tính toán), đây là trường hợp gây mất mát tải trọng tác dụng lên các cấu kiện đỡ (dầm, cột, vách) và móng.

Khi vẽ ô sàn, người dùng nên tuân thủ một số quy tắc:

• Không vẽ ô sàn quá phức tạp (nhiều hơn 5 cạnh), nếu có, hãy vẽ sao cho tỉ lệ giữa các cạnh không quá lớn.
• Nên vẽ ô sàn trong phạm vi lưới cột, điều này đảm bảo tải trọng của ô sàn trong phạm vi lưới cột truyền đúng lên các cấu kiện đỡ, tránh vẽ ô sàn băng qua nhiều lưới cột, nhiều dầm, khiến etabs có khả năng gặp lỗi khi chia ô sàn.

Bước 5: Đặt tên tiết diện sàn theo tải trọng

Đối với các công trình có quy mô lớn, việc đặt tên tiết diện một cách hợp lý sẽ hỗ trợ rất nhiều cho quá trình xây dựng mô hình và gán tải trọng.

Bước 6: Chia ảo phần tử shell

Từ phiên bản 9.0, etabs cho phép người dùng thiết lập chia ảo phần tử shell với những quy tắc do người dùng chỉ định thay vì phải chia thật các phần từ shell như các phiên bản trước.

Bước 7: Thay đổi độ cứng của các cấu kiện

Độ cứng của các cấu kiện bê tông cốt thép thường giảm so với giá trị của tiết diện nguyên ban đầu. Nguyên nhân là do dưới tác dụng của tải trọng, khi ứng suất kéo vượt qua cường độ chịu kéo của bê tông thì phần bê tông nằm trong vùng chịu kéo sẽ bị nứt.

Chính lúc này cốt thép phát huy khả năng chịu kéo của nó trong cấu kiện bê tông cốt thép. Tuy nhiên, việc tiết diện bê tông bị nứt cũng khiến độ cứng của cấu kiện bị suy giảm, và dẫn đến các yếu tố liên quan cũng bị ảnh hưởng. 

Bước 8: Diaphragm

Diaphragm được sử dụng với 2 mục đích:

• Thiết lập giả thiết sàn tuyệt đối cứng (rigid Diaphragm), đồng nghĩa với việc các điểm trên cùng một mặt phẳng sẽ có cùng chuyển vị ngang, giả thiết này sẽ giảm bớt số biến trong tính toán và giúp etabs thực hiện quá trình phân tích nhanh hơn.
• Gán tải trọng ngang lên một điểm trên mặt bằng thông qua Diaphragm.

Một số lưu ý khi gán Diaphragm:

• Trong trường hợp kết cấu có dầm chuyển, phần tải trọng tác dụng xuống dầm chuyển cần phân phối thông qua dầm chuyển dưới dạng lực chống và lực căng. Lúc đó không nên gán phần sàn xung quanh dần chuyển thành Diaphragm, vì giả thiết sàn tuyệt đối cứng sẽ làm triệt tiêu các lực mà chúng ta cần xét trong dầm chuyển.
• Trong trường hợp có nhiều khối (block hoặc khe lún), ta không nên gán chung 1 Diaphragm cho các khối này vì đặc trưng dao động giữa các khối có thể khác nhau.

Bước 9:Khắc phục lỗi khi khai báo Diaphragm

Sau khi hoàn thiện mô hình bao gồm việc khai báo Diaphragm và tiến hành phân tích kết cấu, etabs sẽ hiển thị một số thông báo lỗi thường gặp trong việc khai báo Diaphragm.

Bước 10: Đơn vị của khối lượng

Trong etabs, khối lượng và đơn vị của khối lượng được tính thông qua định nghĩa. Như đã nói, khối lượng được tính bằng M = W/g, do đó nếu đơn vị của trọng lượng là T, thì đơn vị của khối lượng là T.s2/m.

Bước 11: Khai báo Mass Source

Mass Source (nguồn khối lượng) là căn cứ để tabs tính toán khối lượng cho công trình, từ đó sử dụng để tính toán các đặc trưng dao động và tải trọng động đất.

Người dùng có thể định nghĩa Mass Source thông qua menu Define > Mass Source.

Bước 12: Cách tính khối lượng tầng của Etabs

Khối lượng tầng chỉ được tính toán khi tầng đó có gán Diaphragm, và khối lượng của tầng được xuất ra bởi etabs chính là khối lượng của Diaphragm.

Khối lượng của Diaphragm được xác định dựa vào các point có trong Diaphragm đó. Etabs sẽ quy đổi khối lượng của các cấu kiện theo nguyên tắc trung bình về các điểm nút của cấu kiện.

Ví dụ, khối lượng của dầm sẽ được chia thành 2 phần và quy về các nút tại 2 đầu dầm. Đối với sàn, tùy theo quy tắc chia ảo mà etabs sẽ phát sinh các nút ảo và quy khối lượng về các nút ảo.

Nếu Diaphragm được gán chỉ bao gồm các point, thì hầu hết khối lượng sàn sẽ không được tính vào Diaphragm, chỉ phần khối lượng ô sàn nhỏ (chia ảo) gắn với nút thuộc và Diaphragm được tính. Khối lượng của cột hoặc dầm sẽ bị trừ bớt tại các vị trí giao nhau, khối lượng sàn không bị trừ tại các vị trí giao với dầm.

Bước 13: Đặt tên các phần tử

Trong quá trình xây dựng mô hình, việc xóa các phần tử vẽ sai, hoặc vẽ các cấu kiện không đúng theo thứ tự quy ước (từ dưới lên trên, từ trái sang phải) là những việc không thể tránh khỏi.

Điều này sẽ khiến cho tên các phần tử trở nên hỗn loạn, không tuân theo thứ tự, và rất khó tìm kiếm vị trí phần tử khi cần thiết.

Để tránh những phiền toái không cần thiết, người dùng nên sử dụng chức năng đặt lại tên cấu kiện cho mô hình bằng cách sử dụng menu Edit ? Auto Relabel All,… Etabs sẽ không cho phép người dùng chủ động đặt tên cho phần từ mà sẽ tự động đặt lại tên các phần tử theo quy ước. Do đó, ta có thể tìm kiếm các phần từ một các nhanh chóng khi cần thiết.

Bước 14: Kiểm tra mô hình 

Etabs có chức năng cho phép người dùng kiểm tra khả năng có lỗi về mặt hình học của mô hình, thường là các lỗi phần tử bị chồng lên nhau (overlap), các phần tử quá gần nhau hoặc lỗi không thể chia ảo để phân phối tải trọng.

Bước 15: Mô hình cấu kiện cong trong etabs như thế nào?

Khi thiết kế kết cấu thép bằng etabs, nhiều kỹ sư thường lúng túng khi lần đầu tiên gặp phải những mô hình kết cấu có kiện cong, điển hình như dầm cong.

Hãy nhớ rằng, etabs là phần mềm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, điều đó có nghĩa là:

• Đây là một phương pháp gần đúng.
• Chúng ta có thể chia nhỏ bất cứ mô hình kết cấu nào thành các cấu kiện cơ bản và mức độ chính xác của kết quả tính toán phụ thuộc vào mức độ chia nhỏ của mô hình.
• Etabs không có sẵn các công cụ xây dựng cấu kiện cong vì lý thuyết của phương pháp phần tử hữu hạn chỉ xây dựng cho các cấu kiện cơ bản định nghĩa trước (dạng thanh thẳng hay tấm).

Do đó, khi gặp một sơ đồ kết cấu có cấu kiện cong, hãy nhớ rằng chúng ta sẽ xây dựng mô hình etabs bằng cách ghép từ các thanh thẳng, các sàn có thể mô hình bằng các tấm tam giác.

Bước 16: Giải phóng liên kết

Trong một số trường hợp, người dùng có nhu cầu cần giải phóng liên kết tại đầu nút của các phần tử. Ví dụ trong liên kết chỉ chịu cắt của kết cấu thép, người dùng có thể sử dụng chức năng giải phóng mô-men tại các đầu dầm của etabs.

Trên là toàn bộ những lưu ý cũng như cách thiết kế cấu thép bằng etabs – phần mềm tốt nhất hiện nay. 

Yêu cầu nào khi thiết kế kết cấu thép bằng Etabs cho người sử dụng?

Sử dụng công cụ thiết kế tự động này đòi hỏi người kỹ sư phải có sơ liệu đầu vào chuẩn xác, am hiểu sự làm việc của kết cấu để điều chỉnh thiết kế kết cấu thép sao cho phù hợp và tối ưu nhất.

Bạn hoàn toàn có thể nhờ sự trợ giúp của Niccons. Bằng chuyên môn cao cùng kinh nghiệm nhiều năm hoạt động, Niccons đã và đang là một trong số ít đơn vị tư vấn thiết kế kết cấu nổi tiếng, trở thành đối tác tin tưởng của nhiều khách hàng, đặc biệt tại khu vực TP.HCM và các tỉnh lân cận.

Chúng tôi có đội ngũ nhân viên là các kiến trúc sư, kỹ sư, kỹ thuật viên tận tâm, có tay nghề cao và nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế kiến trúc hiện đại. 

Niccons luôn hỗ trợ tư vấn miễn phí cho khách hàng mọi thông tin về chuyên môn, từ đó cung cấp các phương án thiết kế tối ưu nhất, hiện đại nhất, phù hợp với từng không gian.