ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETABS
TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

Đặng Quốc Mỹ
Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Những năm gần đây, trong điều kiện dân số tăng nhanh và quỹ đất hạn hẹp nhà cao tầng đang phát
triển với một số lượng lớn ở Việt Nam như một nhu cầu tất yếu. Nhà cao tầng trở thành một biểu
tượng của nền văn minh và tiến bộ khoa học kỹ thuật, đồng thời là bộ mặt của một thành phố hiện đại
và phát triển. Tuy nhiên với mô hình kết cấu là một hệ siêu tĩnh bậc cao cùng với những đặc điểm về
kết cấu phức tạp như: hệ kết cấu khung vách cứng và lõi cứng, hệ kết cấu hình ống, hệ kết cấu hình
hộp…kết hợp với việc phải tính toán các tải trọng phức tạp như động đất, gió động…làm cho việc tính
toán kết cấu của nhà cao tầng trở nên khó khăn và gần như không thể thực hiện bằng phương pháp thủ
công.
Trong ngành xây dựng, Etabs là một phần mềm phân tích và thiết kế kết cấu được sử dụng với
nhiều tính năng ưu việt như:
9 Sử dụng hệ lưới và các lựa chọn bắt điểm giống AutoCAD.
9 Xuất và nhập sơ đồ hình học từ môi trường AutoCAD (file *.DXF)
9 Tăng tốc nhập liệu nhà cao tầng bằng khái niệm tầng tương tự - similar story.
9 Có khả năng chia ảo phần tử, làm tăng tốc quá trình phân tích tính toán.
9 Tự động xác định trọng bản thân cấu kiện, khối lượng và trọng lượng các tầng.
9 Tự động xác đị
nh tâm hình học, tâm cứng và tâm khối lượng công trình.
9 Tự động xác định chu kì và tần số dao động riêng của công trình.
Báo cáo này sẽ trình bày phương pháp ứng dụng phần mềm Etabs trong phân tích kết cấu nhà cao
tầng thông qua mô hình cụ thể.
II. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN
2.1 Dữ liệu bài toán
- Một công trình có mặt bằng như hình vẽ, gồm 15 tầng và 1 tầng hầm, chiều cao của tầng là
3,5m, tầng hầm cao 3m. Giả thiế

2. Chọn Default.ebd
Hộp thoại Building Plan Gird System and Data Definition xuất hiện, nhập thông số như
hình vẽ.
B3
B4
1 1' 1'' 2 3 4 4' 4'' 5
A
B
B1
B2
B5
B6
C
D
38

3. Click chọn Custom Gird Spacing ⇒ Edit Gird…
Hộp thoại Define Grid Data xuất hiện, click chọn Spacing rồi nhập giá trị như hình:

4. Click OK 2 lần để đóng hộp thoại Building Plan Gird System and Data Definition.
39
Sau khi đóng hộp thoại Building Plan Grid System and Data Definition trên màn hình
xuất hiện hai cửa sổ làm việc, click chuột vào một điểm bất kỳ tại cửa sổ 3-D View, dùng
các phím mũi tên để hiệu chỉnh góc nhìn.
 BƯỚC 3: KHAI BÁO VẬT LIỆU
1. Click vào menu Define ⇒ Material Properties, hộp thoại Define Material xuất hiện.

2. Chọn CONC ⇒ Modify/show Material… Hộp thoại Material Property Data xuất hiện;
nhập thông số như hình vẽ:
 BƯỚC 4: KHAI BÁO TIẾT DIỆN DẦM - CỘT

2. Khai báo TT hệ số 1, HT hệ số 0,5 như hình sau: 43
 BƯỚC 8: VẼ VÁCH
1. Click chọn khung cửa sổ Plan View; rê chuột đến thanh trạng thái bên dưới góc phải màn
hình click chọn chế độ Similar stories.
2. Click công cụ vẽ vách Draw Wall trên thanh công cụ Draw. Trên hộp thoại Properties of
Object mục Property chọn “VACH”.
3. Click lần lượt từng điểm trên lưới ta vẽ được vách như hình sau:

 BƯỚC 9: VẼ CỘT
Để vẽ cột được dễ dàng và nhanh chóng, ta tạm thời ẩn một số đường lưới phụ và phần tử vách
vừa vẽ.
1. Click vào menu View/Set Building View Options hộp thoại Set Building View Options
xuất hiện, click bỏ Wall (Area)

2. Click chuột phải chọn Edit Gird Data hộp thoại Coordinate Systems xuất hiện, chọn
Modify/Show System
3. Click chọn Hide tại cột Visibility để tạm thời ẩn đi các đường lưới phụ
44

4. Click OK 2 lần để đóng các hộp thoại.
5. Click chuột phải chọn Edit Story Data hộp thoại Story Data xuất hiện, tại các cột
Master Story và Similar To ta chọn như hình sau:

6. Tại cửa sổ Plan View tại Story 16 click chọn công cụ vẽ cột Create Colums trên thanh
công cụ Draw.
Hộp thoại Properties of Object xuất hiện, tại mục Property chọn tiết diện C400x400.
45

5. Click chọn công cụ vẽ sàn hình chữ nhật Draw Rectangular Areas,
Hộp thoại Properties of Object xuất hiện, tại mục Property chọn tiết diện “SAN”.
6. Rê chuột từ góc trái đến góc phải của ô sàn tạo thành khung hình chữ nhật để vẽ các ô sàn
nhỏ. Kết quả ta được mô hình như hình vẽ:
47

 BƯỚC 13: GÁN TẢI TRỌNG TƯỜNG TRÊN DẦM
1. Click vào menu Select ⇒ chọn by Line Object Type
Hộp thoại Select Line Object Type xuất hiện, chọn Beam ⇒ OK

2. Để bỏ chọn dầm tầng mái (Story16) ta click vào menu Select ⇒ chọn Deselect ⇒ by
Story Level
Hộp thoại Select Story Level xuất hiện, chọn Story16 ⇒ OK
48

3. Click vào menu Assign ⇒ Frame/Line Loads ⇒ Distributed
Hộp thoại Frame Distributed Loads xuất hiện, khai báo giá trị như hình vẽ

 BƯỚC 14: GÁN TẢI TRỌNG PHÂN BỐ TRÊN SÀN
1. Click vào menu Select ⇒ chọn by Area Object Type
Hộp thoại Select Area Object Type xuất hiện, chọn Floor ⇒ OK
2. Click vào menu Assign ⇒ Shell/Area Loads ⇒ Uniform
Hộp thoại Uniform Surface Loads xuất hiện, gán giá trị như hình vẽ
49

3. Click vào menu Select ⇒ Get Previous Selection để chọn lại những ô sàn vừa được chọn
trước đó.
4. Click vào menu Assign ⇒ Shell/Area Loads ⇒ Uniform
Hộp thoại Uniform Surface Loads xuất hiện, gán giá trị như hình vẽ


2. Click vào menu Edit ⇒ Mesh Areas, hộp thoại Mesh Selected Areas xuất hiện, nhập giá
trị như hình vẽ:

3. Click chọn phần tử vách trục B1 và B6.
4. Click vào menu Edit ⇒ Mesh Areas, hộp thoại Mesh Selected Areas xuất hiện, nhập giá
trị như hình vẽ:

5. Click chọn phần tử vách trục 1’ và 4’’.
6. Click vào menu Edit ⇒ Mesh Areas, hộp thoại Mesh Selected Areas xuấ
t hiện, nhập giá
trị như hình vẽ:
52

 BƯỚC 18: GÁN ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO KẾT CẤU
1. Trên cửa sổ Plan View, di chuyển đến tầng hầm Base rồi chọn tất cả các chân cột.
2. Click vào menu Assign ⇒ Joint/Point ⇒ Restraints (Supports)…
Hộp thoại Assign Restraints xuất hiện

3. Click chọn biểu tượng liên kết ngàm ⇒ OK
 BƯỚC 19: KHAI BÁO SÀN TUYỆT ĐỐI CỨNG
1. Click vào menu Select ⇒ ch
ọn by Area Object Type
Hộp thoại Select Area Object Type xuất hiện, chọn Floor ⇒ OK
2. Click vào menu Assign ⇒ Shell/Area ⇒ Diaphragms
Hộp thoại Assign Diaphragms xuất hiện.
53

3. Click chọn D1 ⇒ OK để đóng hộp thoại.
 BƯỚC 20: THỰC HIỆN TÍNH TOÁN
Click vào menu Analyze ⇒ Run Analysis.

(T)
Story 2 14.61 18.18
Story 3 16.58 20.51
Story 4 18.23 22.3
Story 5 19.38 23.7
Story 6 20.32 24.73
Story 7 21.12 25.72
Story 8 21.87 26.59
Story 9 22.42 27.28
Story 10 22.91 27.92
Story 11 23.37 28.48
Story 12 23.71 28.93
Story 13 23.96 29.29
Story 14 24.2 29.64
Story 15 24.41 29.94
Story 16 21.72 26.82
56
 BƯỚC 22: NHẬP TẢI GIÓ VÀO MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
1. Click vào biểu tượng Lock/Unlock Model trên thanh công cụ.
2. Click vào menu Define ⇒ Static Load Cases hộp thoại Define Static Load Cases xuất
hiện, khai báo tải trọng như hình sau:

3. Click chọn GX (gió cùng chiều theo phương trục X) ⇒ Chọn Modify Lateral Load , hộp
thoại User Wind Load xuất hiện, nhập giá trị tại cột FX:

Click OK để kết thúc việc nhập tải gió GX.
4. Click chọn GXX (gió ngược chiều theo phương trục X) ⇒ Chọn Modify Lateral Load ,
hộp thoại User Wind Load xuất hiện, nhập giá trị tại cột FX:
57


59

Click OK để đóng hộp thoại.

3. Thực hiện tương tự để khai báo các tổ hợp TH2, TH3, TH4, TH5 với hệ số Scale Factor là
1 và TH6, TH7, TH8, TH9 với hệ số Scale Factor là 0,9.
4. Khai báo tổ hợp THBAO như hình sau: 60
 BƯỚC 24: THỰC HIỆN TÍNH TOÁN VÀ XEM KẾT QUẢ
Click vào menu Analyze ⇒ Run Analysis để thực hiện tính toán. Sau khi chương trình giải xong
người sử dụng cần xem giá trị kết quả và xuất thành file dữ liệu để thực hiện tính toán cốt thép.
 BƯỚC 25: XEM BIỂU ĐỒ VÀ GIÁ TRỊ NỘI LỰC CỦA PHẦN TỬ THANH - VÁCH
1. Trên khung Plan-View click để di chuyển đến tầng cần xem kết quả.
2. Click vào menu Display ⇒ Show Member Forces/Stress Diagram ⇒
Frames/Pier/Spandrel Forces
Hộp thoại Member Forces Diagram for Frame xuất hiện

3. Tại dòng Load chọn loại tải trọng hay tổ hợp cần xem nội lực.
4. Trong mục Component:
Click chọn Moment 3-3 để xem biểu đồ và giá trị moment của dầm.
Click chọn Shear 2-2 để xem biểu đồ và giá trị lực cắt của dầm.
5. Trong mục Options để hiện thị giá trị trên biểu đồ ta click chọn Show Values on Diagram.
6. Trong mục Include chọn Frames nếu muốn xem nội lực phần tử thanh, chọn Pier nếu
muốn xem nội lực phần tử vách.
 BƯỚC 26: XUẤT FILE KẾT QUẢ
1. Click vào menu Display ⇒ Show Tables hộp thoại Chose Tables for Display xuất hiện.
61