ETABS tính toán trọng lượng của kết cấu như thế nào?
- Đặng Văn Hợi
- Số người đã xem: 11.861
Mục lục
Trọng lượng công trình là tổng trọng lượng bản thân của các cấu kiện (dầm, sàn, cột, vách, …) liên kết với nhau tạo nên hệ khung của công trình. Trong mô hình của ETABS khi ta thiết lập mô hình và tiến hành xuất giá trị trọng lượng của công trình (Self Mass), ta dùng số liệu này để tính toán tải trọng cho công trình.
Vậy giá trị này ETABS đã tính toán như thế nào?
Có phải ETABS tính toán trọng lượng bản thân của toàn bộ cấu kiện của công trình rồi cộng tổng lại?
Nếu đáp án câu hỏi thứ 2 là đúng, vậy tại những vị trí giao nhau giữa các cấu kiện thì ETABS có xét tới trong tính toán hay không?
Trong chuyên đề này chúng ta sẽ tìm hiểu cách ETABS tính toán giá trị trọng lượng của công trình nhé các bạn.
Đặc điểm mô hình đầu vào
Ta sẽ tiến hành tính toán trọng lượng công trình trên 5 mô hình khác nhau:
- Mô hình 1: Kết cấu gồm cột, dầm chính, sàn BTCT:
- Mô hình 2: Kết cấu gồm cột, dầm chính, dầm trực giao (dầm phụ), sàn BTCT:
- Mô hình 3: Tương tự như mô hình 2, nhưng có lỗ mở trên sàn:
- Mô hình 4: Tương tự mô hình 2, nhưng thay cột bằng vách cứng BTCT:
- Mô hình 5: Tương tự mô hình 4, nhưng thay vách tại 2 góc bằng hai cột:
Thông số đầu vào của các cấu kiện
Cấu kiện | Kích thước | Số liệu |
Sàn | Dày (hs) | 200 mm |
Cột | Rộng (bc) | 300 mm |
Dài (hc) | 300 mm | |
Chiều cao (Hc) | 3 m | |
Vách | Rộng (bv) | 300 mm |
Dài (hv) | 1 m | |
Chiều cao (Hv) | 3 m | |
Dầm chính | Rộng (bdc) | 300 mm |
Cao (hdc) | 400 mm | |
Dài (ldc) | 4 m | |
Dầm trực giao | Rộng (bdp) | 200 mm |
Cao (hdp) | 300 mm | |
Dài (ldp) | 4 m |
Khai báo trọng lượng riêng bê tông: γb = 25 (kN/m3).
Etabs tính toán trọng lượng của kết cấu từng mô hình
Để so sánh kết quả với ETABS ta tính toán theo 3 trường hợp, lưu ý để đơn giản hóa chỉ tính toán cho trường hợp trọng lượng bản thân của kết cấu (Dead load):
– Trường hợp 1: Tính toán trọng lượng các cấu kiện giống như thực tế khi thi công, trừ đi các phần chồng lấn của tất cả các cấu kiện.
– Trường hợp 2: Tính toán toán đơn giản hóa, tổng trọng lượng của tất cả các cấu kiện, không trừ đi các vị trí giao nhau.
– Trường hợp 3: Tính toán đơn giản hóa, trừ đi phần chồng lấn giữa dầm và cột.
Sau đó ta so sánh số liệu của các trường hợp trên với số liệu xuất từ ETABS, từ đó rút ra nhận xét về cách tính toán trọng lượng công trình của ETABS.
Mô hình 1 (MH1)
Tính toán theo trường hợp 1 cho MH1
Trọng lượng bản thân của sàn: gs = hsγbldcldc = 0.2×25×4×4 = 80 (kN)
Trọng lượng bản thân dầm chính: gdc1 = 4×bdc×(hdc – hs)×( ldc – bdc)×γb = 4×0.3×(0.4 – 0.2)×(4 – 0.3)×25 = 22.2 (kN)
Trọng lượng bản thân cột: gc1 = 4×bchc×(Hc – hdc)×γbHc = 4×0.3×0.3×(3 – 0.4)×25 = 23.4 (kN)
Tổng trọng lượng công trình: g1MH1 = gs + gdc1 + gc1 = 80 + 22.2 + 23.4 = 125.6 (kN)
Tính toán theo trường hợp 2 cho MH1
Trọng lượng bản thân của sàn: gs = hsγbldcldc = 0.2×25×4×4 = 80 (kN)
Trọng lượng bản thân dầm chính: gdc2 = 4×bdchdcγbldc = 4×0.3×0.4×25×4 = 48 (kN)
Trọng lượng bản thân cột: gc2 = 4×bchcγbHc = 4×0.3×0.3×25×3 = 27 (kN)
Tổng trọng lượng công trình: g2MH1 =gs + gdc2 + gc2 = 80 + 48 + 27 = 155 (kN)
Tính toán theo trường hợp 3 cho MH1
Trọng lượng bản thân của sàn: gs = hsγbldcldc = 0.2×25×4×4 = 80 (kN)
Trọng lượng bản thân dầm chính: gdc3 = 4×bdchdcγbldc = 4×0.3×0.4×25×4 = 48 (kN)
Trọng lượng bản thân cột: gc3 = gc1 = 4×bchc×(Hc – hdc)×γbHc = 4×0.3×0.3×(3 – 0.4)×25 = 23.4 (kN)
Tổng trọng lượng công trình trừ đi các vị trí giao nhau của dầm và cột: g3MH1 = gs + gdc3 + gc3 = 80 + 48 + 23.4 = 151.4 (kN)
Ta thấy, trọng lượng (trọng lượng) công trình do ETABS xuất ra tương đương với giá trị tính toán trọng lượng (trọng lượng) công trình theo trường hợp 3: trừ đi trọng lượng của phần giao nhau giữa dầm và cột là 151.4 kN. Ngoài ra, phần giao giữa sàn-dầm, ETABS không trừ bớt.
Mô hình 2 (MH2)
Tính toán trọng lượng công trình theo 3 trường hợp cho MH2
Mô hình | Trường hợp 1 (kN) | Trường hợp 2 (kN) | Trường hợp 3 (kN) |
MH2 | 128.8 | 167 | 163.4 |
Tính toán trọng lượng của MH2 từ ETABS
Ta xuất được từ ETABS giá trị phản lực tại mỗi chân cột như sau:
Vậy tổng trọng lượng công trình theo ETABS của mô hình 2 là: 163.4 (kN).
Ta thấy: trọng lượng công trình do ETABS xuất ra tương đương với giá trị tính toán trọng lượng công trình theo trường hợp 3, trừ đi trọng lượng của phần giao nhau giữa dầm và cột là 163.4 kN. Ngoài ra, phần giao giữa sàn-dầm, dầm phụ-dầm phụ, và dầm chính-dầm phụ ETABS không trừ bớt.
Mô hình 3 (MH3)
Tính toán trọng lượng công trình theo 3 trường hợp cho MH3
Mô hình | Trường hợp 1 (kN) | Trường hợp 2 (kN) | Trường hợp 3 (kN) |
MH3 | 114.8 | 147 | 143.4 |
Tính toán trọng lượng của MH3 từ ETABS
Ta xuất được từ ETABS giá trị phản lực tại các chân cột như sau:
Vậy tổng trọng lượng công trình theo ETABS là: 143.4 (kN).
Ta thấy, trọng lượng công trình do ETABS xuất ra tương đương với giá trị tính toán trọng lượng (trọng lượng) công trình theo trường hợp 3, trừ đi trọng lượng của phần giao nhau giữa dầm và cột là 143.4 kN. Ngoài ra, phần giao giữa sàn-dầm chính, sàn-dầm phụ, dầm phụ-dầm phụ và dầm chính-dầm phụ ETABS không trừ bớt.
Mô hình 4 (MH4)
Tính toán trọng lượng công trình theo 3 trường hợp cho MH4
Mô hình | Trường hợp 1 (kN) | Trường hợp 2 (kN) | Trường hợp 3 (kN) |
MH4 | 209.4 | 260 | 232 |
Lưu ý: Trường hợp 3, do không có cột nên ở đây ta xét trừ đi phần giao giữa vách và dầm.
Tính toán trọng lượng của MH4 từ ETABS
Ta xuất được từ ETABS giá trị phản lực tại các chân vách như sau:
Vậy tổng trọng lượng công trình theo ETABS là: 260 (kN)
Ta thấy, trọng lượng công trình do ETABS xuất ra tương đương với giá trị tính toán trọng lượng (trọng lượng) công trình theo trường hợp 2, tính trọng lượng công trình nhưng không trừ đi phần giao nhau giữa các cấu kiện là 260 kN.
Vậy khi ta thay cột của mô hình bằng vách thì trọng lượng (trọng lượng) công trình được ETABS tính toán không trừ đi các phần giao nhau giữa các cấu kiện.
Mô hình 5 (MH5)
Tính toán trọng lượng công trình theo 3 trường hợp cho mô hình 5
Mô hình | Trường hợp 1 (kN) | Trường hợp 2 (kN) | Trường hợp 3 (kN) |
MH5 | 169.1 | 213.5 | 211.7 |
Lưu ý: Với trường hợp 3, ta chỉ trừ đi phần giao giữa cột và dầm, không trừ đi phần giao giữa vách với dầm.
Tính toán trọng lượng của MH5 từ ETABS
Ta xuất được từ ETABS giá trị phản lực tại các chân vách như sau:
Vậy tổng trọng lượng công trình theo ETABS là: 211.7 (kN)
Ta thấy, trọng lượng công trình do ETABS xuất ra tương đương với giá trị tính toán trọng lượng công trình theo trường hợp 3: trừ đi phần giao nhau giữa dầm và cột là 211.7 kN.
Vậy khi mô hình có cả cột và vách thì ETABS tính toán tổng trọng lượng công trình trừ đi phần giao nhau giữa dầm và cột, không trừ đi các phần giao nhau tại vách và các cấu kiện khác.
Kết luận
Cách ETABS tính toán trọng lượng
Tổng kết lại 5 mô hình ta thấy:
- Theo cả 5 mô hình thì khi ETABS tính toán trọng lượng công trình, ta thấy trọng lượng sàn không bị trừ đi tại các vị trí giao nhau với các cấu kiện khác.
- Ở mô hình 1, 2, 3 và 5, trọng lượng phần giao nhau giữa cột và dầm bị trừ bớt.
- Theo mô hình 4 và 5, vách không bị trừ bớt đi trọng lượng tại các phần giao nhau với dầm sàn.
Vậy khi tính toán trọng lượng công trình trong ETABS thì trọng lượng phần giao nhau giữa cột và dầm sẽ bị trừ bớt, còn trọng lượng sàn và vách giao với cấu kiện khác và các vị trí dầm giao nhau sẽ không bị ETABS lược bỏ.
So sánh giá trị ETABS tính toán và giá trị thực tế
Bảng so sánh giá trị tính toán trọng lượng công trình giữa thực tế và etabs
Mô hình | Giá trị xuất từ ETABS (kN) | TH1 (thực tế) | TH2 | TH3 | ||
g1 | Lệch so với ETABS (kN) | Độ lệch | g2 | g3 | ||
MH1 | 151.4 | 125.6 | 25.8 | 20.54% | 155 | 151.4* |
MH2 | 163.4 | 128.8 | 34.6 | 26.86% | 167 | 163.4 |
MH3 | 143.4 | 114.8 | 28.6 | 24.91% | 147 | 143.4 |
MH4 | 260 | 209.4 | 50.6 | 24.16% | 260 | 232 |
MH5 | 211.7 | 169.1 | 42.6 | 25.19% | 213.5 | 211.7 |
*Các giá trị bôi đậm là trường hợp bằng với giá trị ETABS đưa ra
Ta thấy, qua 5 mô hình thì giá trị tính toán trọng lượng công trình của ETABS đều lớn hơn so với giá trị thực tế. Độ chênh lệch của các giá trị này nằm trong khoảng từ 20-27%. Giá trị này khá lớn, tuy nhiên vì tính đơn giản hóa, mô hình chỉ gồm 1 ô sàn nhỏ cho nên nếu thực tế công trình nhiều nhịp và nhiều tầng, độ lệch có thể sẽ được giảm xuống 5-10% tùy theo công trình do phần giao nhau giữa cột và dầm sẽ bị triệt tiêu bớt khi có nhiều nhịp. Xét việc thiết kế cơ sở ban đầu thiên về an toàn thì giá trị này hoàn toàn chấp nhận được.
Authors: Đặng Văn Hợi, Lê Nguyễn Xuân Tùng
Tham khảo thêm về ETABS: https://www.csiamerica.com/products/etabs
