Vi du bai tap thuc hanh

Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 BÀI TẬP THỰC HÀNH Tính tốn nội lực chuyển vị cho kết cấu chương trình sap2000 Số liệu cho sau:  Vật liệu B20: γ = 25kN/m3; E = 2,7e7kN/m2  Tiết diện cột: C220x500; tiết diện dầm D220x600  TH0: trọng lượng thân kết cấu;  Các trường hợp hoạt tải: - TH1: P1 =20kN; - TH2: P2 =25kN; q2 =12KN/m; - TH3: P3 =30kN; q3 =15KN/m; - TH4: P4 =35kN; q4 =20KN/m;  Tổ hợp tải trọng: TOHOP = 1,0TH0+0,9TH1+0,9TH2 +0,8TH3 +0,8TH4;  Yêu cầu: In biểu đồ M, N, Q TOHOP Hình Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SAP2000 2.1 Bước 1- Thiết lập hệ lưới sở Đây hệ lưới định vị cho sơ đồ tính, khai báo nhằm mục đích thuận lợi cho việc dựng mơ hình sơ đồ phần mềm Sap200 Để khai báo hệ lưới lần luợt thực thao tác sau: Khởi động chương trình Start → All program →Computers and Structures → Sap2000 14 → SAP2000 Mở dự án - File → New model Khai báo hệ lưới - Trong mục “Units”, đổi đơn vị đơn vị thường dùng ( kN, m, C); (1) - Chọn tiếp “Grid only”, để hiển thị cửa sổ “quick grids only”; (2) Trong cửa sổ “Quick grids only” khai báo thông số sau: - Number of Grid lines (Số lượng đường lưới theo phương) (3): + X dierection: Số lưới theo phương X- Phương ngang khung - Nhập số trục (số cột) khung Trong ví dụ nhập Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 + Y dierection: Số lưới theo phương Y- Phương vng góc với mặt phẳng khung Nhập số lượng khung Vì khung phẳng nên có khung, nhập + Z dierection: Số lưới theo phương Z- Phương chiều cao khung - Nhập số cao độ cần thiết để xác định khung (số tầng + 1) Trong ví dụ nhập - Grids spacing (khoảng cách đường lưới) (4): + X dierection: Khoảng cách lưới theo phương X – Nhập nhịp khung Nếu có nhiều nhịp khác nhập nhịp Trong ví dụ nhập + Y dierection: Khoảng cách lưới theo phương Y – Nhập bước khung Nếu có nhiều bước khác nhập bước Nếu khung phẳng nhập số khác khơng bất kỳ.Trong ví dụ nhập + Z dierection: Khoảng cách lưới theo phương đứng – Nhập chiều cao tầng Khi có nhiều chiều cao tầng khác nhập chiều cap tầng Trong ví dụ nhập 4,2m Khi khai báo xong nhấp “OK” để kết thúc khai báo hiển thị hệ lưới hình: - Nhấp tiếp chuột trái vào hình bên trái, sau chọn biểu tượng “xz” cơng cụ để đưa hình hiển thị mặt phẳng xOz - Nhấp tiếp chuột trái vào hình bên phải, sau chọn biểu tượng “3-d” cơng cụ để đưa hình hiển thị không gian Chỉnh sửa hệ lưới (nếu cần) (Chỉnh sửa hệ lưới áp dụng hệ lưới khung không - chiều cao tầng nhịp khác nhau) Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính toán Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 Click phải vào hình → Edit grid data → Modify/Show system → Cửa sổ Define Grid System Data hiển thị hình vẽ: Lần lượt lựa chọn thơng số hình: - Ở mục “Display Grids as” chọn vào “Spacing” để hiển thị theo chế độ khoảng cách trục - Lần lượt điều chỉnh thông số mục: + X Grid Data (1): thông tin hệ lưới theo phương trục X + Grid ID (2): Tên trục Nếu sửa nhấp chuột trái vào chữ sửa, thêm nhấp chuột vào trắng bên để thêm + Spacing (3) : Sửa khoảng cách trục (phương X nhịp) cách nhấp chuột vào nhịp cần sửa + Thao tác tương tự cho mục “Y Grid Data” “Z Grid Data” + Sửa xong chọn “OK” (4) “Save as” file vào Folder với tên khơng có dấu tiếng Việt Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 2.2 Bước – Khai báo thông số đầu vào Khai báo vật liệu (Bê tông B20) Define → Material → Add new material (1) → Cửa sổ “Material Property Data” xuất nhập thông số theo thứ tự: + Material Name and Display Color (2): Gõ tên vật liệu chọn màu hiển thị cho vật liệu + Material Type (3): Chọn loại vật liêu –Bêtông “Concrete” + Weight per Unit Volume (4): Nhập trọng lượng riêng vật liệu bê tông Với bê tông nặng 25kN/m3 + Modulus of Elasticity, E (5): Nhập Môđun đàn hồi vật liệu Với bê tông B20 2,7e7 kN/m2 – tương đương 2,7.107 kN/m2 + Poisson’s Ratio, U (6): Nhập hệ số nở hông Với bê tông gần 0,3 + Specified Concrete Compressive Strength, f’c (7): Cường độ chịu nén đặc trưng bê tông mẫu lăng trụ tính tốn tiết diện bê tơng theo tiêu chuẩn ACI Nhập giá trị Câp độ bền bê tông chia cho 1,2, đơn vị Mpa Trong trường hợp 20/1,2 Mpa =16,667.103 kN/m2 + Nhập xong nhấp “OK” (8) để kết thúc khai báo Nếu khai báo thêm vật liệu khác lặp lại thao tác tương tự từ (1) đến (8) Khai báo tiết diện Define → Section Property → Frame Section → Add New Property: Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 Trong cửa sổ Add Frame Section Property chọn thông số sau: + Ở mục Frame Section Propwrty Type chọn dạng vật liệu (3): Bê tông Concrete, Cốt thép Rebar, Thép Steel… + Sau chọn hình dạng tiết diện (4); Với tiết diện chữ nhật, cửa sổ Rectangular Section nhập thông số sau: Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 + + + + + Section Name: Nhập tên tiết diện (5); Matertial: Chọn vật liệu cho tiết diện (Ví dụ: B20) (6); Depth (t3) : Nhập chiều cao tiết diện (7); Width (t2) : Nhập chiều rộng tiết diện (8); Sau nhập xong nhấp OK để hoàn thành việc khai báo tiết diện (9) Khai báo trường hợp tải trọng Define → Load Patterns → nhập thông số sau: + Trong Load Pattern Name nhập tên trường hợp tải cần khai báo (1); + Trong ô Type chọn dạng tải trọng khai báo: Tĩnh tải DEAD, Hoạt tải LIVE…(2); + Self Weight Mutiplier : Nhập hệ số kể đến trọng lượng thân kết cấu (chỉ nhâp cho trường hợp có trọng lượng thân) Thường nhập hệ số vượt tải vật liệu Bê tông 1,1 (3); + Khi nhập xong chọn Add New Load Pattern để khai báo trường hợp tải Nếu khai báo nhiều trường hợp lập lại thao tác từ đến 4; + Sau nhập xong nhấp OK để hoàn thành việc khai báo (6); Khai báo tổ hợp tải trọng Defiene → Load Combinations → Add New Comb (1)→ sau nhập thơng số hình sau: + Trong Load Combination Name nhập tên tổ hợp tải trọng cần khai báo (2); + Trong Load Combination Type chọn dạng tổ hợp tải trọng khai báo: Linear Add- Cộng tác dụng, Envelope – Tổ hợp bao…(3); + Load Case Name : Chọn trường hợp tải muốn thêm vào tổ hợp (4); + Load Case Type : Để mặc định (5); + Scale Factor : Nhập hệ số tổ hợp tương ứng trường hợp tải trọng tổ hợp (6); Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 + Khi nhập xong chọn Add để thêm tải trọng vào tổ hợp (7) Nếu tổ hợp gồm nhiều tải trọng lặp lại bước (4),(6), (7) đến đủ thơi + Sau nhập xong nhấp OK để hoàn thành việc khai báo (8); Nếu khai báo thêm tổ hợp khác lặp lại từ bước (1) đến (8) 2.3 Bước – Dựng mơ hình + Chọn cơng cụ vẽ số (1) vào Draw → Frame/Cable/Tendon; + Trong cửa sổ Properties of Object mục Section chọn tiết diện cần vẽ (2); + Vẽ cách click chuột trái vào điểm đầu (3), di chuyển đến điểm cuối click chuột trái (4) Để vẽ liên tục thực tiếp thao tác Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 số (4) Để kết thúc vẽ liên tục click chuột phải Để hoàn toàn lệnh vẽ nhấn phím ESC + Lưu ý: Vẽ từ lên từ trái qua phải để đầu (Start) bên bên trái cuối (End) bên bên phải 2.4 Gán thông số đầu vào Gán liên kết Chọn nút cần gán liên kết (1) → Assign → Joint → Restaint → Chọn hình tương ứng với liên kết cần gán (2) – Lần lượt Ngàm, Gối cố định, Gối di động, Xóa liên kết gán → OK → Save! Gán tiết diện Chọn cần gán lại tiết diện (1) → Assign → Frame → Frame Section → Add New Property → Thực bước khai báo tiết diện giống mục 2.2.2 → chọn tiết diện khai báo (2) → OK (3) Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 Gán lực tập trung nút Chọn nút cần gán (1) → Assign → Joint Load → Forces → Điền thơng tinh hình: + Load Pattern Name: Chọn trường hợp tải cần gán (2); + Units: Chọn đơn vị cần gán (3); + Loads: Nhập giá trị lực Nếu lực tập trung nhập ô Force Global tương ứng với phương tác dụng lực (X, Y, Z); Nếu Mômen tập trung nhập Mement about Glaobal tương ứng với trục quay mômen (X, Y, Z) (4) Lưu ý: Mômen dương xoay chiều kim đồng hồ (Khi nhìn từ gốc tọa độ) Lực dương hướng trục tọa độ + Option (5):  Add to Existing Loads: Thêm lực vào giữ nguyên lực cũ;  Replace Existing Loads: Thay lực cũ lực mới;  Delete Existing Loads: Xóa lực phần tử chọn; + Sau nhập xong nhấp chọn OK để gán lực (6) Gán lực tập trung Chọn cần gán (1) → Assign → Frame Load → Points → Điền thông tinh hình: + Load Pattern Name: Chọn trường hợp tải cần gán (2); + Units: Chọn đơn vị cần gán (3); + Directions: Chọn hướng lực tác dụng (4) Nếu lực trùng với phương X, Y, Z, từ xuống Coord Sys chọn Global Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH 10 Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 chọn hướng tương ứng : X, Y, Z, Gravity; lực vng góc với xiên Coord Sys chọn Local hướng chọn + Option (5):  Add to Existing Loads: Thêm lực vào giữ nguyên lực cũ;  Replace Existing Loads: Thay lực cũ lực mới;  Delete Existing Loads: Xóa lực phần tử chọn; + Point Loads: Nhập vị trí lực vào Distance giá trị lực vào Load tương ứng phía (6) Có thể nhập lực đồng thời nhập vào ô ô Khoảng cách lực xác định sau:  Nếu chọn Relative Distance from End-I – Nhập khoảng cách tương đối tỷ lệ khoảng cách từ đầu đến lực chia cho tổng chiều dài Ví dụ 2/3  Nếu chọn Absolute Distance from End-I – Nhập khoảng cách xác từ đầu đến lực Ví dụ 4m + Sau nhập xong nhấp chọn OK để gán lực Gán lực phân bố than Chọn cần gán → Assign → Frame Load → Distributed → Điền thông tinh hình: Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH 11 Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 + Load Pattern Name: Chọn trường hợp tải cần gán (1); + Units: Chọn đơn vị cần gán (2); + Directions: Chọn hướng lực tác dụng (3) Nếu lực trùng với phương X, Y, Z, từ xuống Coord Sys chọn Global chọn hướng tương ứng : X, Y, Z, Gravity; lực vng góc với xiên Coord Sys chọn Local hướng chọn + Option (4):  Add to Existing Loads: Thêm lực vào giữ nguyên lực cũ;  Replace Existing Loads: Thay lực cũ lực mới;  Delete Existing Loads: Xóa lực phần tử chọn; + Trapezodial Loads: Nhập vị trí giá trị lực phân bố tương ứng điểm có gãy khúc hình biểu diễn lực Nhập vị trí lực vào Distance giá trị lực vào ô Load tương ứng phía (5) Tối đa gán lực có lần gấp khúc Nếu có nhiều phải chia lực thành nhiều lần gán Nếu có lần gấp khúc gán vào đầu trước, cuối ko gán cho giá trị Khoảng cách điểm gấp khúc xác định gán lực tập trung + Nếu gán lực phân bố cần nhập giá trị lực vào Uniform Loads (6); + Sau nhập xong nhấp chọn OK để gán lực Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH 12 Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 2.5 Phân tích kết Kiểm tra sơ đồ tải gán Display → Show load Assign → Frame/Cable/Tendon → Chọn trường hợp tải cần xem nhấn chọn Ok để xem Muốn xem trường hợp tải tiếp thep nhấp vào mũi tên bên phải hình để di chuyển đến trường hợp tải trọng khác góc Kiểm tra sơ đồ tính View → Set Display Option → tick chọn ô tương ứng với thông số cần hiển thị để xem → OK! + Joints (1): Các thông số nút (Labels: số hiệu nút; Restraints: Hiển thị liên kết nối đất… ; + Frame/Cable/Tendon (2): Các thông số phần tử (Labels: số hiệu thanh; Sections: Tiết diện thanh…; + General (3): Các thông số hiển thị chung; + View by Colors of (4): Đặt chế độ hiển thị màu sắc đối tượng theo yếu tố Thiết lập bậc tự cho hệ Analyze → Set Analysis Option → Chọn vào biểu tượng khung phẳng Phân tích kết Nhấn phím F5 để cài đặt chạy chương trình, sau thực theo hình: Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH 13 Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 + Status: Kiểm tra Not Run nghĩa chưa chạy, Run chạy ko chạy lại được; + Action : Kiểm tra Run nghĩa trường hợp phân Nếu muốn chương trình khơng phân tính trường hợp nhấp chuột chọn trường hợp chọn Run/Do Not Run Case (3); Nếu muốn phân tích hay khơng phân tích tất trường hợp chọn Run/Do Not Run All; + Để chương trình bắt đầu phân tích chọn Run Now 2.6 Xem kết Xem chuyển vị nút Display → Show deformed Shape → Chọn trường hợp tải cần xem →OK → đưa chuột đến vị trí nút cần xem kết hình: + U1, U2, U3: Lần lượt chuyển vị thẳng theo phương X, Y Z; + R1, R2, R3 : Lần lượt mômen xoay quanh trục X, Y Z; Xem nội lực Display → Show Force/Stresses → Frame/Cable → làm hình sau: + Case/Combo Name (1): Chọn trường hợp tải cần xem; + Component (2): Chọn loại nội lực cần xem Axial Force –Lực dọc; Shear Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH 14 Ví dụ tính tốn Khung phẳng phần mềm Sap2000 –V14 2-2- Lực cắt theo phương trục (trục vng góc với thanh); Moment 3-3 – Mơmen uốn xoay quanh trục (trục vng góc với với mặt phẳng khung) + Chọn vào Show Valúe on Diagram (3) để hiển thị giá trị biểu đồ; + Nhấp Ok để hiển thị nội lực Để xem chi tiết nội lực phần tử thanh: Nhấp chuột phải vào cần xem thực hình sau:  Case (1): Chọn trường hợp tải cần xem;  Items (2): Chọn loại nội lực cần xem;  Scroll for Values (3): Xem cách lăn chuột sơ đồ (6);  Show max (4): Hiện giá trị lớn nội lực;  Location (5): Xem nội lực theo vị trí chọn; Giảng viên: ĐỖ VĂN LINH 15