Các phần mềm ứng dụng trong xây dựng phần 2 pptx

Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 11 thấy được các đối tượng trong mặt phẳng đó. Hiển thị theo không gian 3 chiều có thể thấy toàn bộ kết cấu từ một điểm nhìn đã chọn. Các đối tượng nhìn thấy không bị hạn chế bởi một mặt phẳng nào. Hướng nhìn khai báo qua 2 góc, một góc trong mặt phẳng ngang góc kia từ phía trên nhìn xuống mặt phẳng ngang. • Perspective: nhìn phối cảnh, luôn cho một cảm giác thực và hình ảnh rõ hơn về chiều thứ 3. Có thể chuyển đổi dễ dàng từ Perspective sang 2D – 3D View và ngược lại. • Zoom: thể hiện rõ một vài kết cấu nào đó hoặc hiện toàn bộ kết cấu. Zoom Out đưa kết cấu rời xa màn hình (thu nhỏ), ngược lại là Zoom In. Chế độ Zoom có thể đặt số gia và thay đổi nó. Zoom Window chỉ hiện kết cấu nằm trong cửa sổ chọn. Cửa sổ này khai báo b ằng cách đánh đấu 2 góc của cửa sổ và di chuyển chuột trên miền đánh dấu. • Pan: cho phép di chuyển kết cấu và trên màn hình chỉ hiện những phần nằm trong cửa sổ khai báo. • Set Limits: khai báo một cửa sổ qua các giá trị hai góc cửa sổ gọi là giới hạn trên và giới hạn dưới. Chỉ những phần kết cấu nằm trong cửa sổ này mới hiển thị đượ c và các hiệu quả của Pan, Zoom…. chỉ tác động trong cửa sổ này. • Set Display Option: khai báo các tham số có liên quan đến các loại nút, phần tử, liên kết….để hiện trên sơ đồ kết cấu như: Label, Element, Axis, Restraint… 2.2.4. Các thao tác với Define • Materials: chức năng này cho phép khai báo mới nhiều loại vật liệu khác nhau hoặc thay đổi, huỷ các nhóm đã có. Đối với mỗi loại vật liệu có thể đặ t một tên và đưa và các tham số E, W, M, α…và một số tham số khác cho quá trình thiết kế như ứng suất chảy của thép f y , cường độ kéo nén của bê tông. • Frame/Tendon/Cable Sections: khai báo các loại tiết diện (mặt cắt) của phần tử thanh. • Area Sections: tương tự như Frame Sections, chú ý đến: o Section name: đặt tên o Type: loại phần tử, có Shell, Membrene, Plate o Thickness: chiều dày phần tử o Material: chọn loại vật liệu. • Link/Support Properties: khai báo tiết diện cho phần tử NL Link - giống phần tử Frame • Coordinate System/ Grid: ch ức năng này có thể: o Tạo hệ toạ độ mới (hệ toạ độ riêng) o Thêm, sửa, bớt các dòng lưới theo phương X, Y, Z của một lưới đã có. Vị trí mới của lưới có thể trong các trạng thái Hide, Glue.  Hide All Grid Line: không hiển thị các đường lưới  Glue Joint to Grid: ở trạng thái On, các nút sẽ luôn thay đổi cùng với sự thay đổi của các dòng lưới (dẫn đến phần tử có thể thay đổi theo). • Joint Constraints: khai báo các ràng buộc với nút. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 12 • Joint Patterns: tạo ra các mẫu cho nút (chỉ khai báo tên, không đưa vào giá trị). Các mẫu này sau này có thể dùng gán cho một nhóm nút nào đó và sử dụng tên của nhóm để gán tải trọng cho các nút đó. • Groups: tạo sẵn các tên nhóm. Các nhóm này có thể dùng để gán cho một nhóm phần tử nào đó và sử dụng tên của nhóm thay cho lựa chọn phần tử trong quá trình gán tiết diện, tải trọng, …cho các phần tử đó. • Load Cases: khai báo các trường hợp tải trọng tĩ nh, bao gồm: o Load name: Tên trường hợp tải trọng. o Type: loại tải trọng: hoạt tải, gió… o Self Weight Multiplier: hệ số tải trọng bản thân, áp dụng cho toàn bộ trường hợp, có thể thêm, sửa, xoá các trường hợp. • Bridge Load: khai báo các tham số để tính cho bài toán cầu như Lane, Vehicle… • Functions: khai báo các tải trọng động như Time History và Reasponse Spectrum • Analysis Cases: khai báo các trường hợp cần phân tích trong quá trình chạ y SAP2000. • Combinations: khai báo các tổ hợp tải trọng o Cho phép thêm, thay đổi, xoá một tổ hợp nào đó o Khai báo các tham số cố liên quan đến tổ hợp 2.2.5. Các thao tác với Draw • Set Select Mode: chuyển từ chế độ vẽ phần tử sang chế độ chọn phần tử. • Set Reshape Element Mode: cho phép thay đổi hình dạng và vị trí của các phần tử đã có trong kết cấu bằng cách dùng chuột kéo đế n vị trí nào đó, kích thước hoặc hướng phần tử có thể thay đổi hoặc không thay đổi. Nếu di chuyển các dòng lưới thì các phần tử trên sẽ di chuyển theo (khi lưới không khoá và đang ở chế độ Glue Joint to Grid). • Draw Special Joint: các nút thông thường tự sinh ra tại các đầu hoặc góc của phần tử. dùng chức năng này để thêm các nút vào những vị trí bất kì tại những nơi nhấn chuột. • Draw Frame/Cable/Tendon: tạo ra các phầ n tử bằng cách đánh dấu vị trí hai đầu thanh trên màn hình hoặc tại các nút lưới • Draw Frame/Cable/Tendon: vẽ nhanh các phần tử bằng cách đánh dấu một điểm bất kỳ trên cạnh lưới. • Snap: ở trạng thái On, và chế độ truy bắt điểm theo các kiểu khác nhau như tại nút, đầu các phần tử, các điểm giao nhau… • New Label: đánh số lại tên của một số nút, ph ần tử theo ý muốn hoặc thay đổi tên nút, phần tử với một số thông số sau: thêm tiếp đầu ngữ, thay tên, tên được dánh với một số gia nào đó… 2.2.6. Các thao tác với Select Chức năng này khai báo một nhóm đối tượng sẽ cho dùng các thao tác tiếp theo. SAP2000 dùng khái niệm “ Noun Verb” - chọn trước, trong đó có thể đầu tiên tạo ra một tập chọn (bằng cách nhấn trực tiếp vào các đối tượng) và sau đó thực hiện các thao tác trên tập ch ọn đó. Các thao tác cần thiết thực hiện trên một tập chọn trước bao gồm các thao tác: gán, sửa đổi dữ liệu, hiển thị, in ấn… Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 13 Để chọn đối tượng phải đặt chương trình vào chế độ Select bằng cách nhấn một trong các nút của thanh công cụ di động. cũng có thể chọn một hành động bất kỳ từ menu Select hoặc Display để đưa chương trình vào chế độ chọn. Có thể chọn đối tượng theo một trong các cách sau: • Point: chọn các đối tượng đơn, chỉ chính xác các đối tượng • Window: ch ọn đối tượng bằng cách vẽ một cửa sổ quanh đối tượng chọn • Crosing: chọn đối tượng bằng cách vẽ một đường thẳng đi qua các đối tượng chọn • Group: chọn các đối tượng trong cùng một nhóm • Chọn các đối tượng có cùng loại đặc trưng nào đó: cùng mặt phẳng (XY, XZ, YZ plane), cùng loại mặt cắt… ) Trong chế độ chọn, nút trái chuộ t dùng để chọn đối tượng, nút phải dùng để tra cứu các đặc tính của đối tượng. Mọi thao tác (trừ vẽ) cóthể thực hiện khi chương trình dang ở chế độ chọn. 2.2.7. Các thao tác với Assign Chức năng này dùng để gán các đặc trưng vật liệu, mặt cắt ngang, tải trọng (đã khai báo trước đó) cho một nhóm các đối tượng đã hoặc vừa chọn. Các thao tác này lấy từ menu Asign ho ặc thanh công cụ dưới, bao gồm: • Trong quá trình lập sơ đồ hình học: o Joints(nút): gán các liên kết ràng buộc, gối đàn hồi, khối lượng tập trung quy đổi, hệ toạ độ riêng… o Frame/Cable (phần tử thanh): gán các đặc trưng mặt cắt, hệ toạ độ riêng, giải phóng liên kết, vị trí cần đưa ra kết quả, vùng cứng và tải trọng. o Area, Solid, Link: gán các đặc trưng mặt c ắt, hệ toạ độ riêng và tải trọng. o Gán các giá trị của các mẫu cho các nút trong các trường hợp khai báo tải trọng nhiệt và tải trọng áp lực. ) Có thể gán các chức năng trên cho từng đối tượng hoặc các đối tượng trong một nhóm. Nguyên tắc cung là chọn đối tượng sau đó chọn tên của các đặc trưng • Trong quá trình gán tải trọng: o Joint Load: gán tải trọng tập trung, chuyển vị cưỡng bức tại nút o Frame Load: gán tải trọng cho các phần tử thanh bao gồm:  Gravity: khai báo hệ số trọng lực  Points: tải trọng tập trung trên phần tử  Distributed: tải trọng phân bố trên phần tử (đều hoặc không đều)  Termerature: gán ccs tải trọng nhiệt  Pretress: gán tải trọng ứng suất trước cho các phần tử thanh đã chọn. Trong phầ n này không mô tả tải trọng mà chỉ khai báo trường hợp nào chịu tải và hệ số của tải trọng ứng suất trước. o Area Load: gán tải trọng cho phần tử vỏ:  Gravity: khai báo hệ số trọng lực  Uniform: gán tải trọng phân bố cho phần tử  Serface Pressure: khai báo tải trọng áp lực mặt cho các phần tử tấm, vỏ… - Load Case: khai báo trường hợp tải tr ọng. - By Element: khai báo giá trị lực tác động vuông góc với bề mặt phần tử và phân bố trên cả bề mặt phần tử. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 14 - By Joint Pattern: khai báo tên mẫu đã có và hệ số - Option: add, modify, delete. o Joint Pattern: khai báo dạng của mẫu tải trọng qua các nút (hệ số A, B, C) o Solid Load: khai báo tải trọng Solid. 2.2.8. Các thao tác với Analyze Sau khi đã khởi tạo xong mô hình kết cấu bằng các thao tác trên, có thể phân tích mô hình để tính toán kết quả chuyển vị, ứng suất, phản lực… Trước khi phân tích sơ đồ, có thể lựa chọn các kiểu phân tích từ menu Analyze bao gồm: • Loại kết cấu phân tích (đưa vào UX, UY, UZ, RX, RY, RZ: các bậc tự do bị giữ). • Loại kết cấu: trong phần này có sẵn 4 loại kết cấu: o Khung không gian o Khung phẳng (X-Z) o Dầm lưới (X - Y) o Giàn không gian • Degree of freedom: dùng các mã của các bậc tự do để khai báo cho một kiẻu kết cấu bất kỳ không thuộc 4 kết cấu mẫu ở trên. • Run : thực hiện tính toán kết cấ u. chương trình cất mô hình trong một tệp cơ sở dữ liệu của SAP2000, sau đó kiểm tra và phân tích mô hình. Trong quá trình kiểm tra và phân tích, trên cửa sổ chính xuất hiện những thông báo của quá trình phân tích kỹ thuật. Khi phân tích xong, có thể xem lại các thông báo trong quá trình chạy chương trình. Nhấn OK để đóng cửa sổ chính sau khi kết thúc quá trình xem các thông báo này. 2.2.9. Các thao tác với Design Thiết kế là quá trình kiểm tra các phần tử thép hoặc bê tông theo các tiêu chuẩn khác nhau. quá trình này chỉ được thực hiện sau khi phân tích kết cấ u. Các phần tử thanh bằng thép có thể có mặt cắt ngang có trọng lượng tối thiểu được lấy tự động từ một nhóm trong các mặt cắt ngang đã khai báo trong chương trình. Kết cấu sau khi thiết kế có thể được tính toán và kiểm tra lại. 2.2.10. Các thao tác với Display • Show Underformed Shape: hiện dạng hình học của kết cấu khi chưa bị biến dạng. • Show Loads: hiện sơ đồ tải tr ọng cho từng trường hợp tải trọng của nút, phần tử: o Joint: hiện sơ đồ tải trọng của nút. o Frame: hiện tải trọng trên phần tử thanh: Force, Moment, Gravity, Temperature, Gradient… o Shell: hiện tải trọng trên phần tử vỏ: Gravity, Uniform, Presure, Temperature… • Show Pattern: hiện các mẫu tải trọng (trong trường hợp tải trọng áp lực mặt và nhiệt) • Show Lanes: hiện các dữ liệu về Lane, độ lệch tâm và các dãy phần tử Lane. • Show Deform Shape: hiện các biểu đồ chuyển vị của từng trường hợp tải trọng. • Show Mode Shape: hiện các dao động. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 15 • Show Element Forces/ Stress: hiện các biểu đồ nội lực và ứng suất của các phần tử (có thể kèm theo cả giá trị) ứng với từng trường hợp tải trọng. • Show Influence Lines: hiện các biểu đồ đường ảnh hưởng. • Show Definite Data Table: hiện các bảng dữ liệu đưa vào (dạng text) gồm các dữ liệu về dạng hữu hạn, tải trọng, liên kết… • Show Analysis Results Table : hiện các bảng dữ liệu kết quả phân tích kết cấu (dạng text). • Show Design Results Table: hiện các bảng dữ liệu kết quả thiết kế (dạng text). • Show All Table Type: hiện tất cả các bản dữ liệu vào ra. 2.2.11. Các thao tác với Option (một số cài đặt ban đầu và lực chọn) • Preference: cài đặt một số tham số có sẵn cho chương trình: o Dimensions/ Tolerances: các tham số về kích thướ c như dung sai của Snap, Select, Font của các chữ trên hình vẽ… o Steel Frame Design: các tham số của thép như tiêu chuẩn thiết kế, các tệp chứa các mặt cắt, tham số cho các trường hợp tính theo phổ và hàm thời gian. o Concrete Frame Design: các tham số của bê tông như các tiêu chuẩn thiết kế, hệ số giảm độ bền… • Color: cài đặt màu sắc hiển thị cho các nút, phần tử, màu nền… • Window: lựa chọn s ố cửa sổ hiển thị và kiểu cửa sổ. 2.3. Giới thiệu về hệ lưới Lưới là hệ phụ trợ, hỗ trợ trong quá trình tạo lập sơ đồ hình học. Lưới có thể 2 hoặc 3 chiều, được tạo gần giống với sơ đồ kết cấu. Có 2 loại hệ lưới: • Theo toạ độ Đềcác: khai báo số khoảng lưới (Nunber of Grid Spaces) và độ lớn mỗi khoảng theo 3 trục X,Y, Z (Grid Space). • Theo hệ toạ độ trụ: khai báo số đường tròn đồng tâm, số góc chia, số khoảng chia theo phương Z và giá trị của 3 tham số trên. • Các bước thao tác khi tạo lưới: o Tạo ra một hệ lưới đều: File → New Modal → Chọn loại lưới → Khai báo Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 16 o Chỉnh sửa các bước lưới cho phù hợp: Nhấn Edid Grid hoặc từ Menu Define → Coordinate System/ Grids → Modifine/Show System. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 17 3. Thiết lập sơ đồ và tính toán kết cấu hệ thanh 3.1. Tạo lập kết cấu 3.1.1. Mô hình sơ đồ tính Trong SAP2000 có một hệ thống thư viện mẫu phong phú để tạo sẵn các kết cấu hệ thanh, vỏ Để tạo kết cấu này, người sử dụng chọn loại sơ đồ kết cấu và sau đó cung cấp các giá trị cho một tham số cụ thể mà sơ đồ đòi hỏi. Tuỳ theo các dữ liệu này có th ể có các dạng khác kết cấu khác nhau 3.1.2. khai báo vật liệu (Define → Material) Có 3 loại vật liệu mẫu là bê tông, thép và bất kỳ, mặc định luôn lấy là Steel. Nếu giá trị không phù hợp thì phải thay đổi. Để thay đổi các giá trị mặc định về dạng đặc trưng vật liệu của SAP2000: vào Option → Preferences khai báo cho các giá trị sẽ hiện đối với Steel, Concrete, Aluminum; hoặc Frame/ Cable → Frame Property Modifier thay đổi cho các nhóm mới khai báo. 3.1.3. khai báo các loại tiết diện : Define → Frame/Cable → Section khai báo các tiết diện trong SAP2000 có thể dùng một trong các kiểu: • Lấy các tiết diện có sẵn trong các tệp của SAP2000: Define → Frame/Cable → Section → Import Wide Flange (đối với thép có thể theo tiêu chuẩn của Mỹ- AISC, Canada – CISC, Anh …) bằng cách chọn các tệp *.pro sau đó chọn kiểu thép (thép góc, hình L, T,…)trong trường hợp này không phải khai báo kích thước tiết diện. • Chọn một trong số các tiết diện có hình dạng của SAP2000 đã có sẵ n như tiết diện chữ nhật, tròn, T, U, C…(đối với bê tông), trong trường hợp này chỉ cần khai báo một số kích thước tối thiểu như chiều cao, chiểu rộng… mà SAP2000 yêu cầu. tuỳ theo kích thước đưa vào mà có các dạng hình học khác nhau. Để khai báo cho các tiết diện này vào: Define → Frame Properties → Add Rectagular… Hộp thoại khai báo tiết diện: • Ngoài ra, người dùng có thể tự thiết kế một tiết diện bất kì khi chọn Add SD Section. Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 18 3.1.4. Vẽ phần tử: Draw → Draw Frame/Cable/Tenden Để chọn chức năng vẽ, có thể gọi lệnh từ thanh menu hoặc từ biểu tượng trên thanh công cụ: • Có thể vẽ phần tử thông thường hoặc vẽ nhanh (Quick Draw) • Nên thống nhất hướng của các phần tử trong quá trình vẽ (từ dưới lên trên, từ trái qua phải) • Tận dụng chức năng biến đổi đối tượng như Coppy, Move, Delete, Device, Replicate… trong quá trình tạo phần tử. Để có thể hiện được các sơ đồ hình học của kết cấu đã tạo, dùng các chức năng: • 3D View (hiện các hình vẽ không gian) • 2D XY, XZ…(hiện từng mặt phẳng ) • Nếu có hệ lưới, có thể di chuyển mặt phẳng theo các dòng lưới ↑↓ • Để xem kết cấu theo một số thông số cài đặt dùng View → Set Display Option Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 19 • Để xem các thông số của phần tử hay nút đang hiện hành trên mô hình, nhấn vào đối tượng và chuột phải: 3.1.5. Gán tiết diện cho phần tử: • Asign → Frame/Cable/Tendon → Frame Sections • Chọn phần tử muốn gán dùng các chức năng của Select • Mở hộp thoại Assign → Frame/Cable/Tendon → Frame Sections Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 20 • Chọn tiết diện cần gán (đã có) trong danh sách bên trái 3.1.6. khai báo liên kết: Assign → Joint → Restraint • Chọn các nút cần gán liên kết nối đất • Mở hộp thoại Assign → Joint → Restraint, chọn loại liên kết cần gán. 3.1.7. khai báo các trường hợp tải trọng: Define → Load Case • Trường hợp tải trọng là các phương án tải khác nhau, độc lập để từ đó só thể đẽ dàng đưa vào các tổ hợ p tải trọng. trường hợp tải có thể chia nhỏ tuỳ ý, mỗi trường hợp có một hệ số riêng đối với tải trọng bản thân (Self Wieght Mutiplier), mặc định của SAP2000 là 1 cho DEAD • Khi tính toán, SAP2000 mặc định sẽ tính và cho kết quả của tất cả các trường hợp tải trọng đã khai báo. Người sử dụng có thể hạn chế số trường hợp cần tính khi chọn tham số trong Define → Analyse Case hoặc Analyse → Set Analyse Case to Run trước khi phân tích kết cấu. • Chú ý trong các trường hợp tải trọng, chỉ nên khai báo 1 trường hợp là có hệ số Self Weight khác 0. Các bước khai báo một trường hợp tải trọng tĩnh (Static Load Case): Menu Define → Load Case: o Tên trường hợp tải: Load Case Name o Kiểu tải trọng (type): Dead (tĩnh tải), Live (hoạt tải), Wind (gió), Snow (tuyết), Quake (tải trọng tĩnh do động đất)…Nếu có TCVN thì các lựa chọn này không quan trọ ng (Defaul Conbination). o Self Weight: hệ số tính trọng lượng bản thân cho mọi phần tử có mặt trong kết cấu, nếu = 0 là không tính. o Delete: xoá một trường hợp tải trọng, sẽ xoá mọi giá trị đã gán cho phần tử. 3.1.8. Gán tải trọng cho phần tử của từng trường hợp tải trọng Muốn thực hiện được bước này, các trường hợp tải trọng phải được khai báo trướ c trong Define.Để gán tải trọng cho phần tử theo các bước sau: • Chọn các phần tử cần gán (chú ý đơn vị) • Chọn các tải trọng cần gán, khi gán cần chú ý: + Kiểm tra loại tải trọng + kiểm tra hướng tải trọng + Kiểm tra lại trạng thái gán tải trọng (theo trục nào của Globle hay Local) + Kiểm tra trường hợp của tải trọng đang gán • Đưa vào giá trị của tải trọng Tải trọng bản thân: chỉ khai báo hệ số Mutiplier trong Local Case (chú ý phải khai báo giá trị của trọng lượng bản thân W trong Material) • Self Weight: là hệ số tính tải trọng bản thân áp dụng cho mọi phần tử trong kết cấu. Nó tính trọng lượng bản thân theo phương Z và luôn có giá trị dương. • Gravity: là hệ số tính tải trọng bản thân áp dụng cho mọi phần tử trong kết cấu đã chọn, có thể có các phương X, Y, Z. Nếu theo phươ ng Z thì có giá trị âm.  Tải trọng tập trung tại nút: Assign → Joint Load → Force . các nhóm mới khai báo. 3.1.3. khai báo các loại tiết diện : Define → Frame/Cable → Section khai báo các tiết diện trong SAP2000 có thể dùng một trong các kiểu: • Lấy các tiết diện có sẵn trong. o Gán các giá trị của các mẫu cho các nút trong các trường hợp khai báo tải trọng nhiệt và tải trọng áp lực. ) Có thể gán các chức năng trên cho từng đối tượng hoặc các đối tượng trong một. một trong các cách sau: • Point: chọn các đối tượng đơn, chỉ chính xác các đối tượng • Window: ch ọn đối tượng bằng cách vẽ một cửa sổ quanh đối tượng chọn • Crosing: chọn đối tượng bằng cách