SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000 SACH HUONG DAN SU DUNG SAP2000
Phần mềm SAP2000 V10 Mục lục Phân bố chơng trình dậy Chơng Khái niệm Sơ đồ kết cấu - Sơ đồ tính 1.1 Công trình sơ đồ tính 1.2 Phân loại công trình thành phần sơ đồ kết cấu 10 2.1 Nút ( joint ) 10 2.1.1 Vị trí nút : 10 2.1.2 Khai báo nút : 10 2.1.3 Bậc tự nút 11 2.1.4 Một sô khai báo xuất kết nút 11 2.2 Phần tử 11 2.2.1 Phần tử ( Frame, Cable, Tendor, Brace ) 11 2.2.2 Phần tử Area :Shell- Plate- Plane- Asolid 13 2.2.3 Phần tử khối 3D (Solid ) 15 2.3 Liên kết 15 2.3.1 Liên kết cứng (Restraints) - tuyệt đối cứng 15 2.3.2 Liên kết đàn hồi (Spring) 15 2.3.3 Ràng buộc chuyển vị (Constraint) 16 2.4 Tải trọng : 17 Hệ toạ độ 17 3.1 Hệ toạ độ chung 17 3.2 Hệ toạ độ riêng ( Local Axis) 18 3.3 Đặc điểm 18 Đơn vị : 18 Những bớc thực phân tích kết cấu 19 5.1 Thiết lập sơ đồ kết cấu 19 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình 5.2 Phân tích kết cấu : 19 5.3 Xem kết 20 Chơng Kết cấu 21 Tạo lập mô hình kết cấu 21 1.1 Từ th viện mẫu từ hệ lới 21 1.1.1 Từ th viện mẫu 21 1.1.2 Giới thiệu hệ lới : File / New Modal/ Grid only 28 1.1.3 Sử dụng Autocad để xây dựng sơ đồ hình học xuất sang Sap 30 1.2 Khai báo vật liệu 37 1.3 Khai báo loại tiết diện 38 1.3.1 Các đặc trng mặt cắt ngang 38 1.3.1.1 Các đặc trng cho dạng hình học tiết diện ( mặt cắt ngang ) 38 1.3.1.2 Các loại mặt cắt ngang 39 1.3.2 Khai báo tiết diện 39 1.3.3 Cách khai báo số tiết diện đặc biệt 43 1.3.3.1 Phần tử Frame tiết diện Non- Primastic 43 1.3.3.2 Phần tử Frame tiết diện General 45 1.3.3.3 Phần tử Frame có tiết diện AutoSeclect 46 1.4 Vẽ phần tử Draw Draw Frame /Cable 46 1.4.1 Công cụ vẽ phần tử 46 1.4.2 Biến đổi phần tử Sap 49 1.5 Gán tiết diện cho phần tử 50 1.6 Khai báo liên kết 51 1.6.1 Khai báo liên kết nối đất 51 1.6.2 Giải phóng liên kết Release 52 1.7 Khai báo trờng hợp tải trọng : 52 1.8 Gán tải trọng cho phần tử 54 1.9 Tổ hợp tải trọng 63 Phần mềm SAP2000 V10 Phân tích tính toán 64 2.1 Hiện sơ đồ hình học tải trọng khai báo 64 2.1.1 Hiện sơ đồ hình học 64 2.1.2 Hiển thị tải trọng khai báo 67 2.2 Lựa Chọn sơ đồ tính : Analyse Set Analyse Option 68 2.3 Thực tính toán : Analyse Set Analysis Case to Run 68 2.3.1 Các loại phân tích : 69 2.3.2 Bài toán dao động riêng (Dynamic Analysis) T: chu kì ; f: tần số ; T=1/f 69 2.3.3 Thông báo lỗi 70 Xem kết 70 3.1 Kết đồ họa Display 71 3.1.1 Xem sơ đồ hình học - Display Undeformation Shape 71 3.1.2 Hiện biểu đồ chuyển vị : Display Show deformed Shape 71 3.1.3 Hiện biểu đồ nội lực : Display Show Forces/Stress 71 3.2 Xem & in kết file text 72 3.3 Hớng dẫn số ví dụ tính khung dàn phẳng 73 3.3.1 Ví dụ tính khung phẳng 73 Tổ hợp tải trọng 79 Kiểm tra sơ đồ tính: 80 Một số phần nâng cao 83 4.1.1 Tạo nhóm - Group 83 4.1.2 Các cách biến đổi đối tợng EDIT 83 4.1.3 Lựa chọn không lựa chọn đối tợng (Select Deselect) 88 4.1.4 Thay đổi số hiệu Change Lables 88 4.1.5 Ghép thêm kết cấu vào kết cấu có: 89 4.1.6 Tạo hệ toạ độ : Define Set coordinate System/Grid 89 4.1.7 .Một số ví dụ 90 4.1.8 Hớng dẫn 92 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình 4.1.9 Khai báo vùng cứng 98 4.1.10 Khai báo Output Station cho Frame 99 4.1.11 Ràng buộc chuyển vị ( Constraint ): 100 4.1.12 Hiệu ứng uốn dọc phần tử P-Delta : 100 4.1.13 Thanh chịu ứng suất trớc ( Prestress ) 102 4.1.14 Tải trọng nhiệt 103 4.1.15 Tải trọng phổ tải trọng theo thời gian 103 4.1.16 Liên kết mềm tính móng đàn hồi 104 4.1.16.1 Liên kết đàn hồi : 104 4.1.16.2 Phơng pháp xác định hệ số : 105 4.1.16.3 Mô hình tính toán loại móng mềm 106 4.2 Ví dụ: móng băng 106 Chơng kết cấu tấm, vỏ 110 khái niệm chung 110 1.1 Loại phần tử loại: 110 1.2 Hệ tọa độ địa phơng 111 1.3 Các thành phần nội lực vỏ 111 trình tự thiết sơ đồ tính cho kết cấu -vỏ 112 2.1 Thiết lập sơ đồ hình học 112 2.1.1 Tạo lập kết cấu ban đầu 112 2.1.1.1 Gọi kết cấu từ th viện mẫu: 112 2.1.1.2 Thiết lập sơ đồ qua hệ lới phụ trợ 112 2.1.2 Khai báo loại tiết diện 112 2.1.3 Vẽ phần tử shell 113 2.1.3.1 2.1.4 Chia phần tử 113 Khai báo tải trọng gán 115 2.1.4.1 Tải trọng phân bố diện tích 115 2.1.4.2 Tải trọng nhiệt 116 Phần mềm SAP2000 V10 2.1.4.3 2.1.5 TT áp lực ( Surface pressure) 116 Khai báo sàn tuyệt đối cứng 120 phân tích, tính toán 120 3.1 Kiểm tra mô hình kết cấu : 120 3.1.1 Kiểm tra sơ đồ hình học 120 3.1.2 Kiểm tra kích thớc tiết diện 121 3.1.3 Kiểm tra trờng hợp tải gán: 121 3.2 Lựa chọn sơ đồ tính : Analyse Set Analyse Option 122 3.3 Thực tính toán : Analyse Set Analysis Case to Run 122 Xem, xuất kết 122 Bài tập 123 5.1 Ví dụ Tính bể nớc tròn : 123 5.2 Tính bể nớc chữ nhật 123 Chơng Thiết kế 125 Giới thiệu 125 bớc thực thiết kế cấu kiện BTCT 126 2.1 .Chọn tiêu chuẩn thiết kế 126 2.2 Khai báo hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu 126 2.3 Chọn kiểu phần tử thiêt kế (Beam, Column) 127 2.4 Chọn tổ hợp thiết kế 128 2.4.1 Khai báo tổ hợp mặc định : 128 2.4.2 Khai báo trực tiếp tổ hợp thiết kế : Các bớc thực hiện: 129 2.5 Thiết kế tiết diện 129 In xem kết 129 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình Phân bố chơng trình dậy Chơng 1: Các khái niệm (6 tiết) Giới thiệu quy trình thiết kế tự động hóa thiết kế (3 tiết) Các khái niệm Sap nh nút, phần tử, tải trọng bớc để xây dựng toán Sap (3 tiết) Chơng 2: Kết cấu hệ (51 tiết) Hệlới Sap 2000 (3 tiết) Tạo sơ đồ hình học với kết cấu khung phẳng không gian (3 tiết lý thuyết + tiết tập) Tạo sơ đồ kết cấu vỏ dàn (3 tiết) Khai báo vật liệu, tiết diện với Frame (thanh có tiết diện không đổi, tiết diện thay đổi dạng General) (3 tiết) Khai báo loại tải trọng tác dụng lên Joints frame (3 tiết) Bài tập khai báo vật liệu, tiết diện tải trọng (6 tiết) Khai báo tiết diện, tải trọng tác dụng lên shell (3 tiết) Khai báo vùng cứng, sàn tuyệt đối cứng, thay đổi nhãn phần tử (3 tiết) Chạy chơng trình, xem kết xuất kết sang phần mềm khác (3 tiết) 10 Bài tập khung không gian (6 tiết) 11 Bài Kiểm tra điều kiện (3 tiết) 12 Bài tập dàn không gian dàn phẳng (3 tiết) 13 Bài toán móng băng (3 tiết) Phần mềm SAP2000 V10 14 Bài toán móng băng giao (3 tiết) Chơng 3: Kết cấu vỏ (12 tiết) Hệ trục tọa độ, hệ tọa độ địa phơng phần tử shell (3 tiết) Nội lực ứng suất phần tử vỏ (3 tiết) Bài tập áp lực đất, nớc lên tờng chắn (3 tiết) Bài tập bể nớc (3 tiết) Bài kiểm tra điều kiện (3 tiết) Chơng 4: Bài toán thiết kế (6 tiết) Các tiêu chuẩn thiết kế quy đổi cờng độ Sap (3 tiết) Quy trình làm toán thiết kế, kiểm tra Sap (3 tiết) ứng dụng Tin học Thiết kế công trình Chơng Khái niệm Sơ đồ kết cấu - Sơ đồ tính 1.1 Công trình sơ đồ tính Những năm trở lại đây, việc ứng dụng công nghệ thông tin ngành phát triển mạnh mẽ đặc biệt ngành xây dựng Các phần mềm sử dụng phát triển theo hai hớng Hớng thứ mô hình hoá gần kết cấu thực với phơng pháp tính gần để tính toán nội lực, chuyển vị, dao động, phản lực phục vụ cho công tác thiết kế Hớng thứ hai xây dựng toán giống sơ đồ thực từ việc mô hình vật liệu bê tông, vật liệu thép đến việc liên kết loại vật liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu Sap2000 phần mềm theo hớng thứ Với phần mềm Sap2000 tính toán công trình từ phơng án kiến trúc, phải đa giải pháp kết cấu cho công trình, từ giải pháp kết cấu xây dựng sơ đồ tính cho công trình Sơ đồ tính công trình hình ảnh đơn giản hoá mà đảm bảo phản ánh sát với làm việc thực tế công trình Bởi vậy, sơ đồ tính ngời ta lợc bỏ yếu tố không xét đến yếu tố chủ yếu định khả làm việc công trình ngời tính phải biết lựa chọn sơ đồ tính Khi lựa chọn sơ đồ tính, yếu tố cần quan tâm làm sở cho trình chuyển đổi từ công trình thực sang sơ đồ tính : Cấu tạo kết cấu tầm quan trọng Khả tính toán chơng trình hay phơng pháp tính sử dụng Tải trọng tính chất tải trọng Sơ đồ phản ánh đợc làm việc xác công trình hay cha Có thể sử dụng số giả thiết chấp nhận đợc để đơn giản sơ đồ Các bớc cần thiết biến đổi từ công trình thực sơ đồ tính: Từ phơng án kiến trúc đa giải pháp kết cấu cho công trình (có điều chỉnh kiến trúc không hợp lý) Từ giải pháp kết cấu có lựa chọn sơ đồ tính (ví dụ khung phẳng hay khung không gian) Phần mềm SAP2000 V10 Thay cấu kiện kết cấu thành phần tử nối với qua nút Tuỳ thuộc vào loại kết cấu mà phần tử biểu diễn qua đờng trục ( với kết cấu hệ ) biểu diễn mặt trung gian ( kết cấu tấm, vỏ ) Thay tiết diện số đại lợng đặc trung nh diện tích (A), mômen quán tính ( I ) giá trị A, I tơng đơng Thay thiết bị tựa liên kết tựa lý tởng (không ma sát) gọi gối (gối cứng, gối đàn hồi) Đa tải trọng tác dụng bề mặt cấu kiện nút, trục mặt trung gian Bỏ qua số yếu tố giữ vai trò thứ yếu (không cần thiết ) để đơn giản cho trình đa sơ đồ tính Ví dụ : Hình 1.1 Sơ đồ công trình Hình 1.2 Sơ đồ tính 1.2 Phân loại công trình Công trình đợc phân loại dựa theo tính chất làm việc kết cấu : Kết cấu phẳng : tất cấu kiện công trình nằm mặt phẳng tải trọng tác dụng mặt phẳng công trình thuộc loại hệ phẳng Mặt khác với số công trình không gian nhng làm việc công trình chủ yếu phẳng, lúc này, dựa theo tính chất làm việc công trình để coi hệ phẳng Hệ khung phẳng dễ tính, dễ kiểm tra kiểm soát kết Kết cấu không gian : cấu kiện công trình không nằm mặt phẳng tải trọng tác dụng mặt phẳng hệ đợc gọi hệ không gian Công trình phân loại theo hình dạng phân thành : dầm, dàn, khung, vòm, vỏ, tấm, bản, khối kết cấu hỗn hợp ( kết cấu phẳng không gian) 10 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình thnh phần sơ đồ kết cấu 2.1 Nút ( joint ) Phần mềm Sap2000 nh phần mềm phân tích kết cấu khác quan điểm kết cấu đợc tạo nhiều vật thể nối với qua nút để chịu tải trọng Nói chung, nút phải đợc đặt vị trí giao điểm phần tử Ngoài ra, nút đặt thêm bên phần tử vị trí mà ngời dùng cần biết thêm thông số nội lực, chuyển vị 2.1.1 Vị trí nút : Tại điểm liên kết phần tử Tại vị trí thay đổi đặc trng vật liệu, đặc trng hình học ( không bắt buộc ) Tại điểm cần xác định chuyển vị điểm có chuyển vị cỡng Tại điểm xác định điều kiện biên Tại vị trí có tải trọng tập trung (trừ tải tập trung Frame) Tại nơi có đặt khối lợng tập trung 2.1.2 Khai báo nút : Trong Sap2000, nút đợc tạo tự động vẽ phần tử, số hiệu nút đợc Sap tự động gán theo quy tắc phần tử hữu hạn Bên cạnh ngời dùng thêm nút vị trí phần tử Hệ toạ độ riêng nút 1(đỏ), 2(trắng), 3(xanh) mặc định lấy theo phơng hệ tọa độ tổng thể X,Y,Z Tuy nhiên Sap cho ta phép xoay hệ tọa độ số trờng hợp cần thiết Ví dụ trờng hợp khai báo liên kết đặc biệt nh dới Hình 1.3 Hệ toạ độ nút đ xoay Hình 1.4 Hệ toạ độ nút hệ tổng thể Phần mềm SAP2000 V10 117 phảI định nghĩa pattern Theo pattern giá trị nút P1, P2, P3, P4 Trình tự làm nh sau: Chọn nút Menu assign/ joint pattern Chọn tên listbox pattern name Trong ô Value = Ax + By + Cz+D: nhập giá trị A,B,C,D Value giá trị nút tơng ứng với P1, P2, P3, P4 phụ thuộc tọa độ x,y,z Vì A,B,C,D đợc xác định từ hệ phơng trình sau P1 = A ì X1 + B ì Y1 + C ì Z1 + D P2 = A ì X + B ì Y2 + C ì Z + D P2 = A ì X + B ì Y3 + C ì Z3 + D P3 = A ì X + B ì Y4 + C ì Z + D Các lựa chọn khác + Use all values: sử dụng tất giá trị + Zero negative values: giá trị âm đợc gán không + Zero positive values: giá trị dơng đợc gán không Ví dụ1: Một tờng cao 6m, rộng 6m, ngàm đất nh hình vẽ Yêu cầu: khai báo áp lực thủy tĩnh tác dụng nh hình vẽ hệ số vợt tải 1.2 Hớng dẫn Bớc 1: Tạo sơ đồ hình học : Sử dụng tờng mẫu chơng trình (FileNew Model Flat slab) Bớc 2: Định nghĩa tên pattern: Menu Define/ joint pattern Gõ tên THUYTINH vào ô pattern Bấm Add new pattern name 118 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình Bm Add joint pattern OK Buớc 3: Định nghĩa gán joint pattern Chọn tất nút tờng (joint pattern đợc gán cho nút cho phần tử shell, bạn phải chắn nút đợc chọn) Menu assignjoint patternpattern data Trong pattern name: chọn THUYTINH Trong ô Value = Ax + By + Cz + D + Giá trị không phụ thuộc tọa độ X, Y nên A=B=0 + Tại Z = 0; Value = Cz + D = D = + Tại Z = 5;Value = Cz + D = 5C + = =>C = -1 Chọn Zero negative values Hộp thoại pattern Data Sau thực bớc gán pattern cho nút, nút xuất giá trị Các giá trị giá trị lực Lúc phần tử cha đợc gán tải trọng Chú ý: bớc ta chọn nút có tọa độ z từ đến thay chọn tất nút chọn use all values ta đợc joint pattern Bớc 4: Gán tải trọng Chọn phần tử shell AssignArea loads surface pressure Chọn TH TT ô Load Case Name Chọn đơn vị Units Phần mềm SAP2000 V10 119 Chọn By joint pattern Trong pattern chọn pattern định nghĩa bớc THUYTINH Trong ô multiplier nhập hệ số vợt tảI 1.2 Chọn mặt tác dụng Face OK Sau nhập tải trọng, giá trị lực đợc biểu diễn nh hình vẽ Nếu chọn use all value Biểu đồ áp lực TT Nếu chọn Zero negative values Sơ đồ biến dạng dới áp lực TT 120 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình 2.1.5 Khai báo sàn tuyệt đối cứng Đối với khung, làm việc theo sơ đồ không gian: Dới tác dụng tải trọng ngang, độ cứng mặt phẳng hệ lớn, biến dạng nhỏ Đối với kết cấu nhà cao tầng, có mô hình sàn tuyệt đối cứng ( Diaphragm ) Theo mô hình này, chuyển vị thẳng mặt phẳng sàn chuyển vị xoay nút mặt phẳng nhau, thành phần khác khác Để cho kết cấu làm việc giảm bớt phơng trình tính toán, nên khai báo ràng buộc qua Constraint Cách khai báo : + Chọn nút mặt phẳng Chỉ đợc khai báo constraint cho mặt phẳng (không đợc chọn nút mặt phẳng khác khai báo hai lần .) gây lỗi Trong trờng hợp chọn Null làm lại + Vào Joint Constraint Add Diaphragm + Chọn phơng pháp tuyến mặt phẳng (thờng Z) Chú ý : + Mỗi Diaphragm với mặt phẳng) + có hệ trục toạ độ riêng 1,2,3 (trong trục vuông góc Có thể loại bỏ số nút tập chọn Remove phân tích, tính toán Quá trình phân tích cần thực số bớc sau: Kiểm tra mô hình kết cấu Lựa chọn sơ đồ tính Khai báo tham số tính toán lựa chọn phơng án xuất kết (có thể kết hợp bớc phân tích phần xuất kết quả) Tính toán Phân tích 3.1 Kiểm tra mô hình kết cấu : Đây bớc không bắt buộc nhng nên làm Trong phần bao gồm : 3.1.1 Kiểm tra sơ đồ hình học Đa kết cấu mặt phẳng XZ,XY,YZ, dùng chuột phải nhấn vào số phần tử kết cấu để kiểm tra kích thớc tầng, nhịp, số vị trí đặc biệt, nơi giao phần tử, nơi xuất nút Phần mềm SAP2000 V10 121 3.1.2 Kiểm tra kích thớc tiết diện Trong phần ý : Kiểm tra kích thớc tiết diện: Define Area SectionModify/Show Property Kiểm tra gán tiết diện cha: View Set Display Option Area Section Những phần tử cha gán có tên tiết diện mặc định SAP ASEC1 SEC1 Kiểm tra sơ đồ không gian, dạng khối: (View Set Display Option Extrude view để tránh lỗi đa vào kích thớc không hợp lý) 3.1.3 Kiểm tra trờng hợp tải đ gán: Display Show Load Assign Chọn Loại đối tợng (Area, Shell ) Sap cho phép thể tải trọng gán cho sàn theo giá trị (Uniform Load value) giá trị theo bảng màu (Uniform Load Contour) Ngoài bớc kiểm tra trên, ngời dùng kiểm tra thêm thông số vật liệu, hệ số tổ hợp, liên kết 122 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình 3.2 Lựa chọn sơ đồ tính : Analyse Set Analyse Option Tơng tự nh Frame trình bày chơng 3.3 Thực tính toán : Analyse Set Analysis Case to Run Để thực tính toán (phân tích kết cấu) vào Analyse Set Analysis Case to Runs để lựa chọn trờng hợp (đã khai báo) cần tính để trạng thái Run Action sau nhấn Run now Chơng trình SAP2000 phân tích tĩnh phân tích động sơ đồ kết cấu, cho toán tuyến tính phi tuyến (tham khảo thêm phần chơng 2,3) Xem, xuất kết Kết SAP2000 xem trực tiếp hình, in giấy dới dạng đồ hoạ (các biểu đồ, hình vẽ), tệp liệu, bảng chứa liệu theo dạng Text xuất file có dạng dựa cấu trúc sở liệu (Data base) Excel, Access, Word Đối với phần tử Shell tơng tự nh phần tử Frame trình bày chơng Phần mềm SAP2000 V10 123 Bi tập 5.1 Ví dụ Tính bể nớc tròn : Dạng hình học : Cho bể hình trụ đờng kính 2m, cao 2m, Vật liêu bê tông mác 250 Thành bể dày 0.15 đáy bể dày 0.2m Diện tích S= 0.174 m2 ; S1 = 0.0696 ; S2 =0.0522 ; S3 = 0.0358 ; S4 = 0.0174m2 Hệ số Ks = 60 000 KN/m3 Hệ chịu áp lực nớc nh hình vẽ, hệ số vợt tải 1,2 2m 1.2 m 1.44 5.2 Tính bể nớc chữ nhật Dạng hình học : Bể có kích thớc chiều 3m, cao m Vật liệu : bê tông E=2.6E6 T/m2 , hệ số poisson 0.2 , W= 2.5 T/ m3 Chiều dày : thành bể 0.1 m; đáy bể 0.15m ; có kể đến trọng lợng thân Tải trọng : chịu áp lực thuỷ tĩnh , hệ số 1.2 124 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình 3m K2 K2 K2 K2 K2 K2 K1 K2 y K2 K2 x K K2 K2 K2 K2 K1 K2 K2 K2 K2 K2 2m K2 3m K1 K1 Tính chuyển vị nội lực bể không chứa nớc nớc cao 1.5m với sơ đồ: bể liên kết khớp bốn góc bể đặt đàn hồi Hệ số Ks = 60 000 KN/m3 Phần mềm SAP2000 V10 Chơng 125 Thiết kế Giới thiệu SAP2000 có môdul hoàn chỉnh cho thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép (BTCT) kết cấu thép Ch ơng trình cho phép ngời dùng lựa chọn để khởi tạo, biến đổi, phân tích thiết kế sơ đồ kết cấu giao diện Trong chơng trình có nhiều th viện, tiêu chuẩn thiết kế, cho phép thiết kế tự động kiểm tra phần tử BTCT Các tiêu chuẩn có sẵn SAP2000 : T/C Mỹ ACI 1995, Canada CSA 1984 , British BSI 1985 European CEN 1992 Việc thiết kế dựa tập hợp tổ hợp tải trọng ngời dùng khai báo Tuy nhiên, chơng trình tự cung cấp tổ hợp mặc định cho tiêu chuẩn thiết kế Trong thiết kế cột, chơng trình tính toán cốt dọc, cốt đai yêu cầu Tuy nhiên, ngời dùng khai báo cốt thép dọc, trờng hợp thông báo giá trị " capacity ratio " cột Hệ số cho biết số điều kiện ứng suất liên quan đến khả cột Mỗi phần tử dầm, chơng trình thiết kế chịu uốn cắt tiết diện ngời dùng khai báo dọc theo chiều dài dầm Trong phần mềm SAP2000 số phần mềm tính toán kết cấu quốc tế, ngời sử dụng dùng tiêu chuẩn có sẵn chơng trình để xây dựng mô hình tính toán nội lực dùng kết để thiết kế cấu kiện mô đun thiết kế phần mềm Trong trờng hợp, tính toán phân tích kết cấu tiêu chuẩn khác (cha cài đặt chơng trình) ngời dùng ứng dụng phần mềm để thiết kế Quá trình thiết kế cấu kiện bê tông thép SAP2000 thờng phải thực giai đoạn sau: Giai đoạn : Khai báo số liệu liên quan đến thiết kế trình nhập liệu cho mô hình: + Khai báo hệ số thiết vật liệu : ví dụ cờng độ chịu kéo, nén bê tông, cốt thép + Chọn kiểu phần tử thiết kế : dầm, cột, hình dạng tiết diện + Chọn tổ hợp thiết kế : tổ hợp mặc định, tổ hợp khai báo 126 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình + Chọn loại thiết kế : bê tông, thép + Chọn tiêu chuẩn thiết kế : Mỹ , Canada, Europe + Chọn kiểu phân tích : toán kiểm tra, toán thiết kế Giai đoạn : Phân tích tính toán nội lực (Run) Giai đoạn : Thiết kế cấu kiện : chạy mô đun thiết kế Giai đoạn : Xem, kiểm tra kết thiết kế Trong chơng này, thời gian hạn chế, trình bày chi tiết thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép Thiết kế thép, bao gồm bớc nh thiết kế bê tông, bạn đọc tham khảo thêm tài liệu tiếng Anh SAP2000 bớc thực thiết kế cấu kiện BTCT Công việc để thiết kế lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế liên quan đến thông số vật liệu bê tông cốt thép Với tiêu chuẩn khác mẫu thí nghiệm bê tông khác nên có trờng hợp phải quy đổi cờng độ 2.1 .Chọn tiêu chuẩn thiết kế Để chọn tiêu chuẩn thiết kế thao tác : OptionPreferenceConcrete: Ngời dùng chọn tiêu chuẩn ô (Concrete) Design Code Trong hộp thoại để giá trị mặc định khai báo chúng với thông số: + Strength Reduction factors : hệ số giảm độ bền cho uốn, nén, kéo, cắt + Interaction Diagram Parameters: tham số liên quan đến biểu đồ tơng tác: Curve, Point/Curve: Lựa chọn số đờng cong điểm kiểm tra đờng cong + Response Spectrum : thiết kế cho trờng hợp nhiều giá trị phổ 2.2 Khai báo hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu Phần mềm SAP2000 V10 127 Sau lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế phần Design Property Data xuất tiêu chuẩn tơng ứng bên cạnh Với tiêu chuẩn khác tham số nhập vào khác Trong : + fy :cờng độ chịu kéo thép, tính theo giới hạn chảy Ví dụ AII có Ratt=2800 kg/cm2, nhng fy=3000 kg/cm2 + fc : cờng độ chịu nén bê tông Lấy theo giá trị cờng độ tiêu chuẩn ( ví dụ bt mác 200 lấy fc=200 kg/cm2 ) + fys : cờng độ chịu cắt cốt thép tính theo giới hạn chảy.Ví dụ: AI fys= 2100 + fcs : cờng độ chịu cắt bê tông 2.3 Chọn kiểu phần tử thiêt kế (Beam, Column) Khi khai báo tiết diện sơ đồ kết cấu, tiết diện tham gia phần thiết kế cấu kiện bê tông việc khai báo kích thớc tiết diện, phải khai báo thêm loại cấu kiện liệu cho phần cốt thép qua thao tác sau: DefineFrame/Cable Section Reiforcement: Chọn loại phần tử thiết kế cho dầm (Beam) hay cột ( Column ) Chú ý : vật liệu kiểu CONC chọn đuợc tiết diện Chữ nhật, Tròn cho cột Chữ nhật, chữ T cho dầm Các thông số cho loại nh sau: Beam: + Top =a' ( chiều dày lớp bảo vệ phía ) + Bottom =a ( chiều dày lớp bảo vệ phía dới ) + Reinforcement Overrides for Ductile Beams : chiều dài đoạn cốt thép dọc chồng lên Column: Rectangular: + Cover to rebar Center =a ( chiều dày lớp bảo vệ tính đến tâm cốt thép) 128 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình + Number bar in dir 3: Số lớp cốt thép tính theo phơng trục tiết diện + Number bar in dir 2: Số lớp cốt thép tính theo phơng trục tiết diện + Bar size : chọn diện tích thép + Check/Design : Chọn hai kiểu Design or Area of one bar: Reiforcement to be Designed: toán thiết kế Reiforcement to be checked : toán kiểm tra Circle: + Cover to Rebar Center =a ( chiều dày lớp bảo vệ ) + Number bar : số bố trí tiết diện tròn + Check/Design : Chọn hai kiểu Design or Area of one bar: Reiforcement to be Designed: toán thiết kế Reiforcement to be checked : toán kiểm tra 2.4 Chọn tổ hợp thiết kế Trong SAP2000, không khai báo trực tiếp tổ hợp dùng cho thiết kế, chơng trình cho phép ngời dùng chọn số tổ hợp mặc định Ngoài chơng trình cho phép ngời dùng đa vào tổ hợp mong muốn 2.4.1 Khai báo tổ hợp mặc định : Define Add defauft Combo Design Chọn Concrete chơng trình SAP tổ hợp mặc định Ví dụ với toán khai báo trờng hợp tải trọng ( Load case ), SAP2000 tự đa 12 tổ hợp mặc định, tổ hợp có tham gia hệ số tổ hợp cho trờng hợp tải khác nhau, phụ thuộc vào vật liệu tiêu chuẩn thiết kế Phần mềm SAP2000 V10 129 2.4.2 Khai báo trực tiếp tổ hợp thiết kế : Các bớc thực hiện: Menu Define Load combination: khai báo tổ hợp dùng cho thiết kế bê tông (Concrete design) nh tổ hợp nội lực thông thờng Ví dụ khai báo cho Comb1, Comb2 Vào Design Select Design Combo : chọn số tổ hợp (mặc định) tổ hợp khai báo dùng cho trình thiết kế Choose Cobos, nhấn Add để chuyển vào hộp Design Combos 2.5 Thiết kế tiết diện Sau khai báo bớc trên, để chơng trình thực toán kiểm tra hay thiết kế, thao tác : + Thực tính toán để tính nội lực (Run) + Bắt đầu thiết kế : DesignConcrete Frame Design Start Design/ Check of Structure + Bài toán thiết kế nhiều toán kiểm tra In v xem kết Sau thực bớc Design/ Check of Streucture, SAP2000 kết nh hình vẽ Dầm cho kết ba tiết diện hai đầm dầm dầm Tơng đơng với vị trí có mô men âm lớn vị trí có mô men dơng lớn Cột cho kết 130 ứng dụng Tin học Thiết kế công trình Dầm dùng kết mômen uốn theo M33 Cắt (V22) để tính Cột đợc tính cho toán kéo nén lệch tâm xiên Để xem kết SAP thiết kế, tùy phiên truy nhập vị trí lệnh cấu trúc hộp thoại khác Nói chung, ngời dùng sử dụng cách : Vào menu Design Concrete Frame Designn Display Design Infor Ngời dùng chọn Design Input để xem liệu nhập vào cho thiết kế chọn Design Ouput để xem loại kết thiết kế Mỗi lựa chọn đa sau nhấn OK, hình đồ họa giá trị tơng ứng với loại vừa chọn Muốn xem thông tin chi tiết cho phần tử, chọn phần tử nhấn chuột phải, chơng trình mở hộp thoại Concrete Design Information + Frame ID : Tên phần tử + Design Code: Tiêu chuẩn thiết kế + Anlysis Section: Tên tiết diện dùng để phân tích + Design Section: Tên tiết diện dùng thiết kế + Combo ID : Tên tổ hợp dùng cho thiết kế + Station Loc : Vị trí mặt cắt tính toán + Top Steel: Cốt thép lớp + Bottom Steel: Cốt thép lớp dới + Shear Steel: Cốt thép chịu cắt + Để hiển thị chi tiết thông tin cấu kiện vừa chọn, mục Display Detail for Selected Item chọn Summary để xem thông tin tóm tắt, Flex Details: Xem chi tiết độ võng, Shear Details: Xem chi tiết tính toán chịu cắt Phần mềm SAP2000 V10 131 + Các giá trị liên quan đến tiết diện tham số thiết kế vật liệu : L, B, E, Fy, fc + Các giá trị lực dùng cho thiết kế : PU, M2,M3 diện tích thép tơng ứng(Rebar area) Các kết thiết kế truy nhập từ cấu trúc bảng Ngời dùng cần xem thông tin vào: + DisplayShow Table Design Data Concrete FrameOK hộp thoại nh hình vẽ + Chọn tiết diện dầm hay cột để hiển thị [...]... lực : có hớng vuông góc với một trong các mặt của PT (surface Presure), TT mô tả qua một hàm theo các điểm nút (Joint Pattern), thờng dùng khai báo cho áp lực nớc hoặc tờng chắn hay các tải trọng phân bố 3 chiều trong không gian Nội lực : + Với loại phần tử Area ngoài kết quả nội lực tại các điểm nút của phần tử, chơng trình còn cho kết quả ứng su t tại các nút (theo các phơng của hệ tọa độ riêng... khối lợng tập trung (Mass) Khai báo các mẫu tải trọng (Joints Pattern) Trong các phần mềm tính kết cấu và SAP2000, một số kết quả chỉ xuất tại các nút nh: Các giá trị chuyển vị Các giá trị phản lực của gối cứng và gối đàn hồi Các lực liên kết (Forces) Các dạng dao động 2.2 Phần tử Phần mềm Sap2000 cung cấp cho ngời dùng các loại phần tử sau đây: 2.2.1 Phần tử thanh ( Frame, Cable, Tendor, Brace... theo phơng chính) + Kết quả nội lực bao gồm các lực dọc màng theo các trục ký hiệu F11,F12 và mô men uốn kí hiệu M11,M12 tại các điểm nút của phần tử + Kết quả ứng su t cho tại các nút của thớ trên, thớ dới của phần tử Phần mềm SAP2000 V10 15 2.2.3 Phần tử khối 3D (Solid ) Phần tử khối 3D mô tả qua 9 nút, dùng cho các kết cấu khối chịu tải trọng 3 chiều nh kết cấu đê, đập, móng Trong giáo trình... phơng pháp phần tử hữu hạn, tại các vùng cần quan tâm trong kết cấu cần chú ý lới chia phần tử phải đủ nhỏ để đạt độ chính xác về sự phân bố ứng su t và sự biến thiên của chuyển vị 2.3 Liên kết 2.3.1 Liên kết cứng (Restraints) - tuyệt đối cứng Liên kết cứng trong SAP2000 có các loại : + Fixed (ngàm) : 6 thành phần chuyển vị UX,UY,UZ ,RX, RY, RZ có giá trị bằng 0; + Hinge (Gối cố định ) : 2-3 thành phần... thời điểm chỉ một hệ tọa độ đợc hiện trên các cửa sổ (cùng các tham số và các đối tợng tơng ứng) .Từ SAP2000 V_8 cửa sổ của các hệ tọa độ (hình 1.13 ) hiện ở góc dới bên phải màn hình, nhấn vào đó để chuyển các HTĐ Có thể sao chép các hệ tọa độ và biến đổi chúng trong quá trình tạo mới 4 Đơn vị : Với SAP2000, cho phép ngời dùng sử dụng nhiều hệ đơn vị khác nhau và Sap tự quy đổi các số liệu từ đơn vị... Tin học trong Thiết kế công trình 5.3 Xem kết quả Trên đồ hoạ Trên tệp văn bản Xuất kế quả ra AutoCAD và các cơ sở dữ liệu khác Phần mềm SAP2000 V10 Chơng 2 21 Kết cấu thanh 1 Tạo lập mô hình kết cấu 1.1 Từ th viện mẫu hoặc từ hệ lới 1.1.1 Từ th viện mẫu Trong SAP2000 có một hệ thống th viện mẫu phong phú tạo sẵn một số loại kết cấu Để vào th viện mẫu : File New Modal trên màn hình sẽ hiện hộp thoại... chuyển vị theo phơng vuông góc với mặt phẳng + Shell : PT vỏ 3 chiều có thể chịu cả kéo ( nén ) và (hoặc) uốn Nhóm PT Plane (khối phẳng Asolid) : + Phần tử biến dạng phẳng Plane Strain + Phần tử ứng su t phẳng Plane Stress + Phần tử đối xứng trục (Axisymetric Solid) Hệ toạ độ riêng của PT Area qui ớc : trục 1(đỏ), trục 2( trắng), trục 3(xanh) ; trong đó trục 1 & 2 nằm trong mặt phẳng phần tử, trục...Phần mềm SAP2000 V10 11 Khi khai báo một số thành phần của kết cấu nh các điểm liên kết, bậc tự do, lực tập trung, khối lợng tập trung thờng sử dụng hệ tọa độ riêng của nút 2.1.3 Bậc tự do của nút Kết cấu bị biến... riêng PT có 3 trục : Trục 1 (đỏ ) nằm dọc theo trục thanh, chiều đi từ i đến j, trục 2 (trắng),trục 3 (xanh) hợp với trục1 theo qui tắc bàn tay phải 2 1 3 Hình 1.5 Hệ tọa độ riêng phần tử thanh Trong SAP2000 khi vẽ các phần tử trực giao, nên theo trật tự từ dới lên trên, từ trái sang phải Trong những trờng hợp với phần tử xiên và ngời dùng muốn khai báo hệ tọa độ riêng không theo mặc định trên, có... quay trục 2&3 quanh trục 1 tạo ra hệ tọa độ mới so với hệ mặc định Góc là dơng khi quay ngợc chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ chiều dơng trục 1 Các thanh coi là thẳng đứng nếu góc nghiêng với trục Z