giáo trình sap2000V15

giáo trình SAPV15, Chương 5: Ứng dụng phần mềm SAP2000 giải bài toán kết cấu công trình: Dầm liên tục. Móng băng có sườn. Khung phẳng 2D. Khung không gian. Dàn mái Khung thép nhà công nghiệp (khung Zamill)

Chương ỨNG DỤNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 5.1 Dầm liên tục 5.1.1 Dầm nhịp Đề bài: Chiều dài nhịp 6m chịu tải trọng phân bố q=1 T/m đặt tên TT (tĩnh tải) Dùng vật liệu bêtông cấp độ bền B20 có modul đàn hồi E = 2,7E6 T/m2 Hệ số Poisson   0,2 Tiết diện bxh=(20x30)cm 300 q=1T/m 5000 200 Bài giải Bước 1: Chọn hệ thống đơn vị - Chọn đơn vị tính là: Tonf, m, C trạng thái phía dưới, góc phải hình: Bước 2: Tạo mô hình kết cấu - Dùng kết cấu mẫu có sẵn: + File / New model from Template: Hộp thoại New model xuất + Từ Template, chọn mẫu: 95 + Khai báo thông số: Number of Spans: Span length: Click OK đóng hộp thoại Beam, hình xuất hai cửa sổ làm việc, người sử dụng nên đóng cửa sổ phía bên trái hình (3D-View) để thuận lợi cho việc thao tác Ta được: Bước 3: Định nghĩa đặc trưng vật liệu - Define/ Materials - Add New Material… - Quick Material Definition/ Concrete - Khai báo thông số đặc trưng vật liệu Ở đây: + Đối với toán tĩnh nên cho: Mass per Unit Volume = 96 + Không xét trọng lượng thân: Weight per Unit Volume = 2,5 + Modul đàn hồi vật liệu: Moduls of Elasficity = 2,7E6 + Hệ số Poisson: Poisson's ratio = 0,2 + Hệ số giãn nở nhiệt: Coeff of thermal expansion = - Click OK - OK Bước 4: Định nghĩa đặc trưng hình học - Define / Frame Sections Properties - Frame Sections - Add New Propety - Chọn Rectangular – Trong Material chọn BT 97 - Dementions: khai báo thông số sau : + Depth (t3): 0,3; Width (t2): 0,2 - Chọn Concrete - Reinforcement + Chọn Beam + Khoảng cách trọng tâm cốt thép đến: Top (đỉnh): 0,06 (6cm); Bottom (đáy): 0,06 (6cm) - Click OK lần để đóng hộp thoại Bước 5: Gán đặc trưng vật liệu, mặt cắt cho phần tử - Chọn phần tử dầm cần gán đặc trưng vật liệu cách Click vào phần tử (phần tử chọn chuyển từ đường nét liên tục sang đường nét không liên tục) - Assign/ Frame / Frame Sections – Click chọn Dam0203 - Click OK, ta được: 98 Bước 6: Định nghĩa loại tải trọng - Define/ Load Pattens - Sửa DEAD thành TT (tĩnh tải) - Sửa Seft Weight Multiplier = - Click Add New Load Patten - Click OK Bước 7: Gán tải trọng cho kết cấu - Click vào phần tử Dam0203: - Assign/ Frame Loads – Distributed… hoặc: + Gravity (gia tốc trọng trường) + Point and Uniform (tải tập trung phân bố lên phần tử) + Distributed (tải phân bố không đều: hình thang hay tam giác) + Temperature (tải nhiệt độ) + Prestress (ứng suất trước) Ở ta chọn: Distributed - Khai báo tên giá trị: 99 + Load Case Name: TT + Direction: Gravity + Load: - Click OK đóng hộp thoại, ta được: Bước 8: Chia nhỏ phần tử - Bài không cần Bước 9: Chọn bậc tự - Từ Menu Analyze/ Set Analyze Options/ Chọn XZ Plane/ OK GIẢI BÀI TOÁN Phân tích nội lực: - Analyze/ Run (F5) - Màn hình hỏi File Name (tên tập tin toán) - Ta đặt tên toán: Dam1nhip - Chọn vị trí lưu tập tin - Save - Máy tự động giải - Khi kết thúc lên ANALYSIS COMPLETE - Click OK XEM KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Dạng kết cấu sau biến dạng 100 - Display/ Show Deformed Shape Xem nội lực phần tử: - Display/ Show Element Forces/ Stresses - Muốn xem nội lực phần tử tải trọng gây ra: ta chọn tải trọng đó, sau chọn loại nội lực muốn xem Ví dụ: - Biểu đồ mô men tĩnh tải: + Chọn: TT Load case + Chọn: Moment 3-3 - Biểu đồ lực cắt tĩnh tải: + Chọn: TT Load case + Chọn: Shear 2-2 - Muốn xem phản lực nút: 101 Lưu kết thành file - Click vào Menu Display/ Show Table… - Chọn Joint Ontput/ Reactions/Table - Chọn Element Output/Table - Click chọn Select Load Cases/ Chọn TT - Hộp thoại Element Forces - Frames xuất hiện: 102 - Click vào File/Export SAP2000 MS Excel… - Ta được: Kết nội lực TABLE: Element Forces - Frames Frame Text 1 1 1 1 1 Station m 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 OutputCase Text TT TT TT TT TT TT TT TT TT TT TT CaseType Text LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic LinStatic V2 Tonf -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 8.88E-16 0.5 1.5 2.5 M3 Tonf-m 1.125 2.625 3.125 2.625 1.125 -4.22E-15 FrameElem Text 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan 1-Jan ElemStation m 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.1.2 Dầm ba nhịp Đề bài: Tĩnh tải G = 2T/m (Chưa tính đến trọng lượng thân dầm); Hoạt tải P = 0,52T/m Chiều dài nhịp thể hình vẽ - Dùng vật liệu bêtông cấp độ bền B20 có modul đàn hồi E = 2,7E6 T/m2 - Hệ số Poisson   0,2 - Kích thước tiết diện dầm bxh = (20x30)cm 2 5000 3 4000 5000 Sơ đồ hình học G=2T/m 5000 4000 TT (Tĩnh tải) 103 5000 P=0,52T/m 5000 P=0,52T/m 4000 5000 HT1 (Hoạt tải 1) P=0,52T/m 5000 4000 5000 HT2 (Hoạt tải 2) P=0,52T/m 5000 4000 5000 HT3 (Hoạt tải 3) P=0,52T/m 5000 4000 5000 HT4 (Hoạt tải 4) - Các cấu trúc tổ hợp: + TH1=1TT+1HT1 + TH2=1TT+1HT2 + TH3=1TT+1HT3 + TH4=1TT+1HT4 + TH5=1TT+0,9HT1+0,9HT2 - Biểu đồ bao nội lực: TOHOP=1TH1+1TH2+1TH3+1TH4+1TH5 Yêu cầu tính toán nội lực kết cấu Bài giải: Phương pháp nhập thông số đầu vào giống toán dầm nhịp; cần lưu ý bước tổ hợp tải trọng Bước 1: Chọn hệ thống đơn vị - Chọn đơn vị tính là: Tonf, m, C trạng thái phía dưới, góc phải hình Bước 2: Tạo mô hình kết cấu - Dùng kết cấu mẫu có sẵn: + File/ New model from Template + Hộp thoại New model xuất + Từ Template, chọn mẫu 104 - Khai báo giá trị sau: + Tại dòng Section Name: I1840 + Top flage thickness (tf): 0.008 + Materil: Thep + Web thickness (tw): 0.006 + Outside height (t3): 0.4 + Bottom flange width (t2b): 0.18 + Top flage width (t2): 0.18 + Bottom flange thickness (tfb):0.008 - Click OK đóng hộp thoại I/Wide Flange Section - Tiếp tục Click chọn Add New Property… - Khai báo giá trị sau: + Tại dòng Section Name: I1820 + Top flage thickness (tf): 0.008 + Materil: Thep + Web thickness (tw): 0.006 + Outside height (t3): 0.2 + Bottom flange width (t2b): 0.18 + Top flage width (t2): 0.18 + Bottom flange thickness (tfb):0.008 - Click OK đóng hộp thoại I/Wide Flange Section 269 * Khai báo tiết diện thay đổi: - Click chọn Add New Property… - Tại dòng Frame Section Property Type: Other - Click chọn Nonprismatic - Hộp thoại Nonprismatic Section Definetion xuất 270 - Khai báo giá trị Cot hình - Click Add – OK để đóng hộp thoại Nonprismatic Section Definetion - Tiếp tục Click chọn Add New Property… - Khai báo giá trị XaNgang hình - Click Add – OK lần để đóng hộp thoại Nonprismatic Section Definetion Bước Gán đặc trưng hình học - Click chọn phần tử Cột - Click vào Menu Assign – Frame – Frame Sections… 271 - Hộp thoại Frame Properties xuất - Click chọn tên mặt cắt cần gán: Cot - Click OK để đóng hộp thoại Frame Properties - Click chọn phần tử xà ngang - Click chọn tên mặt cắt cần gán: XaNgang - Click OK để đóng hộp thoại Frame Properties * Sau gán xong đặc trưng hình học ta thấy xà ngang cột bên phải tiết diện mặt cắt phần tử không Người sử dụng chỉnh lại Thao tác thực hiện: - Click chọn phần tử xà ngang cột bên phải - Click vào Menu Assign – Frame – Reverse Connectivity… - Hộp thoại Reverse Frame Connectivity xuất - Click chon Keep Assign in Same Global Orientation 272 - Click OK để đóng hộp thoại Reverse Frame Connectivity Bước Định nghĩa loại tải trọng - Click vào Define - Load Patterns - Hộp thoại Define Load Patterns xuất - Khai báo giá trị sau: Load Name Type Self Weight Multipliner Click vào TT DEAD 1.1 Add New Load HTT LIVE Add New Load HTP LIVE Add New Load GT WIND Add New Load GP WIND Add New Load 273 - Click OK để đóng hộp thoại Define Load Patterns Bước Gán tải trọng cho kết cấu a Gán tĩnh tải: - Click chọn xà ngang - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: TT + Direction: Gravity + Load: 2,1 TT (Tĩnh tải) 274 b Gán hoạt tải: - Click vào xà ngang bên trái - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: HTT + Direction: Gravity + Load: 2,2 HTT (Hoạt tải trái) - Click vào xà ngang bên phải - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: HTP + Direction: Gravity + Load: 2,2 275 HTP (Hoạt tải phải) c Gán tải trọng gió: * Gán tải trọng gió trái: - Click vào cột bên trái - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GT + Direction: X + Load: 5,4 - Click vào cột bên phải - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GT + Direction: X + Load: 3,4 - Click vào xà ngang bên trái 276 - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GT + Direction: Gravity + Load: -2,1 - Click vào xà ngang bên phải - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GT + Direction: Gravity + Load: -2,7 GT (Gió trái) * Gán tải trọng gió phải: - Click vào cột bên trái - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GP + Direction: X + Load: -3,4 - Click vào cột bên phải - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GP + Direction: X + Load: -5,4 - Click vào xà ngang bên trái - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GP + Direction: Gravity + Load: -2,7 277 - Click vào xà ngang bên phải - Vào Menu Assign - Frame Load - Disribute - Khai báo giá trị sau: + Load Pattem Name: GP + Direction: Gravity + Load: -2,1 GP (Gió phải) Bước 8: Định nghĩa tổ hợp tải trọng - Click vào Menu Define - Load Combinations - Hộp thoại Load Combination Data xuất - Khai báo tương tự trước Load Combination Name TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 Combination Load Name Scale Fator Click vào Linear Add TT Add Linear Add HTT Add Linear Add TT Add Linear Add HTP Add Linear Add TT Add Linear Add GT Add Linear Add TT Add Linear Add GP Add Linear Add TT Add Linear Add HTT 0,9 Add Linear Add HTP 0,9 Add Linear Add TT Add Linear Add HTT 0,9 Add Linear Add GT 0,9 Add Tye 278 TH7 TH8 TH9 Linear Add TT Add Linear Add HTT 0,9 Add Linear Add GP 0,9 Add Linear Add TT Add Linear Add HTP 0,9 Add Linear Add GT 0,9 Add Linear Add TT Add Linear Add HTP 0,9 Add Linear Add GP 0,9 Add - Click OK để đóng hộp thoại Load Combinations Data - Tiếp tục Click Add New Combo… - Khai báo giá trị sau: Load Combination Name THBAO Combination Load Name Scale Fator Click vào Envelope TH1 Add Envelope TH2 Add Envelope TH3 Add Envelope TH4 Add Envelope TH5 Add Envelope TH6 Add Envelope TH7 Add Envelope TH8 Add Envelope TH9 Add Tye 279 - Click OK để đóng hộp thoại Load Combinations Data Define Load Combinations * Gán điều kiện biên cho kết cấu - Click chọn phần tử nút 1, 5: - Click Assign – Joint - Restraints - Hộp thoại Joint Restraints xuất - Click vào - Click chọn OK để đóng hộp thoai Joint Restraints 280 Bước 9: Khai báo bậc tự cho phép - Từ Menu Analyze - Set Analysis Options - Click Plane Frame - Click OK để đóng hộp thoại Analysis Options Bước 10: Thực tính toán - Analyze - Run Analysis - Run Now (hoặc nhấn phíp F5) * Xem kết - Xem Moment (M) + Click vào Display – Show Forces/ Stresses – Frames/Cables… kích vào biểu tượng công cụ Display + Hộp thoại Member Force Diagram For Frame xuất + Tại Case/Combo Name Click chọn TOHOP + Click chọn Show Values on Diagram 281 + Click OK để đóng hộp thoại Member Force Diagram For Frame Biểu đồ Moment (M) Biểu đồ Lực cắt (Q) Biểu đồ Lực dọc (N) Bảng kết nội lực TABLE: Element Forces - Frames Frame Text 1 Station m 4.15 8.3 OutputCase Text TOHOP TOHOP TOHOP StepType Text Max Max Max 282 P KN 10.3504 11.6838 13.2039 V2 KN 40.6712 18.2612 -4.1488 M3 KN-m 1.63E-13 113.7555 174.8102 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 4.15 8.3 5.0359 10.0717 5.0359 10.0717 4.15 8.3 4.15 8.3 5.0359 10.0717 5.0359 10.0717 TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP TOHOP Min Min Min Max Max Max Min Min Min Max Max Max Min Min Min Max Max Max Min Min Min -47.4089 -46.0755 -44.5554 -2.5461 -2.3263 -2.1335 -21.7482 -19.0805 -16.4397 10.3504 11.6838 13.2039 -47.4089 -46.0755 -44.5554 -2.5461 -2.3263 -2.1335 -21.7482 -19.0805 -16.4397 -33.7605 -21.0615 -16.5576 13.6042 15.4357 20.8394 -42.2652 -20.0337 -18.8467 33.7605 21.0615 16.5576 -40.6712 -18.2612 4.1488 13.6042 15.4357 20.8394 -42.2652 -20.0337 -18.8467 -1.78E-13 -122.2846 -151.5677 151.5677 88.3711 64.7241 -174.8102 -80.7589 -3.5185 1.78E-13 122.2846 151.5677 -1.63E-13 -113.7555 -174.8102 151.5677 88.3711 64.7241 -174.8102 -80.7589 -3.5185 5.7.4 Kiểm tra tiết diện chọn Sau tìm nội lực dàn với tiết diện chọn sơ ban đầu, người sử dụng cần kiểm tra tất điều kiện Nếu không thỏa mãn điều kiện người sử dụng cần chọn lại tiết diện giải nội lực Quy trình lặp lặp lại đến thỏa mãn tất điều kiện 283 [...]... 236.36 283.64 330.91 378.18 425.45 472.73 520 0 47.27 94.55 141.82 189.09 236.36 283.64 330.91 378.18 425.45 472.73 520 Bước 11: Tính toán cốt thép Sau khi giải bài toán, nếu chương trình báo không có lỗi gì trong quá trình giải, 129 người sử dụng mới thực hiện bước tính toán cốt thép Thao tác thực hiện: - Click vào Menu Design – Concrete Frame Design – ViewRevise Preferences - Hộp thoại Concrete Frame... đó nhân 2) * Tải trọng do tường xây trên dầm - Trọng lượng tường xây trên dầm: g t  b t h t n g  t  0,1.3,6  0,3.1,1.1800  653,4  653(kG / m) * Tĩnh tải do trọng lượng bản thân dầm (để chương trình tự tính toán)  Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm trục B nhịp 1-2, 4-5 là: G  g tttd  g t  1216  653  1869(kG / m)  1,87(T / m)  Tổng tĩnh tải tác dụng lên dầm trục B nhịp 2-3, 3-4 là: G  g... Add New Load Chú ý: - Tại cột Load Name người sử dụng phải gõ tên vào (TT, HT1….) - Tại cột Type Click vào nút để chọn DEAD hoặc LIVE… - Tại cột Self Weight Multiplier khai báo bằng 1 là hệ số để chương trình tính đến trọng lượng bản thân của dầm - Click OK để đóng hộp thoại Define Load Patterns Bước 7: Gán tải trọng cho kết cấu * Tĩnh tải: - Click vào phần tử 1; 4 (chọn phần tử 1; 4): - Assign/ Frame... Output/ Table - Click chọn Select Load Cases/ Chọn TT - Hộp thoại Element Forces - Frames xuất hiện 111 - Click chọn Menu File – Export – SAP2000 MS Excel Spreadsheet.xls File 5.1.3 Dầm nhiều nhịp Một công trình dân dụng có tường gạch xây trên tất cả các dầm, tường dày 10cm, chiều cao tầng nhà 3,6m Hoạt tải toàn phần p tp  205kG / m 2 , n p  1,2 Các kích thước trên hình vẽ Tính nội lực và cốt thép cho