hướng dẫn tự học phần mềm sap2000 từ A => Z

Tài liệu hướng dẫn sử dụng tính toán SAP , tự học SAP từ A đến Z , đọc tài liệu là biết sử dụng toàn bộ phần mềm . Phần mềm SAP hổ trợ mọi người phân tính và tính toàn bộ nội lực , chuyển vị , kết cấu , ổn định ,...rất cần thiết cho kĩ sư hay sinh viên học hỏi . Chúc mọi người thành công

Dùng SAP2000n v7.4.2

PHẦN I

CÁC CHỨC NĂNG TRONG SAP2000

Giao diện bình thường của phần mềm như sau:

Có 12 nhóm chức năng chính:

File Nhóm lệnh quản lý File

Edit Nhóm lệnh sửa đổi mô hình kết cấu

View Nhóm lệnh quan sát

Define Nhóm lệnh khai báo

Draw Nhóm lệnh chứa các công cụ xây dựng hình học

1 File

1.1 File \ New Modal (Ctrl + N)

Tạo lưới không gian theo 2 loại hệ trục:

-Hệ trục ĐỀ CÁC vuông góc

-Hệ trục tọa độ trụ

1.2 File \ New Modal from template

Khi sơ đồ tính gần giống 1 trong các sơ đồ sau thì tốt nhất hãy chọn kết cấu mẫu tương ứng sau đó chỉnh sửa lại đôi chút cho đúng với bài toán của chúng ta.

1.3 File \ Open (Ctrl + O)

1.4 File \ Save (Ctrl + S)

1.5 File \ Save as (F12)

Mở file có sẵn

Lưu File đang thực hiện

1.6 File \ Import

Ghi chú: Từ đây trở về sau, các chức năng không hay áp dụng sẽ không được

; File C:\Documents and Settings\kiepngheo\Desktop\Bai1C3.s2k saved 11/12/06 22:08:39 in KN-m

DOF=UX,UZ,RY LENGTH=m FORCE=KN PAGE=SECTIONS

T=0 E=2.482113E+07 U=.2 A=.0000099

NAME= TENVL IDES=S

T=0 E=1.999E+08 U=.3 A=.0000117 FY=248211.3

1.6.1 File \ Import \ SAP2000 $2K (Ví dụ)

Ghi chú:

1 File đầu vào này có nội dung nằmliên tiếp trên 3 Slide Bắt đầu từ Slide này và kết thúc khi gặp dòng:

” END SUPPLEMENTAL DATA”

2 Các chữ màu đỏ là các dòng giảithích, không ảnh hưởng tới kết cấukhi thực hiện Import Các chữ màuđen không được thay đổi Các chữmàu xanh cần thay đổi nếu có yêucầu bài toán

FRAME SECTION ;(Du lieu mat cat)

NAME=FSEC1 MAT=TENVL SH=R T=.5,.3 A=.15 J=2.817371E-03 I=.003125,.001125 AS=.125,.125

FRAME ;(Du lieu phan tu Frame)

F1 J=J4,J1 SEC=FSEC1 NSEG=2 ANG=0

F2 J=J5,J2 SEC=FSEC1 NSEG=2 ANG=0

F3 J=J6,J3 SEC=FSEC1 NSEG=2 ANG=0

F4 J=J4,J5 SEC=FSEC1 NSEG=4 ANG=0

F5 J=J5,J6 SEC=FSEC1 NSEG=4 ANG=0

F6 J=J4,J7 SEC=FSEC1 NSEG=2 ANG=0

F7 J=J7,J5 SEC=FSEC1 NSEG=2 ANG=0

F8 J=J8,J6 SEC=FSEC1 NSEG=2 ANG=0

F9 J=J7,J8 SEC=FSEC1 NSEG=4 ANG=0

F10 J=J5,J8 SEC=FSEC1 NSEG=4 ANG=0 ;Day la dong vua them vao de tao ra 1 phan tu thanh moi

LOAD ;(Du lieu tai trong)

; No Output Requested

END

; The following data is used for graphics, design and pushover analysis.

; If changes are made to the analysis data above, then the following data

; should be checked for consistency.

SAP2000 V7.42 SUPPLEMENTAL DATA

GROUP "DXFIN" FRAME F9

GROUP "DXFIN" FRAME F1

GROUP "DXFIN" FRAME F6

MATERIAL STEEL FY 248211.3

MATERIAL TENVL FY 248211.3

MATERIAL CONC FYREBAR 413685.5 FYSHEAR 275790.3 FC 27579.03 FCSHEAR 27579.03

STATICLOAD LOAD1 TYPE DEAD

STATICLOAD THTT TYPE DEAD

END SUPPLEMENTAL DATA

1 Tạo 1 File text có nội dung như trên; sau đó lưu với phần mở rộng $2K

2 Vào File \ Import \ SAP2000 $2K

4 Sơ đồ tính đã được tạo

5 Bạn nên đọc kỹ File text trên và xem xét, so sánh với kết cấu trong phần đồ

Chú ý:

1.6.2 File \ Import \ DXF (Ví dụ)

1 Vẽ hệ kết cấu trong Cad, lưu ý chọn đơn vị trong Cad là Meter Sau khi vẽ xongMove toàn bộ kết cấu sao cho gốc tọa độ hiện hành trong Cad trùng với vị trí gốctọa độ tổng thể trong SAP Các đường line trong Cad sẽ là các Frame trong SAP sẽ

có cùng 1 Layer Tương tự với các phần tử Surfaces (Cad) ® Shell (SAP), Solid (Cad) ® Solid (SAP) Các Layer khác không được tính đến khi SAP thực hiệnImport

2 Save lại dưới định dạng *.dxf

3 - Khởi động SAP.

4 - Chọn đơn vị phù hợp

5 - Vào File \ Import \ AutoCad dxf File

6 - Chọn chiều hướng lên OZ sẽ trùng với trục hướng lên trong Cad

7 - Chọn đơn vị khi Import

8 - Chọn Layer sẽ là các phần tử trong SAP

9 - OK

Ghi chú: Khi Import từ Cad, SAP không tự

động tạo các đường lưới

1.7 File \ Export

1.7.1 File \ Export \ SAP2000 $2K

Tạo ra 1 File text tương tự như File text trong ví dụ Import, từ File

Export này ta chỉnh sửa dữ liệu rồi sau đó Import trở lai SAP

Nên nhớ khi thêm hay bớt các phần tử, ta luôn luôn giữ đúng định

dạng File đã Export, không thừa, thiếu các dấu cách, dấu TAB…

1.7.2 File \ Export \ DXF

Tạo ra 1 File Cad dạng DXF Khi Export thành File Cad như thế này cần có

1 File Cad nguồn (Có thể là File Cad lúc trước ta đã Import vào)

Tiện ích này ít dùng

1.8 File \ Print setup (Ctrl + P)

Giống các ứng dụng khác của Windows

1.9 File \ Print Graphics (Ctrl + G)

Dùng để in hình đồ họa hiện tại của Của số hiện hành của SAP

1.10 File \ Print Input table (Ctrl + I)

Dùng để in, xuất tất cả số liệu ra giấy hoặc file text

1.11 File \ Print Output Tables (Ctrl + B)

Chuyển tất cả dữ liệu đầu ra như nội lực, chuyển vị của kết cấu sang dạng text để xử lý

Type of Analysis Results : Các kết quả

§ Displacements : Chuyển vị tại nút

§ Reactions : Phản lực tại liên kết

§ Spring Forces : Lực tại liên kết đàn hồi

§ Frame Force : Nội lực trên phần tử thanh

§ Frame Joint Forces : Phản lực nút tại 2 đầu thanh

§ NLLink Forces : Nội lực trên phần tử phi tuyến

§ NLLink Joint Force : PL nút tại phần tử phi tuyến

§ Shell Forces : Nội lực trên phần tử shell

§ Shell streses : Ứng suất trên PT shell

§ Shell Joint Forces : Phản lực nút của PT shell

§ Plane Stresses : ƯS trên PT Plane

§ Plane Joint Forces : Phản lực nút tại PT Plane

§ Asolid Stresses : Ứng suất trên phần tử Solid

§ Solid Stresses : Ứng suất trên phần tử Solid

§ Solid Joint Forces : Phản lực nút tại phần tử Solid

§ Groups Forces Sum : Tổng các lực tại các nút

§ Select Load : Chọn trường hợp tải để xuất KQ

§ Selection Only : Chỉ xuất các phần tử được chọn

§ Envelopes Only : Chỉ xuất giá trị NL theo biểu đồ bao

§ Spreadsheet Format : Định dạng theo bảng Excel

§ Print to File : Xuất thành File

§ Append : Ghi dữ liệu vào cuối File có sẵn

1.12 File \ Print Design Tables (Ctrl + D)

• Xuất dữ liệu thiết kế

2 Edit

2.1 Edit \ Replicate (Ctrl + R)

Có 3 dạng array trong SAP như sau:

1 Dạng array theo đường thẳng

2 Dạng array theo cung tròn

3 Dạng lấy đối xứng (Như 3DMirror trong Cad)

2.2 Edit \ Divide Frame

Chia nhỏ phần tử thanh

Chọn phần tử thanh trước khi gọi lệnh

2.3 Edit \ Mesh shell Dr aft

2.4 Edit \ Joint Frame

Nối các phần tử trên cùng 1 đường thẳng thành 1 đối tượng

Lệnh này ngược với lệnh Divide Frame

Chọn các thanh cần nối trước khi chọn lệnh

2.5 Edit \ Change Labels

Đánh lai tên cho phần tử

Nên chọn toàn bộ (Hoặc toàn bộ nhóm) kết cấu trước khi chon lệnh

3 View

Ngoài ra, khi cần thông tin tức thời của bất kỳ phần tử nào, ta Click chuộtphải vào phần tử đó 1 cửa số sẽ hiện ra với các thông tin cần thiết

3.1 View \ Set Elements (Ctrl + E)

Các tùy chọn hiển thị trong SAPDr aft

4 Define

Khai báo các thông số cần thiết của bài toán như:

• Vật liệu, mặt cắt thanh, đặc trưng phần tử Shell

4.1 Define \ Materials

Khai báo các thông số vật liệu sử dụng

Trong cửa sổ khai báo này, không có gì đặc biệt ngoài trọng lượng vàkhối lượng riêng của vật liệu.

Mục đích để tính toán và đưa vào các khối lượng, trọng lượng kèm theo(gia tăng) của kết cấu (Ví dụ các kết cấu công trình biển)

Khi đó, ta se có cách khác để kể đến trọng lượng, khối lượng bản thânkết cấu (đề cập ở phần ví dụ)

4.2 Define \ Frame Sections

Tạo các mặt cắt cho phần tử Frame

Form khai báo Section Một số loại mặt cắt mẫu trong SAP

SAP rất mềm dẻo trong sử dụng, có 1 số mặt cắt

phức hợp (như ống chính trong CTB thép) ta chỉ cần khai

báo mặt cắt dạng ống sau đó dùng hệ số này để thay đổi

lại cho phù hợp.

Đối với trọng lượng và khối lượng bản thân, ta phải

vào khai báo lại trọng lượng, khối lượng riêng của VL

Các Version sau này của SAP đã khắc phục yếu điểm này

4.3 Define \ Shell Sections

Các tính năng tương tựkhai báo Frame Section

4.4 Define \ NLLink Properties

Không đi sâu tìm hiêuphần tử phi tuyến

4.5 Define \ Static Load Cases

Khai báo trường hơp tải trọng

- Có 1 số người hay quan niệm nhầm hệ số kể đến trọng lượng bản thân (Self

Weight Multiplier) rằng: hễ cứ trường hợp tải trọng là tĩnh tải thì hệ số này bằng 1 Còn là hoạt tải hay bất kỳ dạng tải trọng nào khác là bằng 0.!!!

- Hệ số kể đến trọng lượng bản thân: SAP tự động tính toán tải trọng bản thân và

nó cộng thêm vào 1 trường hợp tải trọng nào đó do người dùng lựa chọn Trường hợp tải trọng này không nhất thiết là tĩnh tải Khi ta tổ hợp tải trọng, trong tổ hợp tải trọng

đó có 1 và chỉ 1 trường hợp tải trọng có hệ số này ≠ 0, các trường hợp tải trọng khác đều = 0 . Điều này có nghĩa là trong tổ hợp đó, ta chỉ kể đến 1 và chỉ 1 lần trọng lượng bản thân

4.6 Define \ Joint Patterns

Khai báo tải trọng dạng áp lực

4.7 Define \ Groups

Khai báo nhóm phần tử, phục vụ việc quản

lý các phần tử của kết cấu trong nhập, xuất, xử

lý dữ liệu

4.8 Define \ Load Combinations

Khai báo tổ hợp tải trọng

Dr aft

5 Draw

Ghi chú:

Lệnh Reshape Element tương tự lệnh Stretch trong Cad

5.1 Draw \ Edit Grid (Shift + F7)

1 Click Delete All để xóa các đường lưới mặc định

2 Đánh giá trị của vị trí các đường lưới theo phươngtương ứng rồi click Add Grid Line

3 Làm tương ứng cho 3 phương(Đối với hệ tọa độ trụ làm tương tự)

Khi xây dựng sơ đồ kết cấu, nên cố gắng xác định chế độ bắt điểmcho phù hợp, bạn sẽ vẽ nhanh và chính xác hơn nhiều, đôi khi đườnglưới không đáp ứng được

6 Select

Ngoài ra, khi chọn ta có thể dùng các CommandButton bên phải màn hình

7 Assign

7.1 Assign \ JointGán các loại tải trọng, đặc trưng hình học của phần tử…

Tại 1 nút tồn tại 6 loại chuyển vị Nếu muốn

khống chế chuyển vị (liên kết) theo phương nào thìđánh dấu chọn ở tùy chọn tương ứng

Dùng khai báo nhanh ở dưới với 4 loại cơ bản

Vùng cứng tại 2 đầu thanh

Gán các loại lực tác dụng lên Frame

Các thông số khai báo lực tập trung và lực phân bố đều

Các thông số khai báo lực phân bố tuyến tính cũng tương tự như trên

Ý nghĩa cụ thể và cách nhập được nêu chi tiếttrong phần ví dụ tính toán

7.3 Assign \ Shell Static Loads

Có 4 dạng tải trọng tác dụng lên phần tử Shell đó là:

1 Gravity (tải trọng bản thân) – Có hệ số thay đổi theo từng phương phụ thuộc chiềucủa tọa độ tổng thể hiện hành

2 Uniform (dạng tải trọng phân bố đều) theo phương tùy chọn

3 Pressure - Dạng tải trọng áp lực Dạng tải này chỉ có phương vuông góc với phần

tử Phân bố dạng tam giác (Ví dụ áp lực nước…)

4 Temperrature: Tải trọng nhiệt độ

Dạng tải trọng Gravity

Dạng tải trọng Uniform

Dạng tải trọng áp lực

9 Display

Hiển thị các kết quả: Nhập, xuất, gán…

10 Design

Các tùy chọn thiết kế Không tìm hiểu sâu về chức năng này vì SAP không hỗtrợ các tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam (TCVN)

11 Options

Các tùy chọn hiển thị, cá nhân hóa giao diện, ngoài ra còn có chức năng quan

trọng là Đặt hệ toan độ tổng thể (Set Coordinate System…)

Ghi chú:

* Khi dùng SAP v8 mở SAP v7 thì không có vấn đề gì nhưng bạn dùng v9 để

mở các File v7, v8 bạn phải đặt lại tùy chọn màu trong Options, khi đó mới hiểnthị được các loại biểu đồ nội lực (Khi chuyển version, SAP đã chuyển mầu biểu

đồ thành mầu đen, trùng với màu nền màn hình đồ họa mặc định)

Chức năng này rất tiện ích khi bạn là người tương đối biết sử dụng SAP vàbiết đôi chút về ngoại ngữ

PHẦN II

CÁC BƯỚC PHÂN TÍCH KẾT CẤU

TRONG SAP2000

Ghi chú Nội dung, cách thực hiện

Click vào ô đơn vị Các phím tắt như:

Ctrl + (O, N, S, ) có tác dụng như mọi ứng dụng chuẩn của

Windows

Ctrl + P: Thiết đặt chế độ in Bỏ chế độ in bằng máy in màu

khi muốn in ra File rồi chèn vào các ứng dụng soạn thảo khác.

Chọn đơn vị chuẩn của bài

toán

Trong SAP, khi gán tải trọng ta

vẫn được phép gán các loại tải

trọng khác nhau theo các đơn vị

tính khác nhau

Ghi chú Nội dung, cách thực hiện

Tạo mô hình kết cấu

Đây là bước tốn nhiều thời gian

chương trình soạn thảo văn bản

để chỉnh sửa các số liệu đầu

vào, đương nhiên có thể sửa cả

sơ đồ kết cấu Khi vẽ hay quan

sát ta liên tục phải thay đổi góc

quan sát nên ta cầc sử dụng linh

hoạt các lệnh liên quan đên

View (quan sát)

Ghi chú Nội dung, cách thực hiện

Sửa đường lưới

Shift + F7

Tùy chọn hiển thị các phần tử

Ctrl + E

Chỉ hiển thị các pjhần tử được chọn

Ctrl + H (Rất hữu dụng đối với các bài toán có kết cấu khá phức tạp)

Thêm kết cấu từ kết cấu mẫu:

Cố gắng chọn các chế độ bắt điểm phù hợp với tình huống.

Tạo mô hình kết cấu

Ghi chú Nội dung, cách thực hiện

File \ Print Output Table…(Ctrl + B)

Xuất kết quả ra dạng text Bước 14

Display…

Đồ thị hoặc bảng Xem xét kết quả

Bước 13

Analyze … F5 hoặc Shift + F5 Giải bài toán

Bước 12

Analyze … Chọn bậc tự do kết cấu

Bước 11

Edit \ … Chia nhỏ phần tử, đánh lại số phần tử

Bước 10

Assign … Gán lực tác dụng lên phần tử

Bước 9

Assign … Chú ý: Gán đặc trưng mặt cắt, tải trọng trướckhi chia nhỏ phần tử

(Hệ số Sefl Weifght Multiplier)

Định nghĩa các trường hợp tải trọng Bước 5

Define \ … Định nghĩa đặc trưng mặt cắt phần tử

Bước 4

Define \ Materials Định nghĩa vật liệu

Bước 3

Các bước trên (từ bước 3 đến bước 9) không nhất thiết phải làm tuần tự nhưtrên Nên tùy thuộc vào từng bài toán cụ thể chọn thực hiện bước nào trước chophù hợp

Tuy nhiên làm không theo thứ tự các bước, phải thật thận trọng vì đôi khidẫn đến sai sót không đáng có ví dụ như tại 1 nút nào đó không có liên kết giữa 2 thanh giao nhau (do chưa chia phần tử tại các điểm giao nhau…); hoặc đôi khi tựlàm cho công việc của mình tăng lên gấp bội khi chia phần tử trước khi gán đặctrưng mặt cắt hay tải trọng

Khi dùng SAP V8,9 hãy chắc chắn khi khai báo trường hợp tải trọng sau đóthay đổi lại thì trong Define \ Analysis Cases…Trường hợp tải trọng tương ứngphải được chọn Nếu không, bạn sẽ không có kết quả nội lực

Chuyển hệ tọa độ địa phương của phần tử (nếu cần)

PHẦN III

CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH

THỰC HIỆN TRÊN

Ví dụ này là 1 phần của bài giải mẫu bài tập lớn số 2 (Cơ học kết cấu 2)

Click vào ô chọn đơn vị Chọn kN - m

Bước 1: chọn đơn vị tính

Bước 2: Tạo sơ đồ tính

Sơ đồ này tương đối đơn giản, nên ta thực hiện vẽ trực tiếp trên SAP

Tạo File mới bằng cách Ctrl + N ® Enter

Sửa đường lưới bằng cách Shift + F7

Click Delete All để xóa hết các đường lưới mặc định

Lần lượt tạo các đường lưới theo phương:

Mỗi lần thêm 1 đường lưới click Add Grid Line Nếu nhập sai, nhập lại và nhấn

Move Grid Line (Nhớ bôi “xanh” đường lưới đã khai báo sai trong ô Location)

Hình BG1.1 Hình BG1.3 Hình BG1.2

Khi thực hiện sửa đối với phương nào thì chọn phương tương ứng trong ô Direction

Dr aft

Hệ trục tọa độ địa phương của

cuối của phần tử thanh ( Nút i ® Nút j)

Trục 2,3 được xác định tùy vào mối

quan hệ giữa trục 1 và trục Z (tổng thể):

Mặt phẳng địa phương 1 – 2 luôn

thẳng đứng (//OZ)

Khi phần tử nằm ngang, xiên thì trục

2 hướng lên trên (+Z), khi phần tử thẳng

đứng thì trục 2 hướng theo chiều dương

truc OX (+X)

Trục 3 luôn luôn nằm ngang (//XOY)

Tại nút 3(số nút hiện tại, có thể trong cách vẽ của bạn nút này có số khác) Sau này ta sẽ đánh lại số nút theo 1 quy luât nhất định để sau này quản lý dữliệu ra được tốt hơn, lấy được đúng nội lực cần xử lý.

Nút này là 1 khớp, cần loại bỏ liên kết mômen giữa 2 thanh của nút 3

Chọn thanh 2 – 3 Vào: Assign ® Frame ® Releases…

Chọn thanh 3 – 4 Vào: Assign ® Frame ® Releases…

Bước 3: Định nghĩa vật liệu

Bước này không làm do bài ra bỏ qua trọng lượng bản thân kết cấu cũng nhưtìm chuyển vị

Bước 4: Định nghĩa đặc trưng mặt cắt phần tử

Bước này chỉ cần tạo 2 loại tiết diện (bất kỳ) sao cho mômen quán tính J củatiết diện này gấp 3 lần mômen quán tính của tiết diện kia Ví dụ:

Click chọn loại mặt cắt là Rectangular

Tạo tiết diện như trên (TD1J), ta sẽ phải tạo ra 1 tiết diện khác, saocho mômen quán tính J phải gấp 3 lần tiết diện này.(TD3J)