16 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000

TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000 TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG sap2000

Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD SAP2000 V.8 cho tin học ứng dụng Đào Tăng kiệm - Bộ môn Công nghệ phần mềm ( 4-2004 ) Chơng I.Những khái niệm I Sơ đồ kết cấu - Sơ đồ tính ( thành phần tạo nên sơ đồ tính) Sơ đồ thật Sơ đồ tính Nút ( joint ) : a) Vị trí nút : - Điểm liên kết phần tử - Điểm thay đổi đặc trng vật liệu , đặc trng hình học - Điểm cần xác định chuyển vị & điểm có chuyển vị cỡng - Điểm xác định điều kiện biên - Tải trọng tập trung (trừ tải tập trung Frame) - Khối lợng tập trung b) Khai báo nút SAP : - Các nút đợc tạo tự động tạo phân tử - Số hiệu nút đợc gán tự động - Có thể thêm nút vị trí - Hệ toạ độ cho nút lấy mặc định theo hệ toạ độ tổng thể hệ toạ độ riêng nút - Nút có loại hệ toạ độ riêng cho :liên kết, bậc tự do, lực TT, khối lợng TT c) Bậc tự nút : o Một nút có bậc tự do: U1, U2, U3 (thẳng); R1, R2, R3 (Xoay) o Chiều dơng qui ớc bậc tự tơng ứng với thành phần hệ toạ độ tổng thể 1 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Bài giảng SAP2000_V8 o Bậc tự tính toán: (DOF=Degree of Freedom): Số bậc tính toán nút hạn chế theo loại sơ đồ ( Analyze - Option Def ) o Bậc tự tải trọng ,liên kết hay điều kiện biên SAP tự động bỏ qua BTD d) Một sô đối tợng khác liên quan đến nút : - Các lực tậkpmtrung khai báo nút ( Joint Load ) - Khai báo khối lợng tập trung nút ( Mass ) - Khai báo mẫu tải trọng nút ( Joints Pattern e) Các kết phân tích nút: - Các chuyển vị nút - Các phản lực nút - Các lực liên kết nút ( Forces ) Phần tử : có loại phần tử a) Phần tử ( Frame ) : - Là đoạn thẳng biểu diễn trục cấu kiện , có hai nút , ký hiệu i j - Biểu diễn cho kết cấu dầm , dàn , khung 2D 3D - Mỗi có hệ tọa độ địa phơng riêng mô tả cho đại lợng tiết diện , tải trọng kết nội lực : * Mặc định : Trục (đỏ ) theo trục từ i đến j , trục trắng), (xanh) tuân theo qui tắc bàn tay phải : ( // +Z ) -với phần tử nằm ngang ; (2 // +X)-với phần tử thẳng đứng Cụ thể : + trục +1 // +X ; +2//+Z +3// -Y + trục +1 // +Y ; +2//+Z +3// +X + trục +1 // +Z ; +2//+X +3// +Y * Góc toạ độ phần tử : + Đổi chiều trục + Cho phép quay trục 2&3 góc quanh trục Góc dơng quay ngợc chiều kim đồng hồ nhìn từ chiều dơng trục - Thanh coi thẳng đứng góc nghiêng với Z LK2 tơng ứng có thành phần phản lực nút - Các thành phần gán Restrain có chuyển vị cỡng theo loại TT Displacement Load ( chuyển vị bậc tự có giá trị =cv cỡng ,chuyển vị gây nội lực mô hình ) - Liên kết Restrain đảm bảo cho mô hình không bị biến hình Nếu KC bị biến hình, chơng trình thông báo " Structure to be unstable " b) Liên kết đàn hồi (Spring) - Cũng có thành phần chuyển vị : Translation U1, U2, U3= UX,UY,UZ Rotation R1, R2, R3= RX, RY, RZ - Độ cứng gối liên kết có giá trị hữu hạn - Giá trị CV LK hữu hạn phụ thuộc vào gối đàn hồi - Phản lực gối phẩn lực đàn hồi - Liên kết cuãng phải đảm bảo cho kết cấu không biến hình - Gối ĐH cuãng chịu chuyển vị cỡng & phản lực ĐH tổng PL chuyển vị - Không khai báo Liên kết nút Restraints trùng Spring c) Ràng buộc chuyển vị : - Để mô hình làm việc tính chất thực không biến hình - Có kiểu Constraints : Body, Plan, Diaphragm - Giảm số phơng trình khối lợng tính toán Tải trọng : - Tải trọng tính tải trọng không thay đổi theo thời gian : TT thân , tập trung, phân bố , áp lực , gió - Tải trọng động : tải trọng thay đổi theo thời gian : TT động đất, gió động , sóng biển , TT xe di động cầu II Hệ toạ độ: 5 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD - Hệ toạ độ tổng thể ( global ) hệ toạ độ Decac (ký hiệu X, Y, Z ) hệ toạ độ cầu , trụ ( Z, R, ) - Hệ toạ độ riêng ( Local ) ký hiệu 1,2, cho loại phần tử ( trừ phần tử Solid theo hệ toạ độ tổng thể ) Đặc điểm : + Chỉ có hệ Global nhng có nhiều hệ toạ độ con, hệ toạ độ so với hệ tọa độ tổng thể + Mỗi hệ toạ độ có thuộc tính riêng nh hệ lới , gọi th viện mẫu, đơn vị theo hệ + Hệ toạ độ global dùng để vào liệu kết cho nút , lực nút , liên kết , tải trọng tập trung ,phân bố , phản lực , chuyển vị gối tựa chuyểnvị nút + H ệ toạ độ riêng dùng để vào liệu cho phần tử , tải trọng phần tử , nội lực phần tử III Đơn vị : - Nên chọn đơn vị trớc thao tác với trình thiết lập sơ đồ kết cấu - Chiều dài : m,cm ,mm , inch, feet - Lực : kgF , KN, T, kip Đặc điểm : - Có thể dùng nhiều hệ đơn vị khác cho liệu khác sơ đồ kết cấu - Các hệ đơn vị đợc chơng trình tự động qui loại - Kết đa theo hệ đơn vị chung ( hệ khai báo ) IV Nhứng bớc thực phân tích kết cấu A Thiết lập sơ đồ kết cấu Xây dựng hệ lới chọn th viện mẫu Khai báo vật liệu Khai báo đặc trng hình học ( tiết diện , chiều dày ) Vẽ phần tử Gán tiết diện cho phần tử Khai báo liên kết nối đất Khai báo trờng hợp tải trọng 6 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Gán tải trọng cho phần tử cho trờng hợp tải trọng : Tải trọng thân , TT nút, TT tập trung , phân bố , TT phân bố không Tổ hợp tải trọng B Phân tích kết cấu : Chọn kiểu kết cấu ( dàn, khung, vỏ ) Khai báo số tham số cần thiết ( tham số để tính, in tham số động ) Thực phân tích ( chạy chơng trình ) C Xem kết Chơng II Giới thiệu giao diện SAP2000 I Màn hình chung Thanh Menu Thanh trạng thái Thanh công cụ Vùng làm việc Hệ toạ độ Đơn vị Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Giao diện đồ hoạ SAP2000 đợc dùng để khởi tạo mô hình, phân tích kết cấu,, thiết kế hiển thị Trong chơng giới thiệu chức vắn tắt giao diện đồ hoạ Chúng bao gồm thành phần : Main Window - Cửa sổ : bao gồm toàn giao diện đồ hoạ.Cửa sổ di chuyển vị trí , phóng to, thu nhỏ đóng lại thao tác thông thờng Windows Tại mép bên trái sổ cho biết tên chơng trình loại kết cấu làm việc Menu Bar - Dòng Menu : chứa menu mà từ truy nhập vào chức chơng trình SAP2000 Main Toolbar - Thanh công cụ : bao gồm chức , thao tác hay dùng , giúp ngời sử dụng truy nhập nhanh Chủ yếu phần chức hiển thị ( view , zoom , ) Tất chức công cụ truy nhập từ dòng menu Floating Toolbar - Thanh công cụ di động : gồm thao tác thông dụng , chủ yếu chức dùng để thiết lập mô hình , cho phép truy nhập nhanh Tất chức công cụ truy nhập từ dòng menu Display Windows - Các cửa sổ hiển thị : vùng rộng hình dùng để sơ đồ hình học, đặc trng tiết diện, tải trọng , nh kết sau phân tích thết kế Trong vùng mở bốn sổ lúc Mỗi cửa sổ chọn điểm nhìn cách hiển thị kết cấu khác Ví dụ, mở bốn cửa sổ , cửa sổ thứ sơ đồ kết cấu cha biến dạng, sổ thứ hai trờng hợp tải trọng đó, cửa sổ thứ ba sơ đồ chuyển vị kết cấu sau tính toán sơ đồ thứ t tỉ lệ ứng suất thiết kế Cũng , mở ba sổ, sổ mặt bằng, sổ mặt đứng , lại hình chiếu phối cảnh kết cấu Tuy nhiên, thời điểm , có sổ hoạt động tác động có hiệu cửa sổ Có thể thay đổi sổ thành sổ hoạt động cách nhấn vào điểm sổ Status Line - Dòng trạng thái : cho biết thông tin trạng thái phía phải dòng có hộp nhỏ thay đổi hệ đơn vị dùng , toạ độ thời trỏ điều khiển động trờng hợp biểu đồ chuyển vị dạng dao động Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD II Thanh Menu : - Chứa tất lệnh hộp thoại SAP2000 - Để vào lệnh từ Menu Menu hộp thoại : + Check box : chọn phơng án + List box : chọn giá trị tróng số giá trị liệt kê + Hộp giá trị : đa vào giá trị cụ thể - Một số lệnh có trạng thái On - Off liên hoàn - Giới thiệu số lệnh Menu ( File ) Trong trình sử dụng chơng trình SAP2000 , cần phải hiểu thao tác để thiết lập, tính toán thể mô hình Các thao tác đợc giới thiệu ngắn gọn phần sau File Open- Save- Save as -Close : Các chức thông thờng nh mở tệp, đóng tệp , cất tệp New Modal : bắt đầu mô hình qua việc khai báo hệ lới gọi th viện cách sử dụng kết cấu thiết lập sẵn chơng trình cung cấp Các kết cấu có dạng đơn giản kích thớc Chúng dàn , khung phẳng, khung không gian, vỏ trụ, vỏ cầu Ngời sử dụng dùng ghép nối nhiều kết cấu mẫu với tạo thành kết cấu cho dựa mô hình biến đổi lại cho phù hợp với kết cấu thực mong muốn Khi gọi th viện mẫu theo chức thờng kết cấu đợc tạo có kích thớc theo phơng Tuỳ thuộc loại kết cấu, chơng trình hỏi số thông tin cần thiết nh : số nhịp, số tầng , khoảng cách nhịp, tầng Import : nhập tệp liệu từ chơng trình khác (SAP90, SAP2000V_7, AUTOCAD ,các tệp sở liệu theo cấu trúc Access,Excel ) vào SAP2000 Export : xuất tệp liệu vào SAP2000 dới dạng S2K ( tệp liệu vào chuẩn giống nh viết trực tiếp file text , ngời dùng mở xem sửa chữa để tính toán lại ) , xuất dới dạng DXF, MDB, XCL,TEXT Set default file Parth : Khai báo th mục mặc định cất tệp SAP Print : Các chức in ấn - Print Set up for Graphics : Cài đặt số tham số in nh số dòng trang, loại máy in, tên dự án - Print Graphics : In trực tiếp hình vẽ hình máy in - Print Table : In bảng liệu vào ,các kết tính máy in ( xem thêm phần " Cấu trúc bảng liệu SAP2000" ) dới dạng văn sở liệu khác A.Các thao tác với tệp 9 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Custom Report Writer : Tổ chức báo cáo có sở liệu SAP2000 cung cấo : bảng liệu ( vào ,ra) ,các lời giải,tiêu đề,hình ảnh Modify /Show Project Information : xem thay đổi thông tin chung dự án (mô hình ) chạy SAP nh tên công ty ,ngời tính, tên khách hàng Modify /Show Coments and Log : Đa thêm vào lời giải ( Text )vào file văn có SAP Show Input/ Output text file : Xem tệp sở liệu vào ,kết SAP dới dạng Text B Biến đổi - Edit Chức dùng trình thay đổi mô hình Hầu hết thao tác editing tác động tới nhiều đối tợng vừa chọn Các thao tác nằm menu Edit.Trớc dùng thao tác phải lựa chọn đối tợng cần tác động ( nút,phần tử,liên kết ) Có thể nêu số chức sau : Undo, Redo : Các chức huỷ quay lại tao tác vừa làm Cut, Copy, Paste, Delete : dùng để cắt, chép , dán xoá nhóm đối tợng trình tạo lập sơ đồ kết cấu Add to Model From Template file : Nối kết cấu th viện SAP với mô hình có Interactive DataBase Editing : Sửa chữa liệu đa vào qua bảng liệu Các liệu đợc cặp nhật vào mô hình chấp nhận ( apply) liệu Trong trình sửa chữa, SAP cung cấp chức để chép, xoá ,sửa thuận tiện hiệu biến đổi trực tiếp đồ hoạ Add grid at Selected point : Thêm đờng lới điểm đánh dấu lựa chọn, đờng lới theo trục hệ toạ độ Replicate : cho phép tạo nhóm đối tợng ( nút, phần tử) từ gốc cho phép chuyển đến vị trí phơng pháp tịnh tiến quay theo trục Có ba kiểu : - Linear : chép số đối tợng đến vị trí mới( có số gia theo ba phơng ) với số lợng tuỳ ý - Radial : tạo số copy cho phép quay quanh trục với góc tuỳ ý: - Mirror : tạo đối xứng qua mặt phẳng dịch chuyển đến vịi trí Extrude : Tạo đối tợng dạng khối 3D từ số dạng phần tử ban đầu SAP nh Line Area 10 10 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Các cách biến đổi đối tợng - EDIT Lệnh COPY chép đối tợng mấu thành đối tợng di chuyển so với đối tợng cũ theo phơng ( DX,DY,DZ) Cách thực : - Chọn nhóm đối tợng mẫu - Nhấn Edit >Copy - Nhấn Psste đa vào giá trị di chuyển mục Change coordinate by >OK Lệnh Move có tác dụng nút phần tử : - Nếu chọn nút : phần tử dính với nút bị kéo theo đến vị trí mới,dạng kích thớc phần tử bị thay đổi - Nếu chọn phần tử : lệnh có tác dụng tịnh tiến ,kích thớc không thay đổi Có thể chọn nhiều đối tợng lệnh cách thực giống nh lệnh Copy Set Reshape Mode thay đổi dạng phần tử qua việc kéo lê phần tử đến vị trí Replicate : (Linear , Miror, Radial) : Edit>Replicate >Linear - Đây lệnh chép đối tợng theo nhiều cách khác ,với SAP2000 V.8 lựa chọn số thuộc tính ( ví dụ Section,Release,Regid ,Load ) trình chép chép tất thuộc tính đối tợng gốc - Sau chép giữ lại đối tợng gốc xoá ( Delete original Objects ) - Các bớc thực với lệnh : + Chọn đối tợng gốc + Đa vào khoảng cách di chuyển theo phơng X,Y,Z ( với lệnh Linear) khai báo trục quay ( trục đối xứng ) với lệnh Radial Mirror + Khai báo số đối tợng muốn tạo thêm ( Number ) - Vơí chức Radial : + Có thể chọn trục sẵn có làm trục quay + khai báo trục quay qua hai điểm không gian ( 3D- Rotate ) ,đa vào toạ độ X,Y,Z hai điểm + đa vào điểm để xác định trục quay mặt phẳng hai trục ( ví dụ để quay quanh trục X chọn Rotate axis ( X) > Coordinate Points on YZ Plane + Nên dùng chức tạo hệ toạ độ ( trợt gốc toạ độ) để xác định trục quay trớc dùng lệnh cho hiệu - Với Mirror : khai báo trục Mirror qua hai điểm Minh họa lệnh qua ví dụ : Linear ,Mirror,Radial,Move 35 35 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Ghép thêm kết cấu vào kết cấu có dùng Edit >Add to Modal from Template Tạo hệ toạ độ : Define Set coordinate System/Grid Hệ toạ độ giúp cho ngời sử dụng mềm dẻo trình thiết lập sơ đồ kết cấu - Mỗi hệ toạ độ có tên ,đơn vị , hệ lới riêng - Các tham số chuyển trục ( Advance ) tính theo hệ toạ độ tổng thể không theo hệ toạ độ thời - Có thể kết cấu hệ toạ độ ( phần kết cấu đợc ) chuyển hệ ( ô GLOBAL gấn ô khai báo đơn vị ) - Khi thiết lập sơ đồ kết cấu , giá trị toạ độ so với hệ toạ độ sử dụng Một số khai báo khác ( vùng cứng, hiệu ứng uốn dọc, ứng suất trớc, ràng buộc chuyển vị ) Hệ toạ độ riêng - Góc toạ độ phần tử : - Thông thờng , có hai cách định nghĩa hệ toạ độ địa phơng : + Theo hớng mặc định : chơng trình tự động gán cho phần tử có trục ( màu xanh da trời ) song song với Z ( với dầm ) song song với X ( với cột ) Hệ toạ độ riêng tuân theo qui tắc bàn tay phải + Góc toạ độ phần tử : hớng trục mặc định chơng trình không ý ngời dùng, quay hệ trục góc qua khai báo góc alpha Góc alpha tạo góc nghiêng trục ( hệ ban đầu ) trục 2' ( trục ) có giá trị d ơng từ 2' đến ngợc chiều kim đồng hồ Để khai báo vào Assign Frame/Cable Local Axes > Angle in Degree - Có thể thay đổi chiều trục cách vào Assign Frame/Cable Local Axes ( Reverse conetivity ) Ràng buộc chuyển vị ( Constraint ): - Một số thành phần chuyển vị nút có chuyển vị , khai báo ràng buộc ( ví dụ sàn tuyệt đối cứng kết cấu nhà cao tầng, điểm nối mặt cầu , ) Khai báo ràng buộc dẫn tới giảm số ẩn số phơng trình thời gian tính toán nh phản ánh tính chất làm việc công trình - Có thể gán nhiều nhóm Constraint - Một nút nằm nhiều nhóm Constraint - Khi tính toán nhà cao tầng có sàn tuyệt đối cứng lõi vách chịu tải trọng ngang thờng gán Constraint 36 36 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Khai báo vùng cứng ( Regid zone Offset) : phần tử dầm , cột ( thanh) giao nút có kích thớc lớn dẫn đến chồng lấp kích thớc ( kể đến nhiều lần) Nếu giá trị nhỏ không đáng kể , nhng lớn làm cho kết tính không xác Khai báo vùng cứng khắc phục đợc điều (chiều dài tính toán giảm) Ngoài kết nội lực cho mép dầm ( vị trí nguy hiểm ) nơi giao trục Hiệu ứng uốn dọc phần tử P-Delta : - Đối với có độ mảnh lớn , chịu lực nén uốn xuất hiệu ứng uốn dọc P- Delta làm tăng độ võng , gây bất ổn định cục hay tổng thể ( buckling ) SAP cho phép đặt trớc lực nén vào đầu phần tử để tạo chuyển vị ban đầu ( tải trọng ) đợc khai báo P-Delta - Chỉ tính đợc nội lực ảnh hởng PDelta không tính đợc tải trọng Pth - Có thể xác định lực ảnh hởng P-Delta theo phơng pháp trực tiếp ( Assign Frame/Cable P-Delta Force ) - P-Delta tính cho phần tử thiết kế cấu kiện BTCT( ccột ) , kết cấu thép dây cáp ( Cable ) Thanh chịu ứng suất trớc ( Prestress ) : Trong SAP ứng suất trớc ứng dụng phần tử lực căng trớc đặt lên hay nhiều sợi cáp phần tử ( tải trọng nằm mặt phẳng 1-2 phần tử ) Các liệu khai báo cho TT ứng suất trớc : + Khai báo vị trí đặt cáp di, dj, dc + Khai báo lực kéo t + Khai báo hệ số tính toán 37 37 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Tải trọng nhiệt : chênh lệch nhiệt độ phận kết cấu, gây biến dạng nhiệt phần tử = l ( : hệ số ; l : độ chênh lệch nhiệt độ ) Tải trọng phổ tải trọng theo thời gian Tải trọng động tải trọng thay đổi theo thời gian , ví dụ tải trọng gió , sóng biển , tải trọng động đất , tải trọng xe di động cầu Tất tải trọng biêủ diễn dới dạng phơng trình cân động lực học có N phơng trình vi phân bậc hai : M U(t) + C U (t) + K.U(t) = F (t) = fj g(t) j Trong M : ma trận khối lợng C : ma trận cản K : ma trận độ cứng U(t) , U(t) , U(t) ,F(t) : tơng ứng véc tơ gia tốc, vận tốc , chuyển vị nút véc tơ tải trọng thay đổi theo thời gian Tất dạng tải trọng thay đổi theo thời gian biểu diễn tổng véc tơ không gian f ( độc lập với thời gian ) hàm thời gian g(t) Khái niệm toán động : dao động riêng , dao động cỡng , tải trọng động Để tính cho toán chịu tải trọng động , SAP qua hai bớc : - Định nghĩa hàm tải trọng : dạng tham số hàm - Khai báo cách dùng tải trọng động kết cấu : tham số hàm tham gia vào kết cấu Tải trọng phổ - Định nghĩa hàm phổ , nhiều cách : ( R.S.Function Definition ) + Sử dụng hàm có theo mặc định SAP ,ví dụ hàm UBC * + Gọi hàm phổ có từ trớc cất vào file với tên : Add Function from file (khai báo Function name function file ) + Khai báo hàm phổ : Add new fuction : đa vào tên tham số hàm ( thời gian gia tốc theo dạng phổ ) - Khai báo cho chơng trình đa hàm phổ vào tính toán: Response Spectrum Case Xuất kết file DXF, Excell , MDB Xuất từ SAP sang DXF : - File export DXF Open ( ý nhấn vào file SAPDXF DXF , th mục chứa SAP phải tìm th mục chứa file ) mở hộp thoại 38 38 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD - Thay đổi tham số hộp thoại Frame Frame , Joint Joints ( có mặt kết cấu ) - Khai báo tên th mục chứa tệp DXF tạo - Đối với hình vẽ 3D , sau AutoCAD , cho theo mặt phẳng không gian qua việc lựa chọn Vpoint Để viết chữ , chọn UCS cho mặt phẳng XY: UCS X 90o ( đa khung không gian phẳng ) ; UCS ZA chọn hớng z xuống ( ) , gốc 0,0 Chuyển từ SAP sang MDB : Analyse Option Acess DataBase file gõ tên file Chuyển từ SAP sang cỏc Text ,hay c s d liu Excell,Access : - File Print Table Analysis Result (chọn kiểu xut ) - Enhanced Metal file dạng file vector đọc nhiều chơng trình đồ hoạ công cụ văn phòng nh world ( có đuôi *.emf) - Dạng DXF sơ đồ hình học kết cấu -các đối tợng chuyển lớp Có thể dùng ACAD để biến đổi Nhập từ DXF-SAP : - File > Import > DXF > Open : khai báo tên tệp muốn nhập - Hiện hộp thoại : chọn trục global up ( Z); khai báo đơn vị - Khai báo lớp Joint-> Joints ; Frame-> Frames Nên tạo file mẫu từ SAP chuyển sang AutoCAD để có cấu trúc lớp, sau vẽ mô hình nhập lại SAP Liên kết mềm tính móng đàn hồi Liên kết đàn hồi : Trong SAP2000 cung cấp liên kết đàn hồi liên kết lò xo đặt nút Dới tác dụng lực lò xo bị biến dạng phát sinh thành phần phản lực bao gồm F1,F2,F3 , M1, M2,M3 lần lợt phản lực thẳng phản lực xoay Liên kết đàn hồi dùng trờng hợp nh dầm liên tục có gối tựa đàn hồi , dầm , đàn hồi ( móng băng, móng ) Độ xác lời giải tỉ lệ thuận với mật độ lới lò xò Liên kết đàn hồi - spring : liên kết mềm tác dụng theo thành phần bậc tự ,tuy nhiên thông dụng theo phơng Z 39 39 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Bài giảng SAP2000_V8 Các thành phần độ cứng lò xo có đơn vị ( lực/đơn vị dài , lực /đơn vị góc xoay) Để khai báo độ cứng đàn hồi dùng Assign Joint Springs Để gán độ cứng đàn hồi ( lò xo ), trớc hết phải tính giá trị độ cứng đàn hồi Trong mô hình Winkler đất coi nh đàn hồi tuyến tính đợc đặc trng hệ số Trong trờng hợp đơn giản SAP2000 đề xuất tính độ cứng gối lò xo theo phơng nh sau : Ki= Ks b.ls = Ks A ( Ks hệ số , b,ls chiều rộng dài mà gối phải chịu ) Bảng giá trị hệ số số loại đất thông dụng : - Đất cát xốp : 4800-16000 ( kN / m3 ) - Đất cát chặt vừa : 9600 - 80000 ( kN / m3 ) - Đất cát chặt : 6400 - 128000 ( kN / m3 ) Phơng pháp xác định hệ số : Trong học đất - móng nh biết , có nhiều mô hình đặc trng cho loại đất khác Mô hình Winkler đợc sử dụng đề nghị đợc sử dụng rộng rãi đơn giản thích hợp với số loại đất thông dụng Trong mô hìh , đất đợc coi nhh đàn hồi tuyến tính, đặc trng hệ số Hệ số đợc xác định công thức sau: Ks = As + Bs Zn Trong : As số phụ thuộc theo chiều sâu móng ; B s hệ số phụ thuộc độ sâu ; Z độ sâu khảo sát ; n hệ số hiệu chỉnh để có giá trị gần với đờng cong thực nghiệm ( kết thí nghiệm lấy n=1 ) Mô hình tính toán loại móng mềm Đối với kết cấu móng thờng có hai phần :kết cấu chịu lực phần Hệ chịu lực mo tả loại phần tử khác nh dầm ( móng băng ), ( móng bè ) Ngoài trờng hợp cần thiết sử dụng phần tử Plane , solid Mô hình số kết cấu : * Móng băng - Dầm - dùng phần tử , gối lò xo đặt điểm nút dầm , mật độ tuỳ ý * Móng băng giao - Hệ dầm giao : - gối đặt giao điểm hệ dầm điểm bên : 40 40 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Bài giảng SAP2000_V8 * Móng bè- Tấm đàn hồi : móng dùng phần tử ,gối lò xo đặt điểm nút phần tử * Cọc chịu lực ngang - Chú ý : Khai báo bậc tự cho kết cấu : UX , RY V M V M Tờng cừ : Dầm H Dầm H Đất Đất Gối Lò xo Neo Neo chơng iV thiết lập sơ đồ & tính Kết cấu vỏ A.Mô hình kết cấu Tạo lập kết cấu ban đầu Từ th viện mẫu có : - Giới thiệu đại lợng bảng hệ vỏ :Shear Wall ,Cylinder,Barrel,Dome Tạo lập từ đầu qua hệ lới phụ trợ : - Khai báo hệ toạ độ trụ - Một số ví dụ Khai báo loại tiết diện : Define Area Section - Mt s th vin mu Shell Khai báo loại phần tử - Area Type : + Shell :phần tử vỏ ,có thể loại ( Type): 41 41 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Membrane - phần tử màng : chịu kéo nén Plate - Phần tử : chịu uốn mặt phẳng Shell - Phần tử vỏ : chịu uốn ,kéo nén + Plane - Phần tử kiểu biến dạng phẳng ứng suất phẳng + Axisymmetric - Phần tử đối xứng trục - Khai báo chiều dày phần tử -Thickness - Chú ý : chiều dày Membrane ( màng )và Bending ( uốn ) nói chung giống cần khai báo Membrane đủ , nhiên số ứng dụng nh mô cho vỏ nhăn phải sử dụng hai loại chiều dày để mô tả cho xác Vẽ phần tử shell : - Draw Quad để vẽ phần tử tứ giác qua nút - Draw Rectangular vẽ phần tử nhật qua góc - Quick Draw : vẽ nhanh qua việc đánh dấu vào điểm ô lới Sử dụng chức Edit>Mesh shell để chia nhỏ phần tử :khai báo số phần tử cần chia theo phơng - Sử dụng chức Replicate nh biết frame để biến đổi kết cấu Chú ý : + Các phần tử shell phải chung nút làm việc đồng thời + Các phần tử có kích thớc khác phải ý đến điểm giao (chia phần tử phải liên tục , không biểu đồ không liên tục ) Khai báo tải trọng gán a Các loại tải trọng áp dụng cho phần tử vỏ Tải trọng thân - Load Case >Selfweigh( Mutiplier): tác dụng lên tất phần tử Tải trọng phân bố diện tích Assign>Area Loads>Uniform : ( Uniform ): tác dụng lên phần tử theo hớng hệ toạ độ tổng thể địa phơng Các đại lợng: + Load Case Name :tên THTT muốn đặt tải + Load : giá trị tải trọng /diện tích + Direction :hớng tải trọng Tải trọng tập trung nút :cũng giống nh phần tử Frame 42 42 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Bài giảng SAP2000_V8 dùng Assign >Joint Load Tải trọng nhiệt thay đổi nhiệt độ thớ thớd dới phần tử Tải trọng áp lực Assign>Area Loads> Surface Pressure : - Nếu khai báo trực tiếp từ đồ hoạ áp lực tác dụng theo phơng vuông góc với bề mặt phần tử có giá trị dơng hớng chiều với trục +3 phần tử - Nếu tải trọng phân bố phần tử nút (theo phơng vuông góc với bề mặt phần tử)thì nên dùng Pressure:AssignSurface Pressure chọn By Element-Pressure, tải trọng có tác dụng phân bố lên phần tử đợc chọn với giá trị khai báo - Nếu tải trọng phân bố phức tạp dãy nút có phơng không gian ,dùng Joint Pttern để khai báo ( dùng cách khai báo cho tải trọng nớc hay tải trọng đất tác dụng theo chiều cao kết cấu) Joint pattern : - JP loại tải trọng phức tạp có phơng trình tải trọng theo phơng tác dụng điểm nút , J P tập hợp nút mà nút gán giá trị lực theo cấu trúc hàm có dạng : Pi = A.xi+ B.yi + C.zi Dạng tải trọng hay gặp : Hàm tải trọng tổng quát : P= Ax + By + Cz + D P= Cz + D h Z=0 P=f D=d z=h P=0 C= -f/h f - Để khai báo JP có giai đoạn : + Từ Define JP : khai báo tên JP + Từ Assign JP : gán thông số A,B, C cho hàm tải trọng theo tên đặt ( ý phải đánh dấu tất nút chịu tải trọng theo mẫu ) + Từ Assign Shell static load Pressure chọn JP đa vào hệ số tính toán cho loại tải trọng ( ý chọn trờng hợp tải trọng , tên mẫu ) Chú ý : 43 43 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD + Dùng JP nên để riêng trờng hợp tải trọng + Các tải trọng JP tác dụng lên nhóm phần tử ( không thiết kết cấu ) + Trong trình khai báo mẫu JP , nhóm nút đánh dấu thuộc độ cao h ảnh hởng đến chia tải trọng , gán tải trọng nút miền chịu tác dụng tải trọng có độ cao khác với h ban đầu tải trọng tự phân chia lại miền đánh dấu b Cách khai báo loại tải trọng : - Chọn phần tử có tải trọng - Vào Assign loại tải trọng nêu - Chọn trờng hợp tải cần gán,đơn vị - Đa vào giá trị lực Các khai báo khác : trờng hợp tải trọng , tổ hợp tải trọng , liên kết, nhóm phần tử giống phần tử Đối với khung làm việc theo sơ đồ không gian : - Dới tác dụng tải tọng 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 , chuyển vị thẳng mặt phẳng sàn chuyển vị xoay nút mặt phẳng , thành phần khác khác Để cho kết cấu làm việc giảm bớt phơng trình tính toán , khai báo ràng buộc qua Constraint - Cách khai báo : + Chọn nút mặt phẳng + Vào Joint Constraint Add Diaphragm + Chọn phơng pháp tuyến mặt phẳng ( thờng Z ) Chú ý : + Mỗi Diaphragm có hệ trục toạ độ riêng 1,2,3 ( trục vuông góc với 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 + Có thể loại bỏ số nút tập chọn Remove 44 44 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Bài giảng SAP2000_V8 Phần tử PLANE : dùng mô tả kết cấu khối chiều làm việc kiểu biến dạng phẳng ứng suất phẳng Nó phần tử từ 3-9 nút có chiều dày không đổi có mặt phẳng phần tử song song với mặt phẳng Global ) Phần tử Asolid : dùng cho mô hình đối xứng trục chịu tải trọng đố xứng Phần tử từ 39 nút , đợc mô hình hoá qua mặt cắt ngang hai chiều khối đối xứng trục chiều Trục đối xứng phải trục Global Trong loại phần tử xét đến ảnh hhởng chuyển vị nội lực theo phơng dọc trục Các thành phần nội lực vỏ Phơng pháp phần tử hữu hạn dùng mô hình chuyển vị , ứng suất nội lực không liên tục phần tử Trong SAP2000 kết nội lực hay ứng suất đợc tính điểm tích phân Gauss, sau ngoại suy điểm nút Các giá trị ứng suất nội lực nút chung nhiều phần tử khác khác Trong hiển thị kết đợc nọi suy làm trơn cho thiết kế Mỗi dải màu có giá trị biên thang màu - Lực màng ( ứng lực màng - lực dọc ) F 11 = 11 A , F22 theo phơng trục trục hệ toạ độ riêng - Lực cắt màng : F12 = 12 A - Mômen uốn : M11 = t 11 A M22 = t 22 A ( t chiều dày Ptử , A diện tích , 11 ứng suất pháp ) ( trục trục pháp tuyến phần tử ) - Mômen xoẵn : M12 = t 12 A - Lực cắt : V13 = 12 A ; V23 = 23 M11 : mômen uốn mặt phẳng 23 ;M22 : mômen uốn mặt phẳng 13 M12 : mômen uốn xoắn ;FVM, SVM : lực ứng suất theo phơng Ven Mises B Chạy kết ( giống phần tử Frame) Thực tính toán 45 45 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Bài giảng SAP2000_V8 Xem sơ đồ hình học , tải trọng Xem biểu đồ chuyển vị Xem biểu đồ nội lực Chơng V thiết kế I Giới thiệu SAP2000 có môdul hoàn chỉnh cho thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép kết cấu thép Chơng 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 II.các bớc thực thiết kế cấu kiện BTCT Khai báo hệ số thiết kế liên quan đến vật liệu: - Vào menu Define> Material: chọn kiểu vật liệu Concrete Design Property datavà đa vào tham số : - fy :cờng độ chịu kéo thép, tính theo giới hạn chảy Ví dụ AII có Ratt=2800 kg/cm 2, nhng fy=3000 kg/cm2 - fc : cờng độ chịu nén bê tông Lấy giá trị mác bê tông Ví dụ bt mác 200 lấy fc=200 kg/cm2 (Ec 20/25) - fys : cờng độ chịu cắt cốt thép: Giới hạn chảy ví dụ: AI fys=2100 - fcs : cờng độ chịu cắt bê tông=fc 46 46 Bài giảng SAP2000_V8 Khai báo hệ số thiết kế ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Khai báo tham số thiết kế cột Chọn kiểu phần tử thiêt kế ( Beam, Column) - Khai báo tiết diện: Menu define\Frame/Cable Section> Reiforcement : (chỉ chọn đuợc ba loạitiết diện chữ nhật , Tròn, chữ T vật liệu kiểu CONC cho trình thiết kế ) - Chọn loại phần tử thiết kế cho dầm ( beam ) hay cột ( column ) 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 chồng Column: - Rectangular: - Cover to rebar Center =a ( chiều dày lớp bảo vệ tính đến tâm cốt thép) - Number bar in dir 3: Số lớp cốt thép tính theo phơng - Number bar in dir 2: Số lớp cốt thép tính theo phơng - 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 - 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 47 47 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD 3.Chọn tổ hợp thiết kế - Menu Define\ Load combination (dùng cho concrete design steel design) - Hoặc menu Design chọn Select Design Combo 4.Chọn Kiểu thiết kế: vào Menu Design chọn (Steel or Concrtete) 5.Chọn tiêu chuẩn thiết kế: Menu Option\Preference\Concrete (BS8110-89) :có số 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 - Response Spectrum : thiết kế cho trờng hợp nhiều gí trị phổ 6.Thiết kế tiết diện: - Thực tính toán để tính nội lực ( Run ) - Bắt đầu thiết kế : Design>Concrete Frame Design> Start Design/ Check of Structure III.In xem kết Vào menu Display > Design Results Table :cho kết dầm cho diện tích cốt thép chịu kéo chịu nén , cột toàn diện tích cốt thép ( tổ hợp thiết kế , theo mặc định ) - Dầm: Tính dầm chịu mômen uốn theo M33 Cắt (V22) - Cột: Cột tính cho toán kéo nén lệch tâm xiên Bài toán thiết kế nhiều toán kiểm tra Menu Option\Preference \Concrete -> Interaction Diagram Parameter: Curve, Point/Curve: Lựa chọn số đờng cong điểm kiểm tra đờng cong 48 48 Bài giảng SAP2000_V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Để xem thông tin thiết kế , định vị chuột vào phần tử nhấn chuột phái, chơng trình mở hộp thoại Concrete Design Information vào Design>Concrete Frame Design> Display Design Information, cho biết thông tin cốt thép dọc, thép đai mặt cắt Muốn xem chi tiết , nhấn vào ô Detail hộp thoại cho thôgn tin sau : - Frame ID : Tên phần tử - Station ID : tên mặt cắt - Section ID : Tên tiết diện - Combo ID : Tên tổ hợp dùng cho thiết kế - 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) ( nh bảng nêu ) Thay đổi tham số trình thiết kế - Redefine: chọn lại thông tin thiết kế - Reset Design Section: Lấy lại tiết diện ban đầu - Update Analysis Section: Lấy tiết diện thay đổi làm tiết diện tính nội lực - Nên sử dụng P-Delta để kiểm tra điều kiện ổn định cột IV Thiết kế kết cấu thép Khai báo vật liệu: fy: Cờng độ giới hạn chảy Trình tự thực : giống nh kết cấu BTCT Kiểu phần tử - Column: Phần tử song song phơng Z - Beam : Phần tử song song mp XY - Giằng (Braced) - ( Effective Length Factor (K)): phụ thuộc vào liên kết (Phần tử, gối tựa, restraint , phuơng) SAP tự động tính K (Liên kết nút, phần tử) Mặc định không xác định đợc kiểu liên kết lấy=1 49 49 ... hình tệp sở liệu SAP2000 , sau kiểm tra phân tích mô hình Trong trình kiểm tra phân tích, cửa sổ xuất thông báo trình phân tích kỹ thuật Khi phân tích xong, xem lại 16 16 Bài giảng SAP2000_ V8 ĐàO... vị chung ( hệ khai báo ) IV Nhứng bớc thực phân tích kết cấu A Thiết lập sơ đồ kết cấu Xây dựng hệ lới chọn th viện mẫu Khai báo vật liệu Khai báo đặc trng hình học ( tiết diện , chiều dày ... Nhấn Delete All Bài giảng SAP2000_ V8 ĐàO TĂNG KIệM -CNTT-ĐHXD Trong SAP2000 có hệ thống th viện mẫu phong phú để tạo sẵn kết cấu hệ thanh,vỏ Để tạo kết cấu này, ngời sử dụng chọn loại sơ đồ sau