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

SAP2000 V.8 cho tin học ứng dụng

Đào Tăng kiệm - Bộ môn Công nghệ phần mềm ( 4-2004 ) Chơng I.Những khái niệm cơ bản

- Điểm thay đổi về đặc trng vật liệu , đặc trng hình học

- Điểm cần xác định chuyển vị & điểm có chuyển vị cỡng bức

- Điểm xác định điều kiện biên

- Tải trọng tập trung (trừ tải tập trung trên Frame)

- Khối lợng tập trung

b) Khai báo nút trong SAP :

- Các nút đợc tạo tự động khi tạo phân tử

o Một nút có 6 bậc tự do: U1, U2, U3 (thẳng); R1, R2, R3 (Xoay)

o Chiều dơng qui ớc của các bậc tự do tơng ứng với 6 thành phần trong hệ toạ độtổng thể

o Bậc tự do tính toán: (DOF=Degree of Freedom): Số bậc tính toán của mỗi nút cóthể hạn chế theo từng loại sơ đồ ( Analyze - Option Def ).

o Bậc tự do nào không có tải trọng ,liên kết hay điều kiện biên thì SAP tự động bỏqua BTD đó

d) Một sô đối tợng khác liên quan đến nút :

- Các lực tậkpmtrung có thể khai báo tại nút ( Joint Load )

- Khai báo khối lợng tập trung tại nút ( Mass )

- Khai báo các mẫu tải trọng tại nút ( Joints Pattern

- Là một đoạn thẳng biểu diễn trục của các cấu kiện , có hai nút , ký hiệu i và j

- Biểu diễn cho các kết cấu dầm , dàn , khung 2D hoặc 3D

- Mỗi thanh có một hệ tọa độ địa phơng riêng mô tả cho các đại lợng của tiết diện , tảitrọng và kết quả nội lực :

+ Đổi chiều của trục 1

+ Cho phép quay trục 2&3 một góc quanh trục 1 Góc là dơng khi quay ngợc chiềukim đồng hồ nếu nhìn từ chiều dơng trục 1

- Khi vẽ các phần tử nên theo trật tự từ trái sang phải , dói lên trên

- Thanh có thể có tiết diện không đổi ( Primastic ) hoặc thay đổi ( Non- Primastic )

- Thanh có thể có các loại liên kết khác nhau tại các nút ( Release , Rigid )

- Các đặc trng hình học của phần tử thanh :( do chơng trình tự tính nếu dùng các TD mẫucủa SAP ) : A, I22,I33, J

+ Section modulus : Mô men chông uốn

+ Plastic modulus : Mô men dẻo

+ Radius of Gyration : Bán kính quán tính

- Các loại tải trọng tác dụng lên PT thanh :

- Có thể có 3 hoặc 4 nút , là mặt phẳng trung bình của các kết cấu loại tấm ,vỏ , bản

đ-ợc khai báo qua chiều dày của PT

+ Shell : vỏ phần tử không gian có thể chịu cả kéo ( nén ) hoặc uốn

- Hệ toạ độ riền của phần tử là 1(đỏ) ,2( trắng) ,3(xanh) :trục 1& 2 nằm trong mặt phẳng,

3 luôn vuông góc với bề mặt phần tử

+ Theo mặc định ,trục 3 hớng ra màn hình hoặc theo phơng Z

+ TT áp lực : có hớng vuông góc với PT (surface Presure ), TT thay đổi theo các

điểm nút ( Joint Pattern ) dùng cho áp lực nớc hoặc tờng chắn

- Nội lực :

+ Có thể có kết quả nội lực hoặc ứng suất tại các nút & theo phơng chính

+ Có các lực dọc màng theo các trục F11,F12 và mô men uốn M 11,M12 tại các

điểm nút của phần tử

+ Kết quả ứng suất cho tại các nút cả thớ trên ,thớ dới của phần tử

c) Phần tử khối phẳng ( Plan, Asolid ):

- Có thể 3 đến 9 nút , là mặt phẳng trung bình của phần tử , cho các kết cấu tấm , tờng , đêchắn chịu tải trọng đối xứng trục , biến dạng phẳng và ứng suất phẳng

d) Phần tử khối 3D ( solid ): 9 nút , dùng cho các kết cấu khối chịu tải trọng 3 chiều

3 Liên kết : có các loại :

- Liên kết nối đất ( LK2 )

- Liên kết Restrain đảm bảo cho mô hình không bị biến hình Nếu KC bị biến hình, chơngtrình sẽ thông báo " Structure to be unstable "

b) Liên kết đàn hồi (Spring)

- Cũng có các thành phần chuyển vị :

 Translation U1, U2, U3= UX,UY,UZ

 Rotation R1, R2, R3= RX, RY, RZ

- Độ cứng của gối liên kết có giá trị hữu hạn

- Giá trị CV của LK hữu hạn và phụ thuộc vào gối đàn hồi

- Phản lực của gối là phẩn lực đàn hồi

- Liên kết cuãng phải đảm bảo cho kết cấu không biến hình

- Gối ĐH cuãng có thể chịu các chuyển vị cỡng bức & phản lực ĐH bằng tổng PL của 2chuyển vị

- Không khai báo Liên kết nút Restraints trùng Spring

c) Ràng buộc chuyển vị :

- Để mô hình làm việc đúng tính chất thực của nó và không biến hình

- Có các kiểu Constraints : Body, Plan, Diaphragm

- Giảm số phơng trình và khối lợng tính toán

- Hệ toạ độ tổng thể ( global ) có thể là hệ toạ độ Decac (ký hiệu X, Y, Z ) hoặc hệ toạ độcầu , trụ ( Z, R, θ )

- Hệ toạ độ riêng ( Local ) ký hiệu 1,2, 3 cho các loại phần tử ( trừ phần tử Solid theo hệtoạ độ tổng thể )

• Đặc điểm :

+ Chỉ có một hệ Global nhng có thể có nhiều hệ toạ độ con, các hệ toạ độ con là sovới hệ tọa độ tổng thể

+ Mỗi hệ toạ độ con có thể có những thuộc tính riêng nh hệ lới , gọi th viện mẫu,

đơn vị và có thể hiện theo từng hệ con

+ Hệ toạ độ global dùng để vào dữ liệu và hiện kết quả cho nút , lực nút , liên kết ,tải trọng tập trung ,phân bố , phản lực , chuyển vị gối tựa và chuyểnvị nút

+ H ệ toạ độ riêng dùng để vào dữ liệu cho phần tử , tải trọng trên phần tử , hiệnnội lực của phần tử

III Đơn vị :

- Nên chọn đơn vị trớc khi thao tác với quá 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 nhau cho dữ liệu khác nhau trong một sơ đồ kết cấu

- Các hệ đơn vị sẽ đợc chơng trình tự động qui về một loại

- Kết quả đa ra theo một hệ đơn vị chung ( hệ khai báo đầu tiên )

IV Nhứng bớc chính khi thực hiện phân tích kết cấu

A Thiết lập sơ đồ kết cấu

1 Xây dựng hệ lới hoặc chọn th viện mẫu

2 Khai báo vật liệu

3 Khai báo các đặc trng hình học ( tiết diện , chiều dày )

4 Vẽ phần tử

5 Gán tiết diện cho phần tử

6 Khai báo liên kết nối đất

8 Gán tải trọng cho phần tử cho từng trờng hợp tải trọng :

Tải trọng bản thân , TT nút, TT tập trung , phân bố , TT phân bố không đều

9 Tổ hợp tải trọng

B Phân tích kết cấu :

1 Chọn kiểu kết cấu ( dàn, khung, vỏ )

2 Khai báo một số tham số cần thiết ( tham số để tính, in hoặc tham số động )

Giao diện đồ hoạ của SAP2000 đợc dùng để khởi tạo mô hình, phân tích kết cấu,, thiết kế và hiển thị Trong chơng này sẽ giới thiệu chức năng vắn tắt giao diện đồ hoạ

Chúng bao gồm các thành phần :

• Main Window - Cửa sổ chính : bao gồm toàn bộ giao diện đồ hoạ.Cửa sổ này có

thể di chuyển vị trí , phóng to, thu nhỏ hoặc đóng lại bằng các thao tác thông thờngcủa Windows Tại mép trên bên trái của sổ cho biết tên của chơng trình và loại kếtcấu đang làm việc

• Menu Bar - Dòng Menu : chứa các menu con mà từ đó có thể truy nhập vào mọi

chức năng của chơng trình SAP2000

• Main Toolbar - Thanh công cụ chính : bao gồm các chức năng , các thao tác hay

dùng , giúp ngời sử dụng có thể truy nhập nhanh Chủ yếu trong phần này là cácchức năng hiển thị ( view , zoom , ) Tất cả các chức năng của thanh công cụ này

có thể truy nhập từ dòng menu

• Floating Toolbar - Thanh công cụ di động : gồm các thao tác thông dụng , chủ

yếu là các chức năng dùng để thiết lập mô hình , cho phép truy nhập nhanh Tất cảcác chức năng của thanh công cụ này có thể truy nhập từ dòng menu

• Display Windows - Các cửa sổ hiển thị : là một vùng rộng trên màn hình dùng để

hiện sơ đồ hình học, các đặc trng tiết diện, tải trọng , cũng nh các kết quả sau khiphân tích và thết kế Trong vùng này có thể mở một hoặc bốn của sổ một lúc Mỗicửa sổ có thể chọn điểm nhìn và cách hiển thị kết cấu khác nhau Ví dụ, có thể mởcả bốn cửa sổ , trong đó cửa sổ thứ nhất hiện sơ đồ kết cấu cha biến dạng, của sổthứ hai hiện một trờng hợp tải trọng nào đó, cửa sổ thứ ba hiện sơ đồ chuyển vị củakết cấu sau khi đã tính toán và sơ đồ thứ t hiện các tỉ lệ ứng suất thiết kế Cũng cóthể , mở ba của sổ, một của sổ hiện mặt bằng, một của sổ hiện mặt đứng , và cáicòn lại hiện hình chiếu phối cảnh của kết cấu

Tuy nhiên, tại mỗi thời điểm , chỉ có một của sổ là đang hoạt động và các tác động chỉ có hiệu quả trong cửa sổ này Có thể thay đổi một của sổ bất kỳ thành của sổ hoạt

động bằng cách nhấn vào một điểm bất kỳ trong của sổ đó

• Status Line - Dòng trạng thái : cho biết các thông tin về trạng thái hiện tại ở

phía phải của dòng có một hộp nhỏ hiện và thay đổi hệ đơn vị đang dùng , toạ độhiện thời của con trỏ và các điều khiển động trong trờng hợp hiện các biểu đồchuyển vị hoặc các dạng dao động

II Thanh Menu :

- Chứa tất cả các lệnh và các hộp thoại của SAP2000

- Để vào các lệnh đi từ Menu chính → Menu con → hộp thoại :

+ Check box : chọn một phơng án

+ List box : chọn một giá trị tróng số các giá trị liệt kê

+ Hộp giá trị : đa vào một giá trị cụ thể

- Một số lệnh có thể có trạng thái On - Off liên hoàn

- Giới thiệu một số lệnh trên thanh Menu ( File ) Trong quá trình sử dụng chơngtrình SAP2000 , rất cần phải hiểu những thao tác cơ bản để thiết lập, tính toán và thể hiệnmô hình Các thao tác này đợc giới thiệu ngắn gọn trong những phần sau đây

A.Các thao tác với tệp – File

• Open- Save- Save as -Close : Các chức năng thông thờng nh mở tệp, đóng tệp , cất

tệp

• New Modal : bắt đầu một mô hình mới qua việc khai báo hệ lới hoặc gọi một th viện

bằng cách sử dụng một trong những kết cấu đã thiết lập sẵn do chơng trình cung cấp Các kết cấu này có dạng đơn giản và đều nhau về kích thớc Chúng có thể là dàn ,khung phẳng, khung không gian, vỏ trụ, vỏ cầu Ngời sử dụng có thể dùng một hoặcghép nối nhiều kết cấu mẫu với nhau tạo thành một kết cấu mới cho mình hoặc dựatrên những mô hình này biến đổi lại cho phù hợp với kết cấu thực mong muốn

Khi gọi th viện mẫu theo chức năng này thờng kết cấu đợc tạo có kích thớc là đềunhau theo một phơng Tuỳ thuộc loại kết cấu, chơng trình sẽ hỏi một số thông tin cầnthiết nh : số nhịp, số tầng , khoảng cách giữa các nhịp, tầng

• Import : nhập một tệp dữ liệu từ một chơng trình khác (SAP90, SAP2000V_7,AUTOCAD ,các tệp cơ sở dữ liệu theo cấu trúc của Access,Excel ) vào SAP2000

• Export : xuất ra tệp dữ liệu vào của SAP2000 dới dạng S2K ( là tệp dữ liệu vào chuẩn

giống nh viết trực tiếp bằng file text , ngời dùng có thể mở ra xem và sửa chữa để tínhtoán lại ) , hoặc xuất ra dới dạng DXF, MDB, XCL,TEXT

• Set default file Parth : Khai báo th mục mặc định khi cất các tệp của SAP

• Print : Các chức năng in ấn

- Print Set up for Graphics : Cài đặt một số tham số khi in nh số dòng trên một trang,

loại máy in, tên của dự án

- Print Graphics : In trực tiếp các hình vẽ đang hiện trên màn hình ra máy in

- Print Table : In các bảng dữ liệu vào ,các kết quả đã tính ra máy in ( xem thêm phần

" Cấu trúc bảng dữ liệu của SAP2000" ) dới dạng văn bản hoặc các cơ sở dữ liệu khác

• Custom Report Writer : Tổ chức báo cáo trên các có sở dữ liệu của SAP2000 cung

cấo : bảng dữ liệu ( vào ,ra) ,các lời chú giải,tiêu đề,hình ảnh

• Modify /Show Project Information : xem và thay đổi các thông tin chung của dự án

(mô hình ) đã chạy trên SAP nh tên công ty ,ngời tính, tên khách hàng

• Modify /Show Coments and Log : Đa thêm vào các lời chú giải ( Text )vào các file

văn bản đã có của SAP

• Show Input/ Output text file : Xem các tệp cơ sở dữ liệu vào ,kết quả ra của SAP dới

dạng Text

B Biến đổi - Edit

Chức năng này dùng trong quá trình thay đổi mô hình Hầu hết các thao tác của editingtác động tới một hoặc nhiều đối tợng vừa chọn Các thao tác này nằm trong menu Edit.Tr-

ớc khi dùng các thao tác này phải lựa chọn các đối tợng cần tác động ( nút,phần tử,liên kết )

Có thể nêu ra một số chức năng cơ bản sau :

• Undo, Redo : Các chức năng này có thể huỷ hoặc quay lại tao tác vừa làm

• Cut, Copy, Paste, Delete : dùng để cắt, sao chép , dán xoá một nhóm đối tợng trong

quá trình tạo lập sơ đồ kết cấu

• Add to Model From Template file : Nối một kết cấu trong th viện của SAP với một

mô hình đã có

• Interactive DataBase Editing : Sửa chữa các dữ liệu đa vào qua các bảng dữ liệu .

Các dữ liệu mới đợc cặp nhật ngay vào mô hình nếu chấp nhận ( apply) các dữ liệu này.Trong quá trình sửa chữa, SAP cung cấp các chức năng để sao chép, xoá ,sửa thuậntiện và đôi khi hiệu quả hơn biến đổi trực tiếp trên đồ hoạ

• Add grid at Selected point : Thêm các đờng lới tại các điểm đánh dấu đã lựa chọn,

đ-ờng lới này có thể theo một trong 3 trục của hệ toạ độ bất kỳ

• Replicate : cho phép tạo ra một bản sao của một nhóm đối tợng nào đó ( nút, phần tử)

từ một bản gốc và cho phép chuyển đến vị trí mới bằng phơng pháp tịnh tiến hoặc quaytheo các trục Có ba kiểu :

- Linear : sao chép một số đối tợng đến vị trí mới( có số gia theo cả ba phơng ) với

số lợng tuỳ ý

- Radial : tạo một số bản copy và cho phép quay quanh một trục nào đó với góc tuỳ

ý :

- Mirror : tạo một bản sao đối xứng qua một mặt phẳng nào đó và có thể dịch

chuyển đến một vịi trí bất kỳ

• Extrude : Tạo ra các đối tợng dạng khối 3D từ một số dạng phần tử ban đầu của SAP

nh Line Area

• Move : di chuyển một số thành phần của kết cấu nh ( nút, phần tử ) đến vị trí mới

trong mô hình

• Merge joint : hợp các nút lân cận nhau lại theo một dung sai nào đó do ngời dùng

khai báo ( có thể sử dụng trong việc nối hai mô hình độc lập với nhau thành một môhình mới ) hoặc sửa các sai sót trong quá trình thiết lập mô hình

• Mesh curved Frame/Cable :tạo một cung tròn qua các đầu của phần tử thanh (từ

thanh thẳng thành cong qua một số cách nào đó Phần tử thanh bị xoá và cung tròn bịchia thành nhiều phần tử thanh sau khi tạo

• Join Frame : cho phép nối các thanh đã lựa chọn thành một phần tử và bỏ đi các nút

không cần thiết trong quá trình nối Cách làm :

- Chọn các phần tử muốn nối

- Nhấn vào Join Frames

• Trim/Extend Frame : Chức năng này cũng giống nh ở AutoCAD sẽ chặt bớt các đoạn

thẳng hoặc kéo dài các đoạn thẳng từ một hoặc hai đầu của thanh

• Mesh Area :

Chia nhỏ các phần tử shell thành một lới theo hai phơng Cách làm :

- Chọn các phần tử shell muốn chia nhỏ

- Nhấn Edit →Mesh Area → và đa vào số lợng các phần tử muốn nhập (2 hớng ) →

OK

• Mesh Solid : Chia nhỏ phần tử Solid thành các phần tử nhỏ hơn.

• Disconect : tách các phần tử quanh một nút chung thành mỗi phần tử có một nút độc

lập , tự thêm vào tên các nút tơng ứng ( có thể sử dụng chức năng này khi cần Releasehoặc Consntraint , Restrain )

1 3

• Connect : dùng để nối các nút của các phần tử tại cùng một vị trí có tên khác nhau

thành một nút chung , các nút thừa tự loại bỏ ( ngợc lại của quá trình Disconect )

• Show Duplicate : chức năng này dùng để hiện ( đổi màu ) các phần tử trùng nhau Sau

đó có thể xoá hoặc nhập lại các nút hoặc phần tử giống nhau ( trùng tên ) Cách làm :chọn các nút và phần tử giống nhau trong sơ đồ kết cấu nhấn → Show Duplicate , cácnút và phần tử trùng có thể đợc vẽ lại bằng một màu khác

• Merge Duplicate : ngợc lại Show Duplicate

• Change Label : thay đổi lại cách đánh số nút , phần tử theo một tổ hợp mới gồm có

chữ hoặc số , có thể đánh số theo trật tự hớng X,Y, Z tuỳ chọn

C Hiển thị - View

trong một mặt phẳng song song với một trong ba mặt phẳng X-Y, X-Z hoặc Y-Z của

hệ toạ độ chung , chỉ thấy đợc các đối tợng trong mặt phẳng đó Hiển thị theo khônggian ba chiều ( hình chiếu trục đo ) có thể thấy toàn bộ kết cấu từ một điểm nhìn đãchọn Các đối tợng nhìn thấy không bị hạn chế bởi một mặt phẳng nào Hớng nhìnkhai báo qua hai góc , một góc trong mặt phẳng ngang và góc kia phía trên nhìn xuốngmặt phẳng ngang

chiều thứ ba Có thể chuyển đổi dễ dàng giữa nhìn theo phối cảnh sang hình chiếu trục

đo và ngợc lại Góc nhìn dùng thể hiện mức độ gần xa từ điểm nhìn đến kết cấu Gócnhìn lớn cho hình ảnh nhìn gần và góc nhìn nhỏ cho hình ảnh nhìn xa, Đôi khi có thểchọn một góc nhìn phối cảnh không hợp lý sẽ thấy kết cấu nh bị biến dạng ( méo

mó )

cấu Zoom out đa kết cấu lùi xa màn hình , Zoom in đa kết cấu lại gần ( phóng to).Chế độ zoom có thể đặt số gia và thay đổ nó Zoom window chỉ hiện kết cấu nằmtrong của sổ chọn Cửa sổ này khai báo bằng cách đánh dấu hai góc của cửa sổ và dichuột trên miền đánh dấu

phần nằm trong cửa sổ khai báo

giới hạn trên và giới hạn dới Chỉ những phần kết cấu trong cửa sổ này mới hiển thị

đ-ợc và các hiệu quả của Pan, Zoom chỉ tác động trong cửa sổ này

• Set Display Option: Khai báo các tham số liên quan đến các loại nút, phần tử ,liên kết

để hiện trên sơ đồ kết cấu nh : Label , Element, Axis , Restraint

D Khai báo - Define

• Material : 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 đặt một tên và đa vàocác tham số E, W, M , α và một số tham số khác cho quá trình thiết kế nh ứng suất

chảy của thép fy , cờng độ kéo nén của bê tông

• Frame/Cable Section : Khai báo các loại tiết diện ( mặt cắt) của phần tử thanh

• Area Section : Tơng tự nh Frame , chú ý đến :

Section name : đặt tên Type : loại phần tử , có Shell , Membrane , Plate Thickness : chiều dầy phần tử

Material : chọn loại vật liệu

• NLLink properties : khai báo tiết diện cho phần tử NL Link - giống phần tử Frame

• Coordinate System/Grid:

Chức năng này cóthể :

-Tạo hệ toạ độ mới ( hệ toạ độ riêng)

- Hoặc thêm, sửa, bớt các dòng lới theo các phơng X, Y, Z của một hệ lới dã có

Vị trí mới của lới có thể trong các trạng thái Lock , Snap ,Glue

+ Lock Grid : thông thờng Grid ở trạng thái lock, lúc này có thể thêm, bớt hoặcthay đổi vị trí các dòng lới Tuy nhiên ở trạng thái này không dùng cách thay đổi nhanhdòng lới ( reshape ) theo kiểu nhấn chuột vào dòng lới và kéo nó đến một vị trí mới , muốnthao tác này lới phải unlock

+ Snap to Grid : ở trạng thái ON , các nút sẽ bắt vào mắt lới nếu chuột đang ở lâncận với mắt lới , nếu ở xa , nó vẫn xác định một nút bất kỳ ở trạng thái OFF , nút sẽ đợcgán ở đúng vị trí mà nó đánh dấu chứ không bắt vào các mắt lới

+ Glue Joint to Grid : ở trạng thái ON các nút sẽ luôn thay đổi cùng với sự thay đổicủa các dòng lới ( dẫn đến phần tử có thể thay đổi theo )

• Joint Constraint : Khai báo các ràng buộc đối với nút

• Joint Patterns : Tạo ra tên các mẫu cho nút ( chỉ khai báo tên ,không đa vào giá trị)

Các mẫu này sau này có thể dùng để gán cho một nhóm nút nào đó , và sử dụng têncủa nhóm để gán tải trọng cho các nút đó

• Group : 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 trìnhgán tiết diện, tải trọng cho các phần tử đó

• Load Case : Khai báo các trờng hợp tải trọng tĩnh , bao gồm :

Load name : Tên trờng hợp tải trọng

Type : loại tải trọng : hoặt tải , gió

Self Weigh : hệ số cho tải trọng bản thân : áp dụng cho toàn bộ trờng hợp

Có thể thêm , sửa , xoá các trờng hợp

• Bridge Load : Khai báo các tham số để tính cho bài toán cầu nh Lane,Vehicle

• Function : Khai báo các tải trọng động nh Time History và Response Spectrum

• Analysis Case : Khai báo các trờng hợp cần phân tích trong quá trình chạy SAP

• Combination : Khai báo các tổ hợp tải trọng :

- Cho phép thêm, thay đổi, xoá một tổ hợp nào đó

- Khai báo các tham số liên quan đến tổ hợp

E Vẽ – Draw

• Reshape Element Mode: chức năng này có thể thay đổi hình dạng và vị trí của các

phần tử đã có trong kết cấu bằng cách dùng chuột kéo đến vị trí nào đó , kích thớc vàhớng của phần tử có thể không thay đổi hoặc thay đổi Nếu di chuyển các dòng lới thìcác phần tử trên đó sẽ di chuyển theo ( khi lới không khoá và đang ở chế độ Gluejoint to grid )

• Draw Special Joint : các nút thông thờng tự sinh ra tại các đầu hoặc góc của phần tử

Dùng chức năng này để đa thêm một số nút vào những vị trí bất kỳ tại những nơi nhấnchuột

• Draw Frame , Quard Area, Solid :

- Tạo ra các phần tử thanh bằng cách đánh dấu vị trí hai đầu thanh trên màn hình hoặctại các nút lới

- Tạo ra các phần tử vỏ bằng cách đánh dấu vị trí các góc phần tử trên màn hình hoặc tạicác nút lới

• Draw Quick : vẽ nhanh các phần tử thanh và vỏ bằng cách đánh dấu một điểm bất kỳ trên

cạnh lới ( Frame ) và trong ô lới ( Shell )

• Snap : ở trạng thái ON , vào chế độ bắt điểm theo các kiểu khác nhaunh bắt tại nút,các

đầu phần tử,các điểm giao nhau

• New Label : đánh số lại tên của một số nút , phần tử theo ý muốn hoặc thay đổi tên

nút , phần tử với một số thông số sau : thêm tiếp đầu ngữ , thay tên , tên đợc đánh vớimột số gia nào đó

F.Lựa chọn – Select

Chức năng này khai báo một nhóm đối tợng sẽ dùng cho các thao tác tiếp theo .SAP2000 dùng khái niệm “ noun verb “ – chọn trớc , trong đó có thể đầu tiên tạo ra mộttập chọn ( bằng cách nhấn trực tiếp vào các đối tợng ) và sau đó thực hiện các thao tác trêntập chọn đó ( không cần dùng chức năng selecting , giống nh trong AutoCAD ) Các thao

tác cần thiết thực hiện trên một tập chọn trớc bao gồm các thao tác gán, sửa đổi dữ liệu ,hiển thị , in ấn

Để chọn đối tợng phải đặt chơng trình vào chế độ Select bằng cách nhấn một trongcác nút của thanh công cụ di động Cũng có thể chọn một hành động bất kỳ từ menuSelect hoặc Display để đa chơng trình vào chế độ chọn Có thể chọn đối tợng theo mộttrong các cách sau :

- Chọn các đối tợng đơn : chỉ chính xác các đối tợng ( Pointer )

- Vẽ một cửa sổ bao quanh các đối tợng muốn chọn ( Window )

- Vẽ một đờng thẳng đi qua các đối tợng chọn ( Crosing)

- Khai báo một mặt phẳng nào đó , ác đối tợng trong mặt phẳng sẽ đợc chọn

- Chọn các đối tợng có cùng loại đặc trng nào đó –theo mặt cắt của phần tử

- Chọn các đối tợng trong cùng một nhóm ( group )

Trong chế độ chọn , nút trái của chuột dùng để chọn đối tợng , nút phải dùng để tra cứu (xem ) các đặc tính của đối tợng Mọi thao tác ( trừ vẽ ) có thể thực hiện khi chơng trình

đang ở chế độ chọn

G Gán – Assign

Chức năng này dùng gán các đặc trng vật liệu, mặt cắt ngang, tải trọng ( đã khaibáo trớc đó ) cho một nhóm các đối tợng đã hoặc vừa chọn Các thao tác của chức năngnày lấy từ menu Assign hoặc thanh công cụ dới , bao gồm :

1.Trong quá trình tạo lập sơ đồ hình học :

đổi, hệ toạ độ riêng (địa phơng )

phóng liên kết, vị trí cần đa ra kết quả , vùng cứng và tải trọng

• 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 )

• Temerature : gán các tải trọng nhiệt

• Pretress : gán tải trọng ứng suất trớc cho các phần tử thanh đã chọn Trong phần

này không mô tả tải trọng mà chỉ khai báo trờng hợp nào chịu tải và hệ số của tảitrọng ứng suất trớc

• Gravity : khai báo hệ số trọng lực

• Uniform : gán tải trọng phân bố đều cho phần tử

• Surface Pressure : khai báo tải trọng lực áp mặt cho các phần tử tấm, vỏ

- Load case : khai báo trờng hợp tải trọng

- 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

- By joint Pattern : khai báo tên mẫu đã có và hệ số

- Option : add , modify, delete

- Loại kết cấu phân tích ( đa vào UX, UY,UZ, RX,RY,RX các bậc tự do bị giữ )

Loại kết cấu : trong phần này có sẵn 4 loại kết cấu mẫu :

- Khung không gian

- Khung phẳng ( X-Z )

- Dầm lới ( X-Y )

- Dàn không gian

Degree of fredom : dùng các mã của các bậc tự do để khai báo cho một kiểu kết

cấu bất kỳ không thuộc 4 kết cấu mẫu ở trên

Lựa chọn dạng phân tích kết cấu :

 Run : thực hiện tính toán kết cấu

Chơng 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 hiệncác thông báo của quá trình phân tích kỹ thuật Khi phân tích xong, có thể xem lại các

thông báo trong quá trình chạy chơng trình , dùng thanh cuộn trong cửa sổ chính Nhấnvào nút OK để đóng cửa sổ chính sau khi kết thúc quá trình xem các thông báo này

I Thiết kế – Design

Thiết kế là quá trình kiểm tra các phần tử thép hoặc bê tông theo các tiêu chuẩnthiết kế khác nhau Quá trình này chỉ đợc thực hiện sau khi phân tích kết cấu

Các phần tử thanh bằng thép có thể có mặt cắt ngang có trọng lợng tối thiểu

đợc lấy tự động từ một nhóm các mặt cắt ngang đã khai báo trong chơng trình Kết cấusau khi thiết kế có thể đợc tính toán và kiểm tra lại

K Hiện dữ liệu vào và kết quả- Display.

• Show Undeformed Shape : hiện dạng hình học của kết cấu khi cha bị bién dạng

• Show Loads : Hiện sơ đồ tải trọng cho từng trơng hợp tải trọngcủa nút, phần tử :

+ Joint : hiện sơ đồ tải trọng nút

+ Frame : hiện tải trọng trên phần tử thanh : Force , Moment, gravity , Temperature,gradient

+ Shell : hiện tải trọng trên phần tử vỏ : gravity , Uniform, presure, Temperature

• Show pattern : hiện các mẫu tải trọng ( trong trờng hợp tải trọng lực áp mặt và nhiệt).

• Show Lanes : hiện các dữ liệu về Lane, độ lệch tâm và dãy các phần tử Lane

• Show Deormed Shape : hiện các biểu đồ chuyển vị của từng trờng hợp tải trọng ,có

thể dới hai dạng

• Show Mode shape : hiện các dạng dao động

• Show Element Forces / Stress : hiệncác biểu đồ nội lực và ứng suất của các phần tử

(có thể kèm theo cả giá trị ) với từng trờng hợp tải trọng

• Show Influence Lines : hiện các biểu đồ đờng ảnh hởng

• Show Definite Data Table : hiện các bảng dữ liệu đa vào ( dạng text )gồm các dữ liệu

về dạng hình học và 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 bảng dữ liệu vào -ra

L Một số cài đặt ban đầu và lựa chọn – Option

• Preference : cài đặt một số tham số sẵn cho chơng trình :

- Dimensions : Các tham số về kích thớc nh các dung sai của snap , select, font của cácchữ trên hình vẽ

- Các tham số của thép : các tiêu chuẩn (code) thiết kế , các tệp chứa các mặt cắt, tham

số cho các trờng hợp tính theo phổ và hàm thời gian

- Các tham số của bê tông : các tiêu chuẩn thiết kế , hệ số giảm độ bền

- Color : cài đặt màu sắc hiện cho các nút, phần tử

- Window : lựa chọn số cửa sổ hiện trên màn hình và kiểu cửa sổ

III Giới thiệu về hệ lới

• Lới là hệ phụ trợ , hỗ trợ trong quá trình tạo lập sơ đồ hình học Lới có thể hai hoặc 3chiều ,đợc tạo gần giống với sơ đồ kết cấu

• Có hai loại hệ lới :

+ Theo toạ độ đề các : khai báo số khoảng lới ( Number of Grid Spaces) và độ lớn mỗikhoảng thao 3 trục X,Y,Z ( Grid Space)

+ Theo hệ toạ độ trụ : khai báo số đờng tròn đồng tâm , số góc chia , số khoảng chiatheo phơng Z và giá trị của 3 tham số trên

• Các bớc thao tác khi tạo lới :

- Tạo ra một hệ lới đều : File → New Modal → Chọn loại lới → Khai báo

- Chỉnh sửa các bớc lới cho phù hợp : Define →Coordinate System/Grids

chơng III thiết lập sơ đồ & tính Kết cấu hệ thanh

A Tạo lập kết cấu

1 Từ th viện mẫu hoặc từ hệ lới :

18

• Để thêm dòng lới :

+ Gõ giá trị vào ô X (Y,Z) location

+ Nhấn Add Grid Line

• Thay đổi toạ độ lới :

+ Chọn một dòng lới

+ Thay đổi giá trị

+ Nhấn Move Grid Line

Trong SAP2000 có một hệ thống th viện mẫu phong phú để tạo sẵn các kết cấu hệthanh,vỏ

Để tạo ra các kết cấu này, ngời sử dụng chọnloại sơ đồ và sau đó cung cấp các giá trị cho một số tham số cụ thể mà sơ đồ đòi hỏi Tuỳtheo các dữ liệu này có thể có các dạng kết cấu khác nhau

• Giới thiệu các đại lợng trong các bảng th viện hệ thanh : Beam - Portal

Từ Version 8 SAP2000 cú thờm thư viện More là cỏc loại dàn,khung, vỏ, khụng gianhỡnh dạng phức tạp ( như hỡnh bờn phải )

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 , nếugiá trị không phù hợp thì phải thay đổi Để thay đổi các giá trị mặc định về đặc tr ngvật liệu của SAP vào Option → Preferences khai báo cho các giá trị sẽ hiện đối vớiSteel - Concrete - Aluminum ; hoặc Frame/Cable → Frame Property Modifier thay

đổi cho các nhóm mới khai báo

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 th viện của SAP : Define →Frame/Cable

→ Section → Import Wide Flange( đối với thép , có thể theo chuẩn của Mỹ- AISC,Canada -CISC , Anh ) bằng cách chọn các tệp *.pro sau đó chọn kiểu thép ( thộp góc,hỡnh chữ L,T ) trong trờng hợp này không phải khai báo kích thớc tiết diện

+ Chọn một trong số các tiết diện có hình dạng thông dụng SAP đã có sẵn nh tiếtdiện chữ nhật , tròn, T, U , C ( đối với bê tông ) , trong trờng hợp này chỉ cần khai báomột số kích thớc tối thiểu nh chiều cao, rộng mà SAP yêu cầu Tuỳ theo kích thớc đavào mà có các dạng hình học khác nhau Để khai báo cho các tiết diện này vào : Define

→ Frame/Cable → Section →Rectangular

Hộp thoại khai bỏo tiết diện :

Sau đây là một số dạng hình học :

+ Khai báo một tiết diện bất kỳ không có sẵn trong SAP ( dùng chức năng User trong

Choose property Type Add ) , ngời dùng phải tính sẵn và đa vào các giá trị đặc trng Tiếtdiện nh diện tích ,mômen quán tính ( A , I22, I33, J )

+ Ngời dùng cũng có thể tạo ra th viện riêng cho mình với các loại tiết diện mới

4 Vẽ phần tử : Draw → Draw Frame /Cable

Để chọn chức năng vẽ , có thể gọi lệnh từ thanh menu hoặc từ biểu tợng trên thanh công

cụ :

- Có thể vẽ phần tử thông thờng hoặc vẽ nhanh ( Quick Draw)

- Nên thống nhất hớng của các phần tử trong quá trình vẽ ( từ dới lên trên và từ trái quaphải )

- Tận dụng các chức năng biến đổi đối tợng nh copy, move, delete,device,replicate .

trong quá trình tạo phần tử

• Để có thể hiện đợc 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 lới ,có thể di chuyển mặt phẳng theo các dòng lới ↑ ↓

- Để xem kết cấu theo một số thông số cài đặt dùng View → Set Display Option

Ví dụ cho hiện kết cấu với tên của phần tử và dạng khối : chọn Frame/Cable > Label

vàShade Option ( Hình trái )

- Để xem các thông số của phần tử hay nút đang hiện trên màn hình,nhấn vào đối tợng vàchuột phải ( Hình phải )

5 Gán tiết diện cho phần tử : Assign →Frame/Cable /Section

- Chọn các phần tử muốn gán dùng các chức năng của Select

- Mở hộp thoại : Assign → Frame/Cable /Section

- Chọn tiết diện cần gán ( đã có ) trong danh sách bên trái

• Các loại chọn phần tử - Select :

+ Chọn từng phần tử , chọn theo cửa sổ - Pointer/Window

+ Chọn theo đờng thẳng đi qua các phần tử - Interxecting Line

+ Chọn theo tên các tiết diện - Section

+ Chọn theo các nhóm ( Group) đã khai báo- Group

+ Chọn theo từng mặt phẳng XY ( XZ,YZ) Plane

+ Chọn theo tên đối tợng Label

Trong quá trình chọn phần tử có thể kết hợp với Deselect ( loại bỏ ) để có hiệu quảnhanh hơn

6 Khai báo liên kết : Assign → Joint → Restraint

- Chọn các nút cần gán liên kết nối đất

chọn loại liên kết cần gán

7 Khai báo các trờng hợp tải trọng : Define →Load case

• Trờng hợp tải trọng là các phơng án tải khác nhau , độc lập để từ đó có thể dễ dàng

đa vào các tổ hợp tải trọng Trờng hợp tải trọng có thể chia nhỏ tuỳ ý , mỗi trờng

hợp có hệ số riêng đối với tải trọng bản thân ( Self Weight Mutiplier) , mặc định của

SAP2000 là 1cho loại DEAD

• Khi tính toán, SAP mặc định sẽ tính và

cho kết quả của tất cả các trờng hợp

TT đã khai báo Ngời sử dụng có thể

hạn chế số trờng hợp cần tính khi chọn

tham số trong Define → Analyse Case

hoặc Analyse → Set Analyse Case to Run

trớc khi phân tích kết cấu

• Chú ý trong các trờng hợp tải trọng ,chỉ nên khai báo 1 trờng hợp là có hệ số SelftWeight ≠ 0

• Các bớc khai bỏo một trường hợp tải trọng tĩnh (Static load cases) :

- Menu Define => Load case Trong đó :

+ Tờn trường hơp tải: Load Case Name

+ Kiểu tải trọng (type): Dead (Tĩnh tải), Live (Hoạt tải), Wind (Giú), Snow(tuyết) Quake (Tải trọng tĩnh do động đất)-> Nếu tổ hơp theo TCVN thỡ các lựa chọn này khụng

quan trọng (Default combination)

+ Sefl weight: hệ số tớnh trọng lượng bản thõn cho mọi phần tử có mặt trong kếtcấu ; Nếu =0 là khụng tớnh

+ Delete : Xúa một trường hợp tải trọng, sẽ xoỏ mọi cỏc giỏ trị đó gỏn cho phần tử

• Ví dụ 3 : Khai báo 4 trờng hợp tải trọng :

- LOAD1 : type DEAD , hệ số trọng lực ( bản thân ) = 1

- LOAD2 : type LIVE hệ số =0

- LOAD3: type WIND, hệ số = 0

- LOAD4: type OTHER, hệ số = 0

8 Gán tải trọng cho phần tử của từng trờng hợp tải trọng

Muốn thực hiện bớc này ,các trờng hợp tải trọng phải khai báo trớc trong Define

- Chọn các phần tử cần gán ( chú ý đơn vị )

- Chọn loại tải trọng cần gán , khi gán chú ý :

+ Kiểm tra loại tải trọng

+ Kiểm tra hớng tải trọng ( theo trục nào của global hay Local )

+ Kiểm tra trạng thái gán trong check box ( add , replace hay delete )

+ Kiểm tra trờng hợp của tải trọng đang gán

- Đa vào giá trị của tải trọng

• Tải trọng bản thân : chỉ cần khai báo hệ số Mutiplier trong Load Case ( chú ý phải khaibáo giá trị của trọng lợng bản thân W trong Material )

- Selft -Weight :là hệ số tính tải trọng bản thân áp dụng cho mọi phần tử trong kết cấu Nótính trọng lợng bản thân theo phơng -Z và luôn có giá trị dơng

- Gravity : là hệ số tính tải trọng bản thân áp dụng cho một số phần tử nhất định trong kếtcấu đã chọn,có thể có các phơng X,Y,Z Nếu theo phơng -Z thì có giá trị âm

• Tải trọng tập trung tại nút Tải trọng tập trung trên phần tử

Assign → Joint Load→ Force Assign → Frame Load →Joint

• Tải trọng phân bố trên phần tử (Assign → Frame load → Distributed )

- Trong SAP2000 mỗi phần tử chỉ đợc phép gán tối đa 4 tải trọng tập trung trên phần tửhoặc 4 điểm có giá trị tải trọng khác biệt (đối với tải trọng phân bố không đều) ,do vậytrong hộp thoại chỉ có 4 ô để vào các giá trị của các khoảng cách tại các điểm đặt lực(Distance)- tính đến đầu thanh và giá trị lực tại từng điểm ( Load )

- Khi vào giá trị cho các khoảng cách có hai cách :

+ Nếu chọn Relative Distance from end I : thì các giá trị này là tỉ lệ của khoảngcách tính từ điểm đặt lực đến đầu thanh /chiều dài cả thanh

+ Chọn Absolute :là giá trị thực của độ dài điểm đặt lực đến đầu thanh

cú thể xem cho từng trường hợp tải trọng của từng loại,hiện hỡnh dạng và giỏ trị Riờng tảitrọng mụ men sẽ hiện dưới dạng ngẫu lực

• Một số loại tải trọng phân bố trên phân tử của SAP2000

9 Tổ hợp tải trọng

• Tổ hợp tải trọng là các phơng án tải cần tính trong thực tế ( đa ra kết quả) dựa trên cáctrờng hợp tải trọng đã khai báo Trong mỗi tổ hợp tải trọng có thể xếp nhiều trờng hợptải trọng một lúc và mỗi THTT có thể có hệ số tổ hợp khác nhau

• Cách khai báo tổ hợp :

- Chọn tên ( Name)

- Chọn phơng pháp tổ hợp(Type)

- Đa vào hệ số tổ hợp cho từng

trờng hợp TT tham gia trong

tổ hợp này (Define)

• Các đại lợng trong Tổ hợp tải

trọng (Load Combination)

- Tờn tổ hợp: Combo name

- Kiểu tổ hợp cỏc giỏ trị: (Type)

- Add : tổ hợp theo PP cộng tỏc dụng;

- Enve : Tính tổ hợp Bao nội lực;

- SRSS: Căn của tổng bỡnh phương cỏc trường hợp tải trọng;

- ABS: Trị tuyệt đối của cỏc trường hợp tải.