Đề cương bài giảng công nghệ CAE

Hộp thoại Portal Frame xuất hiện Trong hộp thoại Portal Frame bạn dùng chuột nhấp chọn vào Gridlines để dấu đi đường lưới sau đó bạn khai báo theo trình tự sau: Number of Stories tổng s

PH ẦN I

TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH VÀ THI ẾT KẾ KẾT CẤU

1.1 L ịch sử hình thành

Phần mềm SAP ( Structural Analysis Program ) được bắt đầu từ các

kết qủa nghiên cứu phương pháp số và phương pháp Phần tử hữu hạn

trong tính toán cơ học mà người đặt nền móng là Giáo sư Edward

L.Wilson ( UniversityAvenueBerkeley, California, USA )

Phiên bản đầu tiên của chương trình được mang tên SAP vào năm

1970 sau đó được phát triển thành SAP 3, SAP IV SAP 80 được nâng cấp

và hoàn thiện vào cuối những năm 1980, nó được coi là mốc đánh dấu sự

xuất hiện phần mềm tính toán kết cấu có tính thương mại đầu tiên của họ

chương trình SAP

Phần mềm này được tiếp tục phát triển bởi công ty Computer and

Structure Inc ( CSI ) Vào năm 1992, CSI cho ra đời phiên bản tiếp theo là

SAP 90, hiện nay vẫn còn được sử dụng rất rộng rãi

SAP 2000 là một bước đột phá của họ phần mềm SAP, mà theo CSI

tuyên bố SAP 2000 là công nghệ ngày nay cho tương lai ( technology today

for future ) SAP 2000 đã tích hợp các chức năng phân tích kết cấu bằng

phương pháp phần tử hữu hạn và chức năng thiết kế kết cấu thành một

Ngoài khả năng phân tích các bài toán thường gặp của kết cấu công trình,

SAP 2000 đã bổ sung thêm các loại phần tử mẫu và tính năng phân tích kết

cấu phi tuyến

Giao diện của SAP 2000 làm việc hoàn toàn trong môi trường

Windows Toàn bộ qúa trình từ xây dựng mô hình kết cấu, thực hiện tính

toán và biểu diễn kết qủa đều có giao diện đồ họa trực quan Thư viện mẫu

(Template) cung cấp một số dạng kết cấu thông dụng nhất, từ đây ta có thể

dễ dàng sửa đổi để có được kết cấu như mong muốn

1.2 Khả năng của phần mềm SAP 2000

1.2.1 Các tính n ăng giao tiếp

Nét nổi bật của SAP2000 là người sử dụng có thể giao tiếp về đồ

họa trực tiếp trên màn hình Với sự hỗ trợ của các công cụ mạnh tương

tự CAD, việc tạo mô hình kết cấu trở nên dễ dàng hơn

Các giao tiếp đồ họa trên các cửa sổ cho phép nhanh chóng tạo ra các

mô hình kết cấu từ các thư viện sẵn có Người dùng có thể thao tác trực tiếp

trên các hình ảnh đồ họa hai, ba chiều

SAP 2000 cung cấp nhiều tính năng mạnh để mô tả các bài toán kết

cấu phổ biến trong thực tế như các tòa nhà, bồn chứa, cầu, đập chắn …

SAP 2000 có khả năng giao tiếp với một số phần mềm khác đặc biệt là

- Nhiều cách thức ràng buộc các phần khác nhau của kết cấu

- Hệ tọa độ đa hệ : Có thể dùng nhiều hệ tọa độ để mô hình hóa từng phần

ủa kết cấu

- Vật liệu có thể là tuyến tính đẳng hướng hoặc trực hướng và phi tuyến

- Một kết cấu có thể có nhiều loại phần tử mẫu

- Tải trọng bao gồm :

+ Lực tập trung tại nút

+ Áp lực lên phần tử

+ Ảnh hưởng của nhiệt độ

+ Tải trọng điều hòa, tải trọng di động, tải trọng phổ gia tốc…

- Nhiều loại tổ hợp tải trọng

- Các phân tích kết cấu bao gồm :

+ Phân tích tĩnh và động lực học

+ Phân tích tuyến tính và phi tuyến, bao gồm cả phân tích về động đất

+ Phân tích P - delta

+ Phân tích cầu với tải trọng xe di động

- Hỗ trợ các tiêu chuẩn thiết kế của Mỹ, Anh và các nước khác

- Khả năng giải các bài toán lớn không hạn chế số ẩn số

- Thuật toán giải ổn định và hiệu suất cao

1.2.3 Các phiên b ản chính

- Standard version (Phiên bản chuẩn) :

+ Capacity : 1500 nodes

+ Analysis : Static and Dynamic Response Spectrum Analysis

+ Elements : Frame, Shell, and linear NLLink elements only

+ Concrete Design : ACI 318-95, AASHTO LRFD 97, BS8110-85, CSA-A23.3-94, EUROCODE 2 ENV 1992-1-1, and NZS 3101-95 + Steel Design : AISC-ASD89, AISC-LRFD 94, AASHTA LRFD 97, BS5950-90, CAN/CSA-S16.1.94, and EUROCODE 3 ENV 1993-1-1

- Plus version (Phiên bản nâng cao) :

+ Capacity : Limited by memory and disk space, upper limit of 2.147.483.647 nodes

+ Analysis : Static, Dynamic Response Spectrum, Bridge Moving load, and Linear Time History Analysis

+ Elements : Frame, Shell, Plane, Asolid, Solid and linear NLLink elements

+ Concrete Design : giống như bản Standard

+ Steel Design : giống như bản Standard

- Nonlinear version (Bản phi tuyến) :

+ Capacity : Limited by memory and disk space, upper limit of 2.147.483.647 nodes

+ Analysis : Static, Dynamic Response Spectrum, Bridge Moving load, Linear/ Nonlinear Time History Analysis, and Nonlinear Static Analysis ( including Pushover )

+ Elements : Frame, Shell, Plane, Asolid, Solid and linear/ nonlinear NLLink ( Damper, Plasticity, Base Isolator, Gap/ Hook ) elements + Concrete Design : giống như bản Standard

+ Steel Design : giống như bản Standard

- Student version (Bản dành cho nghiên cứu) :

+ Capacity : 100 nodes

+ Analysis : giống như phiên bản Plus

+ Elements : giống như phiên bản Plus

+ Concrete Design : giống như phiên bản Plus

+ Steel Design : giống như phiên bản Plus

- Eduacation version (Bản dành cho học tập) :

+ Capacity : 30 nodes

+ Analysis : giống như phiên bản Nonlinear

+ Elements : giống như phiên bản Nonlinear

+ Concrete Design : giống như phiên bản Nonlinear

+ Steel Design : giống như phiên bản Nonlinear

1.2.4 Yêu c ầu hệ thống

1 Yêu c ầu về phần cứng :

- Bộ xử lý ( CPU ) nên có Pentium 100 trở lên

- Bộ nhớ RAM nên có 16Mb trở lên

- Đĩa cứng còn trống 40Mb trở lên (với bài toán > 1000 nút cần khoảng

100Mb)

- Card màn hình : VGA hay SVGA

2 H ệ điều hành : Win 9x, Win XP

1.3 Ph ương pháp tính kết cấu của Sap2000

Trong bài toán Cơ học kết cấu, việc giải quyết bài toán đều dựa trên lý

thuyết của cơ học môi trường liên tục Các nguyên lí chính đều dựa

vào

ự cân bằng tĩnh học giữa nội lực và ngoại lực của kết cấu hay

từng bộ phận của kết cấu

- Sự liên tục về về biến dạng và chuyển vị trong toàn bộ kết cấu

- Quan hệ ứng suất và biến dạng của vật liệu kết cấu

Việc phối hợp các nguyên tắc trên sẽ cho những hệ phương trình vi

phân phức tạp rất khó tìm lời giải Chính vì thế ngưới ta đưa ra mô hình số

Khi xây dựng mô hình số, thường thì đòi hỏi phải bổ sung một số giả thiết đơn giản hóa Các giả thiết này sẽ quyết định đến độ chínhxác của kết quả

tính toán Thường thì kết quả tính toán bằng phương pháp số đặc biệt là

phương pháp Phần tử hữu hạn (PTHH) được chấp nhận với độ chính xác

cho phép

Phương pháp PTHH là một trong những phương pháp tổng quát nhất

để xây dựng mô hình số của kết cấu Phương pháp này chia không gian liên

tục của kết cấu thành một tập hợp các phần tử (chia nhỏ ra) có tính chất cơ

học và hình học đơn giản hơn so với cả kết cấu Các phần tử này liên kết

với nhau bằng điểm nút, lúc này các điều kiện tương thích về chuyển vị hay

biến dạng của kết cấu chỉ thỏa mãn tại nút Thông thường, ẩn cơ bản của

(hàm biểu diễn chuyển vị của điểm bất kì với điểm nút)

Ta thấy khi chia càng nhỏ kết cấu tức càng nhiều phần tử thì kết quả

càng chính xác Như vậy với sự phát triển công nghệ thông tin như hiện

nay, việc giải bài toán kết cấu với độ chính xác cao bằng phương pháp số là

hoàn toàn thuận lợi và có tính ứng dụng cao

1.4 Các b ước tổng quát giải bài toán trên SAP

Trình tự chung khi giải bài toán trên Sap có thể chia làm các bước như sau:

- Tạo và chỉnh sửa mô hình: chuyển sơ đồ thực về sơ đồ tính, xác định

sơ đồ hình học, rời rạc hoá kết cấu thành các phần tử thích hợp, xác định

các đặc tính về phần tử vật liệu, tải trọng, các thông số phân tích cho kết

cấu

- Thực hiện phân tích mô hình

- Kiểm tra và thiết kế kết cấu

- Khai thác các kết quả tính toán và thiết kế

CH ƯƠNG II CÁC QUY ƯỚC CƠ BẢN

2.1 H ệ thống đơn vị

Trước khi bạn muốn giải bài toán bạn phải định đơn vị Đơn vị tính

trong Sap 2000 sẽ cung cấp cho bạn một số đơn vị thường dùng nhất Danh

sách của các đơn vị nằm trên thanh trạng thái bên dưới phía phải của màn

hình

Để chọn đơn vị tính bạn dùng chuột nhấp vào tam giác bên phải của

hộp danh sách, sau đó trượt thanh trượt đứng bên phải để chọn đơn vị mà

bạn muốn

Trong quá trình khai báo giá trị nhập vào có đơn vị tương ứng với đơn

vị hiện hành đang được chọn, trong một bài toán cho bạn chọn nhiểu đơn vị

khác nhau để khai báo số liệu Khi thực hiện tính toán tất cả các giá trị đều được chuyển đổi sang hệ đơn vị được chọn ban đầu

2.2 Các h ệ tọa độ

2.2.1 H ệ tọa độ tổng thể ( Global coordinate System )

Hệ trục tọa độ tổng thể là hệ tọa độ vuông góc trong không gian ba

chiều, các trục tọa độ vuông góc với nhau ( quy ước là các trục X, Y, Z ) và

hợp thành một tam diện thuận, chiều của chúng được xác định bằng quy tắc

bàn tay phải ( ngón cái là trục X , ngón trỏ là trục Y , ngón giữa là trục Z )

Hướng mặc định của hệ trục tọa độ tổng thể có chiều dương của trục Z

hướng thẳng đứng từ dưới lên.( Các hệ trục tọa độ địa phương cho nút,

phần tử và tải trọng của gia tốc nền đều được định nghĩa tương ứng với

hướng thẳng đứng này Riêng đối với tải trọng bản thân được định nghĩa

theo chiều ngược với trục Z, mặt phẳng X-Y là mặt phẳng nằm ngang ) Ta

có thể thay đổi để trục X hoặc trục Y có chiều hướng lên

Trong một bài toán phân tích kết cấu , hệ trục tọa độ tổng thể là duy

nhất

2 H ệ trục tọa độ phụ ( Altermater Coodinate System )

- Hệ trục tọa độ phụ là hệ tọa độ vuông góc trong không gian ba chiều tuân

theo quy tắc bàn tay phải

- Hệ trục tọa độ phu có thể do ta định nghĩa hoặc có được khi ta thêm một

kết cấu phụ từ những kết cấu mẫu

- Có hai loại hệ trục tọa độ có thể được tạo mới là hệ tọa độ vuông góc

(Cartesian) và hệ tọa độ trụ (Cylindrical)

- Vị trí và phương của nó được xác định theo hệ trục tọa độ tổng thể

2.2.2 H ệ tọa độ địa phương ( Local Coordinate System)

Mỗi thành phần cơ bản của kết cấu ( nút, phần tử, hay ràng buộc

chuyển vị ) đều có các hệ tọa độ địa phương của chính nó Các trục của hệ

tọa độ địa phương ký hiệu là các trục 1, 2, 3 (quy ước về màu sắc: trục 1

màu đỏ, trục 2 màu trắng, trục 3 màu xanh) và cũng được xác định bằng

quy tắc bàn tay phải

Trục tọa độ địa phương của nút : ngoài việc dùng để định nghĩa bậc tự

do ( Degrees of freedom ), liên kết ( Restraints ),đặc tính ( Properties ), lực

tác dụng ( Load ) tại nút và làm rõ kết qủa tọa độ nút ( Joint output ) thì hệ

trục tọa độ địa phương của nút còn dùng cho các trường hợp sau :

- Tạo liên kết nghiêng ( Skewed Restraints )

- Tạo liên kết ràng buộc đồng chuyển vị nút ( Constraints )

- Tạo trục làm việc cho khối lượng tập trung ( Joints mass )

- Xác định rő ràng thành phần theo trục tọa độ của kết qủa chuyển vị

và lực tại nút được xuất ra ( Joints displacements and force output )

Tr ục toạ độ địa phương của phần tử Frame : dùng để gán lực tác

dụng, tải nhiệt độ, kết qủa xuất nội lực Trục 1 nằm dọc theo chiều dài của

phần tử, hướng từ nút i đến nút j Trục 2, 3 được xác định tùy thuộc vào

mối quan hệ giữa trục 1 và trục Z :

+ Mặt phẳng địa phương 1-2 luôn thẳng đứng ( song song với trục Z )

+ Khi phần tử nằm ngang thì trục 2 hướng lên ( +Z ) Khi phân tử

thẳng đứng thì trục 2 nằm ngang theo hướng +X

+ Trục 3 luôn nằm ngang ( song song mặt phẳng X-Y )

Để xác định tư thế làm việc của phần tử Frame còn có góc tọa độ

(Coodinate Angle) đó là góc quay của trục 2, 3 xung quanh trục 1 Giá trị

góc quay tuân theo quy tắc vặn nút chai ( nếu chiều tiến của cái vặn nút

chai là chiều của trục 1 thì chiều quay là chiều dương của trục 2, 3 quay

quanh trục 1

Tr ục tọa độ địa phương của phần tử Shell : dùng để gán lực tác dụng,

tải nhiệt độ, kết qủa xuất nội lực Trục 1, 2 nằm trong mặt phẳng phần tử

còn trục 3 nằm vuông góc với mặt phẳng phần tử Chiều dương của trục 3 được xác định theo quy tắc vặn nút chai ( quay cái vặn nút chai theo chiều

từ trục 1 sang trục 2 thì chiều tiến là chiều của trục 3 ) Hướng mặc định

của trục 1, 2 được xác định bởi mối quan hệ giữa trục 3 và trục Z như sau :

+ Mặt phẳng 2-3 hướng thẳng đứng ( song song với trục Z )

+ Khi phần tử Shell hướng thẳng đứng thì trục 2 hướng lên ( +Z ) Khi

phần tử Shell nằm ngang thì trục 2 nằm ngang theo hướng +Y

+ Trục 1 nằm ngang ( song song mặt phẳng X-Y )

Góc tọa độ của phần tử Shell ( Coodinate Angle ) dùng để định nghĩa

hướng phần tử so với hướng mặc định bên trên Là góc quay của trục 1 và

2 quanh trục 3 so với hướng mặc định Sự quay này tuân theo qui tắc vặn

nút chai ( chiều tiến của cái vặn nút chai là chiều trục 3 thì chiều quay nút

chai là chiều quay dương của trục 1 và 2 )

2.2.3 H ệ tọa độ trụ và cầu

Hệ toạ độ trụ (cylindrical)

2.3 Mô hình hóa k ết cấu

2.3.1 R ời rạc hoá kết cấu

Coi vật thể liên tục như là tổ hợp nhiều phần tử liên kết với nhau bởi

một số hữu hạn các điểm, gọi là các nút Các phần tử được hình thành này

gọi là phần tử hữu hạn

2.3.2 B ậc tự do của nút (DOF)

Một nút trong kết cấu có 6 thành phần chuyển vị : 3 thành phần

chuyển vị thẳng U1, U2, U3 và 3 thành phần chuyển vị xoay R1, R2, R3

Những thành phần chuyển vị này còn được gọi là bậc tự do của nút

Việc khống chế các bậc tự do này còn được gọi là liên kết

2.3.3 H ệ thống kết cấu mẫu

2.3.3.1 H ệ thống lưới tọa độ

Để tạo một mô hình kết cấu bạn phải tạo hệ thống lưới, hệ thống lưới

dùng để xác định toạ độ các điểm nút, vẽ trực tiếp các phần tử mà không

cần tạo các nút Để tạo hệ thống lưới bạn chọn lệnh File > New Model

hoặc nhấn tổ hợp phím Ctrl+N để xuất hiện hộp thoại Coordinate System

Definition

Trong hộp thoại Coordinate System Definition cho bạn hai hệ trục toạ

độ để tạo mô hình kết cấu mới đó là hệ tọa độ vuông góc (Cartesian) và hệ

toạ độ trục (Cylindrical)

Hệ tọa độ Cartesian :

System Name : tên hệ tọa độ

Number of Grid space : số khoảng cách giữa hai đường lưới lưới theo

Number of Grid space : số khoảng cách lưới theo các phương R, ϕ, Z

Grid spacing : khoảng cách giữa các lưới theo các trục R, ϕ, Z

2.3.3.2 Các lo ại kết cấu mẫu

Trong chương trình Sap 2000 đã cho bạn một số mô hình kết cấu mẫu

trong thư viện Để xem mô hình mẫu bạn vào trình đơn File > New Model

from Template

Hộp thoại Model Templates xuất hiện:

1 Hệ dầm liên tục

Cho một dầm liên tục, với chiều dài của dầm là 8m gồm 2 nhịp, chiều

dài của mỗi nhịp là 4m

Để giải bài toán dầm liên tục bạn dùng chuột nhấp chọn vào biểu

tương dầm liên tục trong hộp Model Templates

Hộp thoại Beam xuất hiện:

Trong hộp thoại Beam bạn khai báo như sau :

Numer of Spans (Số nhịp) bạn nhập vào giá trị là 2

Span Length (chiều dài của mỗi nhịp) nhập giá trị là 4 và nhấp chọn

OK

Restraints các liên kết mặc định

Gridlines tạo sẵn hệ đường lưới toạ độ

Chú ý : Sap 2000 đã mặc định các liên kết và những đường lưới, bạn có thể

bỏ đi bằng cách dùng chuột kích chọn vào hai ô này

2 H ệ khung phẳng trong mặt phẳng X-Z

Tạo một khung phẳng gồm 2 tầng, 3 nhịp, chiều cao mỗi tầng là 5 m,

chiều rộng của mỗi nhịp là 3m

Để tạo mô hình khung phẳng bạn dùng chuột nhấp chọn vào biểu

tượng thứ hai của hộp thoại Model Templates như hình con trỏ chỉ bên

dưới

Hộp thoại Portal Frame xuất hiện

Trong hộp thoại Portal Frame bạn dùng chuột nhấp chọn vào

Gridlines để dấu đi đường lưới sau đó bạn khai báo theo trình tự sau:

Number of Stories (tổng số tầng) bạn nhập vào giá trị là 2

Number of Bays (tổng số nhịp) nhập giá trị là 3

Story Height (chiều cao một tầng) : 5

Bay Width (bề rộng của một nhịp) : 3

Nhấp chọn vào Ok để đóng hộp thoại

Hình khi thực hiện xong

3 Vách c ứng

Nhấp chọn vào biểu tượng vách cứng như hình mũi tên bên dưới để

xuất hiện hộp thoại Shear Wall

Trong hộp thoại Shear Wall :

Number ofspaces along X : Số ô lưới theo trục X

Number ofspaces along Y : Số ô lưới theo trục Y

Space Width along X,Y : Chiểu rộng một ô lưới theo trục X, Z tương ứng

4 H ệ khung phẳng có thanh rằng

Hệ khung phẳng có thanh giằng cũng tương tự như hệ khung phẳng

Trong hộp Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng khung phẳng

có thanh giằng để xuất hiện hộp thoại Eccentric Frame

Number of Stories (tổng số tầng) bạn nhập vào giá trị là 2

Number of Bays (tổng số nhịp) nhập giá trị là 3

Story Height (chiều cao một tầng) : 3

Bay Width (bề rộng của một nhịp) : 6

Gap width (độ rộng của khe hở) :1

5 M ặt trụ

Nhấp chọn vào biểu tượng mặt trụ để xuất hiện hộp thoại Cylinder

Trong hộp thoại Cylinder :

Number of Cirumferential Spaces : Số khoảng cách lưới theo chu vi

Number of Height Spaces : Số khoảng cách lưới theo chiều cao của

mặt trụ

Cylinder Height : Chiều cao của mặt trụ

Radius : Bán kính của mặt trụ

6 H ệ khung không gian có dầm liên kết bên trong

Nhấp chọn vào biểu tượng khung không gian để xuất hiện hộp thoại

Space Frame

Number of Stories : Tổng số tầng của hệ khung

Number of Bays along X, Y: Tổng số nhịp theo phương X,Y

Story Height : Chiều cao một tầng theo phương Z

Bay Width along X, Y : Bề rộng của một nhịp theo phương X,Y

7 H ệ khung không không gian có dầm liên kết bên trong

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng khung

không gian để xuất hiện hộp thoại Perimeter Frame

Hộp thoại Perimeter Frame xuất hiện

Trong hộp thoại Perimeter Frame :

Number of Stories : Tổng số tầng của hệ khung

Number of Bays along X, Y: Tổng số nhịp theo phương X,Y

Story Height : Chiều cao một tầng theo phương Z

Bay Width along X, Y : Bề rộng của một nhịp theo phương X,Y

8 H ệ mặt trụ

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng mặt trụ

để xuất hiện hộp thoại Barrel

Trong hộp thoại Barrel :

Number of Circumferential Spaces : Số khoảng chia cung theo chu vi

Number of Span Spaces : Số khoảng chia bước lưới theo đường sinh

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng chỏm

cầu để xuất hiện hộp thoại Dome

Trong hộp thoại Dome :

Number of Circumferential Spaces : Số khoảng chia trên đường vĩ

tuyến

Number of Segments : Số đoạn chia theo kinh tuyến

Radius : Bán kính chỏm cầu

Roll down angle : Góc chỏm cầu (góc hợp bởi tâm và hai điểm cuối

trên đường kính của đường vĩ tuyến thấp nhất)

10 C ầu giàn phẳng

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng cầu dàn

để xuất hiện hộp thoại Vertical Truss

Trong hộp thoại Vertical Truss:

Numbet of Bays : Số nhịp của dàn

Height of Truss : Chiều cao của dàn

Truss Bay Length : Chiều dài của mỗi nhịp

11 Giàn không gian

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng hệ thanh

dàn để xuất hiện hộp thoại Space Truss

Trong hộp thoại Space Truss :

Number of Stories : Tổng số tầng của hệ khung

Story Height : Chiều cao một tầng theo phương Z

Top width along X, Y : Bề rộng của đỉnh dàn theo phương trục X, Y

Bottom width along X, Y: Bề rộng của đáy dàn theo phương trục X, Y

12 K ết cấu sàn có cột đỡ

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng sàn để

xuất hiện hộp thoại Floor

Trong hộp thoại Floor :

Number of Spaces along X, Y : Số khoảng chia theo phương X, Y

Space Width along X, Y : Độ dài của mỗi khoảng chia theo phương X,

Y

Middle Strip width along X, Y : Độ rỗng của dải qua các gối đỡ theo

phương X, Y

13 K ết cấu cầu đơn giản

Trong hộp thoại Model Templates nhấp chọn vào biểu tượng cầu để

xuất hiện hộp thoại Bridge

Trong hộp thoại Bridge:

Number of Spans : Số nhịp của hệ

Number of Griders : Số dầm ngang

Number of Columns : Tổng số cột

Span Length : Chiều dài nhịp

Column Spacing : Khoảng cách giữa các cột, cột vuông góc với dầm

ngang

Column Height : Chiều cao của cột

Skew Angle : Góc xiên giữa mặt phẳng cầu với mặt phẳng nằm ngang

CH ƯƠNG 3 CÔNG CỤ XÂY DỰNG HÌNH HỌC

3.1 Công c ụ xây dựng mô hình kết cấu

3.1.1 Ch ọn đối tượng và loại bỏ đối tượng được chọn

3.1.1.1 Ch ọn đối tượng

Select dùng để chọn đối tượng như nút, phần tử thanh, phần tử Shell

Có rất nhiều cách để chọn, chẳng hạn như bạn dùng chuột nhấp chọn trực

tiếp vào phần tử hay chọn bằng cửa sổ Window… Tuy nhiên còn có rất

nhiều cách chọn bằng những lệnh như sau :

1 Pointer / Window

Pointer / Window cho bạn chọn đối tựơng theo cửa sổ hoặc chỉ trực

tiếp vào đối tượng

Để chọn đối tượng bạn vào trình đơn Select > Select > Pointer/ Window

Tiếp theo bạn dùng chuột nhấp chọn vào đối tượng cần chọn Ví dụ chọn

một thanh trên cùng như hình sau :

Chú ý : Thanh được chọn bạn sẽ thấy xuất hiện đường thẳng với những nét đứt

2 Intersecting Line

Để chọn nhiều đối tượng cùng một lúc bằng cách vào trình đơn Select

> Select > Intersecting Line

Bây giờ bạn nhấp và giữ chuột sau đó kẻ một đường thẳng cắt qua các đối tượng, đối tượng nào bị đường thẳng cắt qua thì đối tượng đó được

chọn

3 XY Plane

Để chọn đối tượng theo mặt phẳng XY bạn vào trình đơn Select >

Select > XY Plane

Tiếp theo bạn dùng chuột nhấp chọn vào một nút bất kỳ trong mặt

phẳng XY thì toàn bộ đối tượng trong mặt phẳng XY đều được chọn

Tương tự cho tất cả mặt phẳng ZX Plane, YZ Plane

Ví dụ : nhấp chọn một nút bất kỳ trong mặt phẳng XY như hình sau,

khi đó tất cả đối tượng đã được chọn

4 Ch ọn đối tượng theo nhóm(Groups)

Để chọn đối tượng theo nhóm bạn vào trình đơn Select > Select >

Groups

Ví dụ : Với bài toán khung phằng bạn đã mở trong phần trên, để chọn

tất cả đối tượng (theo cột hay dầm) bạn vào trình đơn Select > Select >

Groups để xuất hiện hộp thoại Select Groups

Hộp thoại Select Groups xuất hiện :

Trong hộp thoại Select Groups bạn dùng chuột nhấp chọn vào All sau

đó chọn OK để đóng hộp thoại

5 Ch ọn đối tượng theo mặt cắt (Frame Sections)

Để chọn một đối tượng theo tên mặt cắt của phần tử Frame bạn vào

trình đơn Select > Select > Frame Sections để hộp thoại Select Sections

xuất hiện

Hộp thoại Select Sections xuất hiện :

- Trong hộp thoại Select Sections bạn sẽ thấy xuất hiện tên của mặt

cắt, kkhi đó bạn dùng chuột nhấp chọn vào tên mà bạn muốn chọn, sau

đó nhấp vào OK để đóng hộp thoại

- Chọn theo tên mặt cắt của phần tử Shell cách chọn tương tự như cho

phần tử Frame

6 Ch ọn đối tượng bằng đặc tính phi tuyến (NNLink Properties)

Chọn đối tượng theo đặt trưng của phần tử NNLink bằng cách vào

trình đơn Select > Select > NNLink Properties

Hộp thoại Select Properties xuất hiện :

Trong hộp thoại Select Properties bạn dùng chuột nhấp chọn vào tên

mặt cắt, sau đó nhấp chọn vào OK để đóng hộp thoại Select Properties

7 Ch ọn đối tượng bằng loại liên kết (Constrsaints)

Để chọn đối tượng theo kiểu ràng buộc nút bạn vào trình đơn Select >

Select > Constrsaints

Hộp thoại Select Constraints xuất hiện :

Trong hộp thoại Select Constraints bạn dùng chuột nhấp chọn vào

kiểu ràng buộc cần chọn sau đó chọn Ok để đóng hộp thoại

8 Ch ọn đối tượng bằng ký hiệu (Labels)

Chọn đối tượng theo ký hiệu của chúng bằng cách bạn vào trình đơn Select

> Select > Labels

Hộp thoại Select by Labels xuất hiện :

Trong hộp thoại Select by Labels tại mục Element Type bạn dùng

chuột nhấp vào tam giác bên phải để chọn kiểu phần tử cần chọn (nút hay

phần tử thanh), trong mục Select Labels:

Start Label : Ký hiệu đầu tiên của đối tượng chọn

End Label : Ký hiệu cuối cùng của đối tượng chọn

Increment : Bước nhảy của đối tượng chọn

9 Ch ọn tất cả các đối tượng (Select all)

Để chọn tất cả các đối tượng bằng cách vào trình đơn Select > Select

> All hay nh ấn tổ Ctrl +A

Lúc bấy giờ tất cả những đối tượng đã được chọn như hình sau :

3.1.1.2 Xoá đối tượng (Delete)

Bạn có thể hủy bỏ các phần tử bằng cách lựa chọn các phần tử cần hủy

và nhấn Delete trên bàn phím Bạn cũng có thể hủy bỏ các phần tử bằng

cách chọn phần tử cần bỏ sau đó vào trình đơn Edit > Delete

3.1.2 V ẽ điểm nút

Trong khi tạo mô hình trong Sap 2000 bạn không cần định nghĩa trước

các nút Nút sẽ được thêm vào một cách tự động đến cuối hoặc điểm nối

của các phần tử Các nút đặc biệt là những nút mà nó được thêm vào do

người dùng Việc thêm nút chỉ cần thiết khi cần vẽ phần tử liên kết phi

tuyến NLLink

Khi đó bạn thấy biểu tượng mũi tên xuất hiện, bạn dùng mũi tên này

nhấp chọn vào điểm mà bạn muốn thêm nút và thả chuột ra bạn thấy một

nút vừa được hình thành như hình bên dưới:

3.1.3 V ẽ phần tử thanh

Để vẽ phần tử thanh trước tiên bạn vào trình đơn Draw > Draw

Frame Element

Bây giờ bạn thấy biểu tượng mũi tên xuất hiện, khi đó bạn dùng mũi

tên nhấp vào một điểm làm điểm đầu tiên, sau đó bạn di chuyển chuột và

nhấp vào điểm kế tiếp để tạo ra phần tử

Chú ý : Để kết thúc tạm thời lệnh Draw Frame Element bạn nhấn vào

phím Entrer ho ặc nhấp đúp chuột Kết thúc lệnh bạn nhấn ESC trên bàn

phím

(Quick Draw Frame Element)

Để vẽ nhanh phần tử thanh, bạn thực hiện như sau :

Nhấn F7 trên bàn phím sau đó bạn vào trình đơn Draw > Quick Draw

Frame Element

Tiếp theo bạn dùng mũi tên nhấp trên một đoạn lưới để vẽ nhanh một

phần tử thanh Nếu bạn nhấp vào trong khoảng giới hạn bởi 4 đường lưới

sẽ thêm các phần tử đường chéo như hình sau :

3.1.4 V ẽ phần tử tấm vỏ

Để vẽ phần tử tấm 4 nút hoặc 3 nút bạn thực hiện như sau :

Tiếp theo bạn vào trình đơn Draw > Draw Shell Element

Nhấp chuột vào một điểm bất kỳ trong mặt phẳng sau đó nhấp lần lượt trên

3 điểm khác, thuận chiều kim đồng hồ

Chú ý : Để vẽ phần tử Shell 3 nút thì nút thứ 4 trùng với nút đầu Đề đạt độ

chính xác b ạn nhấn F7 trên bàn phím để xuất hiện lưới, sau đó căn cứ vào

l ưới để vẽ

(Quick Draw Shell Element)

Vẽ nhanh phần tử Shell trên cơ sở hệ lưới tương ứng bạn vào trình đơn

Draw > QuickDraw Shell Element

Tiếp theo bạn chỉ ra phần tử Shell theo ô lưới đã thiết lập

Ví dụ : Tạo một mẫu kết cấu bất kỳ, sau đó bạn cho hiển thị lưới bằng cách

dùng F7 trên bàn phím

Tiếp theo vào trình đơn Draw > QuickDraw Shell Element khi đó

biểu tượng mũi tên xuất hiện, hãy định vị trí mà bạn muốn tạo phần tử

Shell và nh ấp chuột vào ô lưới đã định vị, kết quả phần tử Shell được hình

thành như sau :

3.2 Quan sát và bi ểu diễn vật thể

3.2.1 C ửa sổ làm việc

3.2.2 Ch ế độ biểu diễn và quan sát vật thể

Set Element cho phép bạn hiển thị các thông số một cách chọn lựa

những đặc trưng khác nhau tùy ý có liên quan đến các phần tử Sử dụng

phương pháp để hiển thị một cách lựa chọn các kiểu phần tử khác nhau có

liên quan đến số lượng các thông số của phần tư Để thực hiện được điều

này bạn vào trình đơn View > Set Elements hay dùng tổ hợp phím Ctrl +

E

Hộp thoại Set Elements xuất hiện :

Trong hộp thoại Set Elements

• Lables : Nút , thanh , vỏ

• Restraints : Liên kết

• Constrains :Những ràng buột của nút

• Springs : Gối đàn hồi

• Masses : Khối dữ liệu về nút

• Lacal Axes : Hệ tọa độ địa phương

Nhấp chọn vào Fill Elements xem phần tử dưới dạng đặc

Nhấp chọn để Show Edges để quan sát đường bao quanh phần tử

Shell

Chú ý : Các thông s ố hiển thị này chỉ có tác dụng trong cửa sổ được nhấp

ch ọn

3.2.3 Góc nhìn trong không gian

1 Ph ối cảnh 3 chiều (Select 3-D Views)

Trong quá trình tính toán đôi khi bạn hoàn toàn dựa vào sự trợ giúp

của cấu trúc 3-D Views Cách chọn nhanh là bạn dùng chuột nhấp chọn vào

ểu tượng 3-d trên thanh công cụ

Bạn có thể chọn một cách khác là vào trình đơn View > Set 3D View

hoặc dùng tổ hợp phím Shift+F3

Hộp thoại Set 3D View xuất hiện

Trong hộp thoại Set 3D View :

• View Direction Angle : Hướng góc nhìn quan sát

• Plan : Mặt bằng

• Elevation : Cao độ

• Aperture : Độ mở góc nhìn

2 Ph ối cảnh hai chiều (Select 2-D Views)

Dễ dàng xây dựng cấu trúc khi làm việc trong mặt phẳng hình chiếu

2-D ho ặc phối cảnh phẳng, bằng cách vào trình đơn View > Set 2D View

hoặc dùng tổ hợp phím Shift+Ctrl + F1

Hộp thoại Set 2D View xuất hiện :

Trong hộp thoại Set 3D View :

Tại Plan bạn dùng chuột nhấp chọn vào mặt phẳng Y-Z, X-Z, X-Z

hay bạn nhập trực tiếp vào tọa độ X, Y, Z mà mặt phẳng cần quan sát

3.2.4 M ặt phẳng quan sát

Có 3 mặt phẳng chính là: XY, YZ, ZX, muốn nhìn theo mặt phẳng nào thì

chọn trên thanh công cụ mặt phẳng đó

3.2.5 Gi ới hạn không gian quan sát

Set Limits cho phép bạn quan sát một phần kết cấu xuất hiện trên màn

hình theo phương X, Y, Z

Dùng chuột nhấp chọn View > Set Limits

Hộp thoại Set Limits xuất hiện :

Trong hộp thoại Set Limits tại mục Set X, Y, Z Axis Limits bạn tuần

tự trực tiếp chọn những giới hạn Min, Max cho trục X, Y, Z

Dùng chuột nhấp chọn vào Show All để xem tất cả

Nhấp chọn vào Ignore Limit Settings bỏ qua những xác lập đã có

Nhấp chọn vào OK để đóng hộp thoại

3.2.6 Phóng to thu nh ỏ và di chuyển hình ảnh

1.Rubber Band Zoom

Rubber Band Zoom cho bạn phóng to hình trong cửa sổ làm việc

bằng cách trên thanh công cụ bạn dùng chuột nhấp chọn vào Rubber Band

Zoom

Hay bạn vào trình đơn View > Rubberband Zoom hoặc nhấn F2 trên bàn

phím

Tiếp theo dùng chuột nhấp chọn vào vị trí mà bạn muốn phóng lớn,

sau đó giữ chuột và kéo một vùng chọn hình chữ nhật bao phủ toàn bộ đối

tượng, thả chuột ra khi đó những đối tượng nào nằm trong vùng chọn sẽ được phóng lớn như hình sau:

2 Restore Full View

Trong quá trình thực hiện bạn đã phóng lớn vùng làm việc để nhìn

thấy rõ những đối tượng, xong nếu bạn muốn phục hồi toàn bộ sơ đồ kết

cấu sao cho vừa khít với cửa sổ quan sát bạn hãy dùng chuột nhấp chọn vào

công cụ Restore Full View

Hay bạn vào trình đơn View > Restore Full View hay bạn nhấn F3

trên bàn phím

3 Previous Zoom

Previous Zoom giúp b ạn trở về sơ đồ kết cấu ở bước Zoom trước đó,

bằng cách vào trình đơn View > Previous Zoom

4 Zoom In One Step

Zoom In One Step giúp bạn phóng lớn vùng kết cấu từng bước một,

bằng cách bạn dùng chuột nhấp vào công cụ Zoom In One Step

Hay bạn vào trình đơn View > Zoom In One Step hoặc nhấn tổ hợp

phím Shift + F8

5 Zoom Ont One Step

Zoom Out One Step tác d ụng ngược lại với Zoom In One Step cho

bạn thu nhỏ vùng kết cấu từng bước một, bằng cách bạn dùng chuột nhấp

vào công cụ Zoom Out One Step

Hay bạn vào trình đơn View > Zoom Out One Step hoặc nhấn tổ hợp

phím Shift + F8

6 Pan

Pan là một công cụ dùng để di chuyển sơ đồ kết cấu trong cửa sổ quan

sát bằng cách bạn dùng chuột nhấp chọn vào công cụ Pan hay vào trình đơn View > Pan hoặc dùng F8 trên bàn phím

3.3 Các công c ụ biến đổi hình học

3.3.1 Thêm m ột khối từ thư viện mẫu vào kết cấu (Add To Model

From Template)