Giới thiệu phần mềm SAP2000

Trang 1 Chương 1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SAP2000 §1 SỰ PHÁT TRIỄN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM NGÀNH XÂY DỰNG Cùng với xu hướng ngày càng phát triễn của khoa học và công nghệ trong lónh vực Xây dựng, quá trình tự động hóa tính toán và thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính bằng các phần mềm chuyên dụng đã được triễn khai áp dụng rộng rãi ở nước ta. Trong những năm 1980 trở lại đây, công nghệ máy tính đã có những bước phát triễn mạnh mẽ, nó góp phần thúc đẩy nghiên cứu và phát triển công nghệ trên thế giới trong hầu hết các lónh vực khoa học kó thuật. Trong lónh vực xây dựng, công nghệ máy tính cũng đã được ứng dụng rộng rãi, bao gồm các phần mềm về quản lí xây dựng, kinh tế xây dựng, phân tích nội lực kết cấu, thiết kế kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép, thiết kế và thể hiện bản vẽ kỹ thuật . Theo xu hướng hội nhập, các phần mềm tính toán, quản lí thuộc chuyên ngành xây dựng đã được du nhập từ nước ngoài và được ứng dụng khá rộng rãi bên cạnh sự phát triển của hệ thống phần mềm trong nước. Tuy nhiên, các phần mềm nước ngoài có nhiều vấn đề chưa tương thích với tiêu chuẩn Việt Nam nên một số chỉ tồn tại trong giới hạn tham khảo hoặc chưa khai thác hết khả năng tự động hóa của chương trình. Các phần mềm trong nước đang phát triển khá mạnh mẽ và rộng rãi nhưng vẫn còn một số bất lợi đó là chưa có sự thống nhất trong hướng phát triễn, các phần mềm đa phần tự phát, khả năng ứng dụng thực tế của các chương trình vẫn còn hạn hẹp, chưa có sự đánh giá hay thẩm đònh của cơ quản thẩm quyền cũng như chưa có chính sách bảo hộ phần mềm thỏa đáng. Chính vì những yếu tố trên, hội thảo phát triển công nghệ thông tin cho ngành xây dựng đến 2010 đã đưa ra các mục tiêu phát triển đó là việc chuẩn hóa các chương trình tính toán, quản lí và thẩm đònh lại các chương trình phần mềm đã viết và đang được sử dụng. Đẩy mạnh hơn việc áp dụng công nghệ thông tin trong quản lí và sản xuất. Ngày nay, các chương trình phân tích nội lực và thiết kế kết cấu đã có những bước tiến vượt bậc và rất phong phú về số lượng, rất mạnh trong quá trình tính toán chẳng hạn như: phần mềm ANSYS, STAAD Pro, SAP2000, ETABS, SAMCEF, STRAND, PLAXIS . đã có thể giải quyết được hầu hết các vấn đề trong thiết kế xây dựng. Trong đó SAP2000 là phần mềm được ưa Trang 2 chuộng và sử dụng rộng rãi nhất do có nhiều tính năng ưu việt hơn các phần mềm khác. Phiên bản đầu tiên của chương trình được mang tên SAP (Structural Analysis Program) vào năm 1970, các phiên bản kế thừa tiếp theo sau là SAP3, SAP IV và SAP 80 là phiên bản có tính thương mại đầu tiên của họ phần mềm SAP, phần mềm này được phát triễn bởi công ty Computer and Structure Inc (CSI). Năm 1992 CSI cho ra đời phiên bản tiếp theo là SAP90. Tuy nhiên, phiên bản SAP2000 ra đời mới là bước phát triễn đột phá của họ phần mềm SAP, theo như lời tuyên bố của hãng CSI thì SAP2000 là công nghệ ngày nay cho tương lai! SAP2000 đã tích hợp các tính năng phân tích kết cấu và tính năng thiết kế kết cấu thành một. Các phiên bản thông dụng của SAP2000 là version 6.11, ver 7.42, ver 8.23 và phiên bản mới đang được sử dụng khá rộng rãi là SAP2000 version 9.03. Hiện nay, trên thò trường đã có phiên bản SAP2000 version 10. §2 TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀM SAP2000 2.1. Tính năng giao tiếp - Giao tiếp đồ họa trực tiếp trên các cửa sổ màn hình từ lúc xây dựng mô hình kết cấu, thực hiện các phân tích và thiết kế đến khi biểu diễn kết quả tính toán trên các hình ảnh đồ họa hai chiều (2D) và ba chiều (3D). - Hệ thống lưới đònh vò và các công cụ vẽ hỗ trợ quá trình xây dựng mô hình kết cấu một cách nhanh chóng. - Có thể tạo nhanh các mô hình kết cấu từ thư viện các phần tử mẫu có sẵn của SAP2000. 2.2. Khả năng phân tích và thiết kế Các loại phần tử: phần tử thanh, phần tử tấm vỏ - màng (Shell/Plate), phần tử ứng suất phẳng - biến dạng phẳng - đối xứng trục, phần tử ba chiều. Vật liệu: trong chương trình có thể phân tích với vật liệu đồng nhất tuyến tính đẳng hướng, tuyến tính trực hướng và vật liệu phi tuyến. Liên kết giữa các phần tử: liên kết cứng, liên kết nửa cứng, liên kết cục bộ khử một số thành phần lực. Liên kết giữa các phần tử với đất: các liên kết lý tưởng thông dụng trong ngành Xây dựng như liên kết ngàm, liên kết khớp (gối cố đònh), liên kết thanh (gối di động), liên kết đàn hồi và các liên kết hạn chế một số bậc tự do bất kỳ của nút liên kết. Trang 3 Tải trọng tác dụng lên phần tử: tải trọng tập trung tại nút, tải trọng tập trung và phân bố trên phần tử, ảnh hưởng của chuyển vò cưỡng bức gối tựa, ảnh hưởng của nhiệt độ, tải trọng phổ gia tốc, tải trọng điều hòa, tải trọng di động … Khả năng giải bài toán: số ẩn số không bò giới hạn (nếu dùng bản Nonlinear), trong một bài toán có thể phân tích và thiết kế đồng thời nhiều loại phần tử khác nhau kết nối cùng chòu lực. Các dạng phân tích: Phân tích tónh ( Static Analysis ), tính tần số dao động riêng, các dạng dao động (Modal Analysis), phân tích đáp ứng động lực ( Response Anlysis ) với tải trọng thay đổi theo thời gian và phổ gia tốc. Tổ hợp các trường hợp tải trọng khác nhau cùng tác dụng lên kết cấu. 2.3. Các bản chính của SAP2000 Bản phi tuyến (Nonlinear) có khả năng phân tích các bài toán tónh học, động lực học, phi tuyến; thiết kế kết cấu thép và kết cấu bê tông – cốt thép theo một số tiêu chuẩn; số lượng nút và phần tử không giới hạn. Bản nâng cao (Plus) có khả năng phân tích các bài toán tónh học, động lực học, nhưng không phân tích được bài toán phi tuyến; thiết kế kết cấu thép và kết cấu bê tông – cốt thép theo một số tiêu chuẩn; số lượng nút và phần tử không giới hạn. Bản chuẩn (Standard) có khả năng phân tích các bài toán tónh học, động lực học, nhưng không phân tích được bài toán phi tuyến; thiết kế kết cấu thép và kết cấu bê tông – cốt thép theo một số tiêu chuẩn; số lượng nút tối đa khoảng 1500. Bản dành cho học tập (Eduacation) có khả năng phân tích các bài toán tónh học, động lực học, phi tuyến; thiết kế kết cấu thép và kết cấu bê tông – cốt thép theo một số tiêu chuẩn; số lượng nút tối đa là 30 và một số tính năng bò hạn chế. 2.4. Yêu cầu hệ thống máy tính Hệ điều hành: Windows 98-2000-XP … Phần cứng: RAM ≥ 64 MB. HDD còn trống ≥ 500 MB. CPU ≥ Pentium II 400 MHz. Trang 4 §3 GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM SAP2000 3.1. Cài đặt Dùng đóa CD chứa bộ nguồn phần mềm SAP2000, double click vào tên file setup.exe để bắt đầu cài đặt chương trình. Thông thường các thông số cài đặt đã được đònh dạng sẵn, người sử dụng chỉ cần click vào nút Next nhiều lần cho đến khi xuất hiện thông báo finish nghóa là quá trình cài đặt đã hoàn tất. Thư mục chứa chương trình SAP2000 mặc đònh khi cài đặt là C:\ Program file\ Computers and Structures\ SAP2000 v9. Bạn nên tạo Short cut trên nền màn hình để nhanh chóng khởi động chương trình SAP2000 khi cần làm việc với nó. 3.2. Khởi động Có nhiều cách để khởi động chương trình SAP2000 chạy trên nền Windows, thông thường sử dụng hai cách khởi động như sau: i. Kích đúp (double click) vào biểu tượng SAP2000 trên nền màn hình Windows, thông thường biểu tượng có màu vàng kèm theo chữ sap2000. ii. Vào Start > Programs > SAP2000 v9 > sap2000 : click chọn 3.3. Màn hình giao diện (Xem hình trang kế tiếp) * Thanh tiêu đề: Biểu tượng SAP2000 – Tên phần mềm – Tên tập tin. * Thanh danh mục lệnh (Menu bar): SAP2000 version 9.03 có 13 danh mục lệnh gồm: File, Edit, View, Define, Bridge Draw, Select, Assign, Analyze, Display, Design, Options và Help. * Thanh công cụ (Toolbar): SAP2000 version 9.03 có 14 thanh công cụ đặt theo phương ngang dưới danh mục lệnh và theo phương đứng bên trái cửa sổ chương trình, tên của các thanh công cụ: thanh công cụ chuẩn (standard), Edit, View, Define, Bridge Draw, Select, Point and Joint Assigns, Frame and Line Assigns, Shell and Area Assigns, Display, Design, Snap và Band75. Mỗi thanh công cụ có nhiều nút lệnh, mỗi nút lệnh chứa một lệnh. Trang 5 Trang 6 * Thanh trạng thái (Status bar): Thể hiện trạng thái của cửa sổ đang làm việc bao gồm hộp đơn vò lực- chiều dài-nhiệt độ, hệ tọa độ, vò trí con trỏ … Thanh trạng thái nằm bên dưới cửa sổ chương trình. * Miền làm việc: Vùng nhập dữ liệu, hiển thò dữ liệu, hiển thò kết quả và các đồ thò, biểu đồ … 3.4. Cách ra lệnh trong SAP2000 - Cách 1: Ra lệnh từ thanh danh mục lệnh (Menu bar). - Cách 2: Ra lệnh từ thanh công cụ (Toolbar). 3.5. Các lệnh trong các Menu và các Toolbar của SAP2000 Trang 7 Caùc leänh trong menu File Caùc leänh trong menu Edit Trang 8 Caùc leänh trong menu View Caùc leänh trong menu Define Trang 9 Caùc leänh trong menu Draw Caùc leänh trong menu A ssign Caùc leänh trong menu Select Caùc leänh trong menu Analyze Trang 10 Caùc leänh trong menu Display Caùc leänh trong menu Options Caùc leänh trong menu Design Caùc leänh trong menu Help [...]... file dữ liệu *.SDB, SAP2000 còn có các file dữ liệu khác có phần mở rộng như sau: *.S2K, *.$2K có thể dùng phần mềm soạn thảo khác để tạo file dữ liệu rồi import vào chương trình SAP2000 *.EKO chứa các thông tin về dữ liệu nhập vào *.OUT chứa các kết quả được xuất ra *.TXT khi cần xuất kết quả phân tích và thiết kế ra dạng bảng biểu để có thể tiếp tục xử lý kết quả bằng các phần mềm khác như Word, Excel... dụng trên phần tử thanh (Frame, Cable, Tendon) Có thể gán tải trọng lực, tải tập trung trên phần tử, tải phân bố đều – phân bố hình thang – phân bố tam giác – phân bố tuyến tính bất kỳ trên phần tử, Tải trọng thay đổi nhiệt độ … Các lựa chọn trong Assign > Frame/Cable/Tendon Loads > … dùng để gán các loại tải trọng cho các phần tử Frame, Cable và Tendon Trang 23 * Gán tải trọng lực - Chọn các phần tử... 12 §5 QUY TRÌNH PHÂN TÍCH NỘI LỰC BẰNG SAP2000 5.1 Xây dựng sơ đồ tính 5.1.1 Chọn đơn vò Trước khi thực hiện bất kỳ bài toán nào bằng SAP2000 đều phải chọn đơn vò chuẩn của lực – chiều dài – nhiệt độ Hộp đơn vò ở góc dưới bên phải cửa sổ chương trình Tùy theo bài toán, bạn có thể chọn đơn vò kgf-m-C hoặc Ton-m-C … 5.1.2 Tạo mô hình mới File > New Model … Trong SAP2000 v9.03 có đến 18 cách để tạo mới... 15 5.1.3 Hiệu chỉnh và gán liên kết Chọn nút cần gán hoặc hiệu chỉnh liên kết, Assign > Joint > Restraints … 5.1.4 Thay đổi và hiển thò số thứ tự phần tử / số thứ tự nút Thay đổi số thứ tự phần tử / nút, Edit > Change Labels … Trang 16 Hiển thò số thứ tự phần tử / nút, View > Set Display Options … Chọn Labels trong các ô Joints và Frames/Cables/Tendons 5.2 Đặc trưng vật liệu và tiết diện 5.2.1 Đặc... từ đầu, thường là m Trang 21 Các lựa chọn trong Assign > Frame/Cable/Tendon > … dùng để gán các thuộc tính cho các phần tử Frame/Cable/Tendon 5.2.3 Gán tiết diện * Chọn các phần tử cần gán tiết diện * Assign > Frame/Cable/Tendon > Sections… Chọn tên tiết diện tương ứng cần gán cho các phần tử đã chọn Trang 22 5.3 Khai báo và gán tải trọng 5.3.1 Khai báo các trường hợp tải trọng Define > Load Cases... thanh công cụ chuẩn (standard) 4.2 Lưu file File > Save as… lưu file khi cần đặt tên file mới hoặc lưu ở vò trí đường dẫn mới Tên file dữ liệu của SAP2000 có phần mở rộng là SDB, dạng tên file là filename.SDB File > Save… hoặc click vào nút Save (hình đóa mềm) trên thanh công cụ chuẩn (standard) hoặc nhấn tổ hợp phím (Ctrl + S) để lưu nhanh file vào đúng vò trí và đúng tên file mà nó đang tồn tại, nhưng... trong hệ tọa độ tổng thể Trang 24 * Gán tải tập trung trên phần tử - Chọn các phần tử cần gán tải trọng lực - Assign > Frame/Cable/Tendon Loads > Point … Load Case Name: (chọn trường hợp tải cần gán tải vào) TINHTAI Load Type and Direction: (Loại tải và hướng tác dụng) Chọn Forces, Coord Sys GLOBAL, Direction Gravity Point Load: (Tải tập trung trên phần tử) Chọn Absolute Distance from End-I (khoảng cách... Load P1 P2 P3 P4 * Gán tải phân bố trên phần tử - Chọn các phần tử cần gán tải trọng lực - Assign > Frame/Cable/Tendon Loads > Distributed … Trang 25 Load Case Name: (chọn trường hợp tải cần gán tải vào) TINHTAI Load Type and Direction: (Loại tải và hướng tác dụng) Chọn Forces, Coord Sys GLOBAL, Direction Gravity Trapezoidal Load: (Tải trọng phân bố tuyến tính trên phần tử) Chọn Absolute Distance from.. .SAP2000 ver 9.03 có tất cả 14 thanh công cụ, đưa con trỏ lên một thanh công cụ bất kỳ rồi nhấn nút phải chuột, sau đó đánh dấu chọn cho hiện ra thanh công cụ tương ứng hoặc đánh dấu bỏ chọn để không cho hiển thò thanh công cụ đó trên cửa sổ chương trình Tất cả các nút trên các thanh công cụ Trang 11 §4 QUẢN LÝ CÁC TẬP TIN DỮ LIỆU SAP2000 4.1 Tạo mới file File > New... trọng đã gán: Display > Show Load Assign > Frame/Cable/Tendon … Trang 35 Load Name: Chọn trường hợp tải trọng cần xem Span Loading: Tải tác dụng trên phần tử Show Joint Loads with Span Loads: Thể hiện kèm tải trọng tác dụng tại nút với tải trọng trên phần tử Show Span Loading Values: Thể hiện giá trò tải trọng trên sơ đồ - Kiểm tra khai báo các trường hợp tổ hợp Define > Combinations… Chọn trường hợp . Trang 1 Chương 1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SAP2000 §1 SỰ PHÁT TRIỄN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM NGÀNH XÂY DỰNG Cùng với xu hướng ngày càng. viện các phần tử mẫu có sẵn của SAP2000. 2.2. Khả năng phân tích và thiết kế Các loại phần tử: phần tử thanh, phần tử tấm vỏ - màng (Shell/Plate), phần tử