§1 CẦU THANG DẠNG BẢN 2 VẾ & 3 VẾ
Đề bài 1:
- Sơ đồ tính: Vế 1 (nhịp 3-2m, cao tầng 1.8m)
3 2
- Vật liệu: BTCT#250 có W = 2500 kg/m3, E=2.65x109kg/m2, µ = 0.2.
- Tiết diện: chữ nhật bxh = 100x12cm.
1.1. Xây dựng sơ đồ tính 1.1.1 Chọn đơn vị
Chọn đơn vị kgf-m-C.
1.1.2. Tạo mô hình mới File > New Model …
Chọn sơ đồ 1.2 (hàng 1 cột 2) Grid Only (Chỉ tạo lưới).
Số đường lưới theo X 3 Số đường lưới theo Y 1 Số đường lưới theo Z 2 Khoảng cách lưới theo X 3 Khoảng cách lưới theo Y 1 Khoảng cách lưới theo Z 1.8
Do chiều rộng của các nhịp không bằng nhau nên cần hiệu chỉnh khoảng cách các đường lưới.
Điều chỉnh dữ liệu các đường lưới theo phương X:
Grid ID Ordinate (cũ) Ordinate (sửa mới)
x1 -3 0 x2 0 3 x3 3 5
- Nhấp OK để đóng hộp thoại khai báo lưới định vị, lúc này trên màn hình hiện ra sơ đồ lưới cần tạo.
-Vẽ mới 2 phần tử Frame
Draw > Draw Frame => lần lượt click vào các điểm nút 1, 2, 3 để vẽ bản nghiêng và bản chiếu nghỉ cầu thang.
1.1.3 Hiệu chỉnh và gán liên kết
Assign > Joint > Restraints …
Nhấp chọn vào biểu tượng liên kết gối cố định (biểu tượng thứ 2 từ trái sang).
- Chọn nút biên phải của bản chiếu nghỉ (nút 3) —> Gán liên kết gối di động.
1.2. Đặc trưng vật liệu và tiết diện 1.2.1. Đặc trưng vật liệu
Define > Material …
Nhập các thông số vật liệu như yêu cầu ở đề bài (W = Weight per unit Volumn =2500, E = Modulus of Elasticity = 2.4e9, µ = Poisson’s Ratio =0.2), các thông số còn lại không cần quan tâm.
1.2.2 Đặc trưng tiết diện
Click vào nút tam giác bên phải Add I/Wide Flange để mở ra bảng liệt kê các tiết diện có thể khai báo trong SAP2000, để khai báo tiết diện chữ nhật chọn Add Rectangular
Sau khi click chọn Add Rectangular, để tạo mới một tiết diện chữ nhật thì click vào nút Add New Property…
Sau khi click vào Add New Property … Hộp thoại Rectangular Section xuất hiện, cần xác định các đặc trưng cho tiết diện cần khai báo.
Khai báo tiết diện chữ nhật 1x0.12m từ hộp thoại Rectangular Section
Trong hộp thoại này cần xác định các thông tin: - Section name: Tên tiết diện, S1000x120.
- Material: Chọn tên của vật liệu cho tiết diện đang khai báo, CONC. - Depth (t3): Chiều cao tiết diện theo đơn vị là m, 0.12
- Width (t2): Bề rộng tiết diện theo đơn vị là m, 1
Chọn OK để đóng hộp thoại Rectangular Section, trở về hộp thoại Frame Properties, chọn tiếp OK để đóng hộp thoại và hoàn tất khai báo tiết diện.
1.2.3. Gán tiết diện
* Chọn 2 phần tử Frame
Vào menu Assign > Frame/Cables/Tendons > Frame Sections…
Xuất hiện hộp thoại Frame Properties.
Chọn tên tiết diện S1000x120 để gán cho các phần tử đã chọn.
1.3. Tải trọng
1.3.1 Khai báo các trường hợp tải trọng Define > Load Cases …
- Load name: Nhập tên của trường hợp tải trọng, TAITRONG. - Type: Loại tải trọng, OTHER.
- Self Weight Multiplier: Hệ số nhân trọng lượng bản thân, 0.
Modify Load : Hiệu chỉnh trường hợp tải đang chọn DEAD thành TAITRONG.
- Chọn phần tử 1(bản nghiêng)-> gán tải phân bố đều q=1140kg/m.
Assign > Frame/Cable/Tendon Loads > Distributed …
Load Case Name: (chọn trường hợp tải cần gán tải vào) TAITRONG Load Type and Direction: (Loại tải và hướng tác dụng)
Forces,Coord Sys GLOBAL, Direction Gravity.
Trepezoidal Loads: (Tải phân bố đường tuyến tính trên phần tử).
Distance 0 0 0 0
Load 0 0 0 0 Uniform Load: (Tải phân bố đều) 1140.
- Chọn phần tử 2(bản chiếu nghỉ)-> gán tải phân bố đều q = 970kg/m.
1.3.3. Khai báo tổ hợp tải trọng
Analyze > Set Options …
Chọn vào biểu tượng khung phẳng (Plane Frame – XZ Plane).
1.4.2 Gán số mặt cắt cần xuất kết quả
Assign > Frame/Cable/Tendon > Output Stations …
Min Number Stations: (Số mặt cắt tối thiểu) 9.
1.4.3 Lưu bài toán File > Save as…
Chọn đường dẫn và đặt tên file.
1.4.4 Giải bài toán
Chọn Run Now và chờ máy chạy đến khi xuất hiện dòng ANALYZE COMPLETE thì quá trình giải hoàn tất, chọn OK để đóng cửa sổ giải.
1.5. Xử lý kết quả
1.5.1 Xem sơ đồ biến dạng
Display > Show Deformed Shape … 1.5.2 Xem biểu đồ nội lực
Display > Show Forces/ Stresses > Frame/Cable …
- Axial Force: Lực dọc.
- Shear 2-2: Lực cắt theo phương 2.
- Moment 3-3: Mô ment uốn quanh trục 3. So sánh kết quả
- Mở khóa: Chọn vào ổ khóa (Unlock) sẽ xuất hiện hộp thoại
⇒ Mở khóa sẽ xóa bỏ kết quả phân tích, đồng ý không? ⇒ chọn OK.
1.6.1 Tạo vế thang 2
- Copy đối xứng vế thang 1 thành vế thang 2.
Chọn vế thang 1, Edit > Replicate⇒ Chọn tab Mirror. Chọn Parallel to Y (Song song với trục Y)
x1 = 0 z1 = 3 x2 = 1 z1 = 3
- Thay đổi liên kết: Chọn nút dưới của vế thang 2 -> Gán gối cố định. Chọn nút trên bên phải của vế thang 2 -> Gán gối di động.
1.6.2 Tạo sơ đồ bản consol
- Copy 1 phần tử bản chiếu nghỉ của vế thang 2 thành bản consol. Chọn phần tử, Edit > Replicate⇒ Chọn tab Linear.
- Thay đổi liên kết: Chọn nút trên bên phải của bản thang mới tạo -> Gán liên kết ngàm.
1.6.3 Giải lại bài toán và so sánh kết quả.
1.6.4 Mở khóa, copy vế thang 1 & vế thang 2 thành 2 bản sao mới (Chọn vế 1 & vế 2, Edit > Replicate ⇒ Chọn tab Linear, Increments: dx = 7, dy = 0, dz = 0, Number n = 2), gán liên kết 2 đầu của vế thang lần lượt là liên kết ngàm và liên kết gối cố định. Giải lại bài toán và so sánh kết quả.
1.7 Kiểm tra và hiệu chỉnh
1.7.1 Kiểm tra các dữ liệu đã nhập
- Kiểm tra đơn vị.
Xem lại đơn vị lực – chiều dài – nhiệt độ trong hộp đơn vị. - Kiểm tra vật liệu.
Define > Material…
Chọn loại vật liệu cần xem CONC, Chọn Modify/Show Material…
- Kiểm tra khai báo tiết diện.
Define > Frame Sections…
Chọn tiết diện cần xem, Chọn Frame Section.
- Kiểm tra khai báo các trường hợp tải trọng.
Define > Load Cases…
- Kiểm tra tải trọng đã gán:
Display > Show Load Assign > Frame/Cable/Tendon …
Chọntrường hợp tải trọng cần xem, TINHTAI
- Kiểm tra khai báo các trường hợp tổ hợp.
Define > Combinations…
Chọntrường hợp tổ hợp cần xem, Chọn Modify/Show Combo…
- Kiểm tra bậc tự do.
Analyze > Set Options …
- Kiểm tra số mặt cắt.
Display > Show Misc Assign > Frame/Cable/Tendon …
Chọn Output Stations.
1.7.2 Hiệu chỉnh các dữ liệu đã nhập
Nếu phát hiện sai thì bấm vào ổ khóa để mở khóa (Unlock), sai phần nào thì hiệu chỉnh phần đó.
§2 DÀN PHẲNG
Phần tử thanh dàn theo lý thuyết là phần tử chỉ xuất hiện duy nhất một loại nội lực, đó là lực dọc trục Nz. Để có duy nhất Nz thì liên kết 2 đầu của bất kỳ phần tử thanh dàn nào cũng là liên kết khớp và các đầu thanh qui tụ tại nút, chỉ có lực tập trung tác dụng tại các nút, không có bất kỳ lực nào tác dụng trên thanh (kể cả trọng lượng bản thân).
Thực tế rất khó thực hiện được liên kết 2 đầu là khớp và các phần tử luôn có trọng lượng bản thân nên các giả thiết cho bài toán dàn là không chính xác. Tuy nhiên ảnh hưởng của nội lực Nz là lớn hơn các nội lực còn lại rất nhiều và để đơn giản trong giải tay người ta vẫn thường tính toán thiết kế dàn chỉ chịu lực dọc. Nhưng đã giải bằng phần mềm thì nên xây dựng sơ đồ càng gần với thực tế càng tốt.
Có thể xây dựng sơ đồ dàn bất kỳ trong SAP2000, để xây dựng nhanh chóng một số loại dàn thông dụng, SAP2000 đã có sẵn 3 loại kết cấu mẫu về dàn như sau:
Sloped Truss: Dàn có thanh xiên.
Vertical Truss: Dàn có thanh đứng và có thể có giằng xiên. Pratt Truss: Dàn đỡ mái nghiêng.
Đề bài 2:
- Sơ đồ tính & Tải trọng:
- Vật liệu: Thép có W = 7850 kg/m3, E=2.1x1010kg/m2, µ = 0.3.
- Tiết diện: Thép góc 2L100x10, 2L63x5, 2L50x4
2.1. Xây dựng sơ đồ tính 2.1.1 Chọn đơn vị
Chọn đơn vị Ton-m-C.
2.1.2. Tạo mô hình mới File > New Model …
Chọn sơ đồ 1.4 (hàng 1 cột 4) 2D Trusses (Dàn phẳng).
Chọn Pratt Truss, chọn Parametric Definition để xem hình vẽ các thông số cần nhập: L1, N1, L2, N2, H1, H2, H3.
Nhập: L1 = 12, N1 = 4, L2 = 12, N2 = 4, H1 = 0, H2 = 3, H3 = 0. Chọn OK.
2.1.3 Hiệu chỉnh và gán liên kết
2.2. Đặc trưng vật liệu và tiết diện 2.2.1. Đặc trưng vật liệu
Define > Material …
2.2.2 Đặc trưng tiết diện
Define > Frame Sections… Hộp thoại Frame Properties xuất hiện
Click vào nút tam giác bên phải Add I/Wide Flange để mở ra bảng liệt kê các tiết diện có thể khai báo trong SAP2000, để khai báo tiết diện 2L chọn
Add Double Angle
Sau khi click chọn Add Double Angle, để tạo mới một tiết diện 2L thì click vào nút Add New Property…
Sau khi click vào Add New Property … Hộp thoại Rectangular Section xuất hiện, cần xác định các đặc trưng cho tiết diện cần khai báo.
Trong hộp thoại này cần xác định các thông tin: - Section name: Tên tiết diện, 2L100x10.
- Material: Chọn tên của vật liệu cho tiết diện đang khai báo, STEEL. - Outside Depth (t3): Chiều cao tiết diện theo đơn vị là m, 0.1
- Outside Width (t2): Bề rộng tiết diện theo đơn vị là m, 0.208
- Horizontal leg thickness (tf): Bề dày chân tiết diện theo phương ngang, 0.01 - Vertical leg thickness (tw): Bề dày chân tiết diện theo phương đứng, 0.01 - Back to back distance (dis): Khoảng hở giữa 2 thép góc, 0.008
Chọn OK để đóng hộp thoại Double Angle Section, trở về hộp thoại Frame Properties, chọn 2L100x10 và chọn Add copy of Property… để tạo thêm tiết diện 2L63x5.
Chọn 2L63x5 và chọn Add copy of Property… để tạo thêm tiết diện 2L50x4.
Chọn OK để đóng hộp thoại Double Angle Section, trở về hộp thoại Frame Properties, chọn tiếp OK để đóng hộp thoại và hoàn tất khai báo tiết diện.
2.2.3. Gán tiết diện
* Chọn các phần tử thanh cánh dưới
Vào menu Assign > Frame/Cables/Tendons > Frame Sections…
Xuất hiện hộp thoại Frame Properties.
Chọn tên tiết diện 2L100x10 để gán cho các phần tử đã chọn. * Chọn các phần tử thanh cánh trên
Vào menu Assign > Frame/Cables/Tendons > Frame Sections…
Xuất hiện hộp thoại Frame Properties.
Chọn tên tiết diện 2L63x5 để gán cho các phần tử đã chọn. * Chọn các phần tử thanh đứng và thanh xiên
Vào menu Assign > Frame/Cables/Tendons > Frame Sections…
Xuất hiện hộp thoại Frame Properties.
Chọn tên tiết diện 2L50x4 để gán cho các phần tử đã chọn.
2.3. Tải trọng
2.3.1 Khai báo các trường hợp tải trọng Define > Load Cases …
- Load name: Nhập tên của trường hợp tải trọng, TAITRONG. - Type: Loại tải trọng, OTHER.
2.3.2. Gán tải trọng
- Chọn các nút có lực tập trung -> gán lực tập trung P = 1Ton.
- Assign > Joint Loads > Forces …
Load Case Name: (chọn trường hợp tải cần gán tải vào) TAITRONG
Coordinate System GLOBAL.
Force GlobalX: 0 Force GlobalY: 0 Force GlobalZ: -1
Moment about GlobalX: 0. Moment about GlobalY: 0.
Moment about GlobalZ: 0.
2.3.3. Khai báo tổ hợp tải trọng
Không thực hiện vì chỉ xét 1 trường hợp tải trọng.
2.4. Giải bài toán 2.4.1 Chọn bậc tự do Analyze > Set Options …
Chọn vào biểu tượng khung phẳng (Plane Frame – XZ Plane). Bỏ dấu chọn RY (chỉ có 2 dấu chọn UX và UZ).
2.4.2 Gán số mặt cắt cần xuất kết quả
Assign > Frame/Cable/Tendon > Output Stations …
Min Number Stations: (Số mặt cắt tối thiểu) 9.
2.4.3 Lưu bài toán File > Save as…
Chọn Run Now và chờ máy chạy đến khi xuất hiện dòng ANALYZE COMPLETE thì quá trình giải hoàn tất, chọn OK để đóng cửa sổ giải.
2.5. Xử lý kết quả
2.5.1 Xem sơ đồ biến dạng
Display > Show Deformed Shape … 2.5.2 Xem biểu đồ nội lực
Display > Show Forces/ Stresses > Frame/Cable …
- Axial Force: Lực dọc.
- Shear 2-2: Lực cắt theo phương 2.
- Moment 3-3: Mô ment uốn quanh trục 3.
Ghi chú:
- Để có liên kết khớp tại các các đầu mút của các phần tử thanh dàn: Chọn các phần tử -> Assign > Frame/Cable/Tendon > Releases/Partial Fixity… Chọn giải phóng mô men M33 tại 2 đầu thanh dàn
- Để bỏ qua trọng lượng bản thân của các phần tử thanh dàn: Khi khai báo trường hợp tải, nhập hệ số trọng lượng bản thân (Self Weight Multiplier) = 0
Chương 5