§1 SAØN ĐƠN
- Sơ đồ tính: Sàn có 4 biên ngàm, 4 biên liên kết khớp, 4 biên có dầm.
- Vật liệu: BTCT#200.
- Tiết diện: sàn 4x5m, dày 100mm.
- Tải trọng: Lực phân bố đều trên bản sàn gồm tĩnh tải g =375 kg/m2
(gct ≈ 100; gbt = 275) và hoạt tải p = 200*1.2 = 240 kg/m2.
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).
Sau khi chọn biểu tượng Grid Only trong hộp thoại New Model, sẽ xuất hiện hộp thoại cho phép định các thông số cho hệ lưới cần tạo ra.
Khoảng cách lưới theo X 4
Khoảng cách lưới theo Y 5
Khoảng cách lưới theo Z 1
- Nhấp OK để đóng hộp thoại khai báo lưới định vị, lúc này trên màn hình hiện ra sơ đồ lưới cần tạo.
- Vẽ phần tử sàn (shell):Draw > Draw Rectangular Section…
Trên mặt phẳng XY, Z=0, click vào nút 1 và nút 3 trên đường chéo -> được tấm sàn
- Liên kết: Chưa gán liên kết vì chỉ có 4 nút, sẽ gán liên kết sau khi chia nhỏ ô sàn để có nhiều nút biên -> gán ngàm.
1.2. Đặc trưng vật liệu và tiết diện 1.2.1. Đặc trưng vật liệu
Define > Material …
Vật liệu là BTCT nên chọn CONC và click vào Modify/Show 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
Define > Area Sections (khai báo tiết diện phần tử shell - tấm)…
⇒ ⇒⇒
⇒ Hộp thoại Area Sections xuất hiện
Section Name (Tên tiết diện): S100
Thickness (Bề dày): Membrance (kéo nén): 0.1, Bending (uốn) : 0.1 1.2.3 Gán tiết diện
Chọn phần tử Shell, vào menu Assign > Area > Area Sections… (gán tiết diện phần tử shell - tấm)
⇒ Hộp thoại Area Sections xuất hiện Chọn tiết diện S100⇒ chọn 0K.
1.3. Khai báo và gán tải trọng
1.3.1 Khai báo các trường hợp tải trọng
- Load name: Nhập tên của trường hợp tải trọng, DEAD. - Type: Loại tải trọng, DEAD.
- Self Weight Multiplier: (Hệ số trọng lượng bản thân) 0. Modify Load
- Load name: Nhập tên của trường hợp tải trọng, LIVE. - Type: Loại tải trọng, LIVE.
- Self Weight Multiplier: (Hệ số trọng lượng bản thân) 0. Aad New Load 1.3.2. Gán tải trọng
- Chọn tấm:
Assign > Area Loads > Uniform (Shell)
Load Case Name: (chọn trường hợp tải cần gán tải vào) DEAD Load (Giá trị tải): 375
Coord Sys (Hệ tọa độ gán tải): chọn GLOBAL.
Load Case Name: (chọn trường hợp tải cần gán tải vào) LIVE Load (Giá trị tải):240
Coord Sys (Hệ tọa độ gán tải): chọn GLOBAL.
Direction (Hướng tác dụng của tảitrọng): chọn Gravity.
Chọn OK -> gán xong hoạt tải. 1.3.3 Khai báo tổ hợp tải trọng
(Kết hợp tĩnh tải DEAD và hoạt tải LIVE) Define > Combination
=> Chọn Add New Combo…
- Response Combination Name: (Tên cho trường hợp tổ hợp) COMB1
- Combination Type: (Loại tổ hợp) Linear Add (Cộng tác dụng). - Case Name: (Trường hợp tải trọng) DEAD
- Scale Factor: (Hệ số tổ hợp) 1.
- Add : Thêm trường hợp tải trọng TINHTAI vào tổ hợp COMB1. Tiếp tục chọn Live có hệ số tổ hợp 1 và chọn Add , OK.
1.4. Giải bài toán
1.4.1 Chia nhỏ ô sàn và gán liên kết biên:
- Chọn all, vào menu Edit > Mesh Area…
- Chọn các nút trên biên ⇒ Gán liên kết ngàm cho các nút trên biên phần tử shell.
1.4.2 Chọn bậc tự do: không cần chọn vì bài toán làm việc không gian.
1.4.3 Lưu bài toán
File > Save as => Đường dẫn + tên file. 1.4.4 Giải bài toán
Analyze > Run Analysis hoặc nhấn phím F5 hoặc nhấn nút >Run
Chọn Run Now, chờ máy chạy -> ANALYZE COMPLETE, chọn OK.
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
Biểu đồ M11 và M22
Display > Show Force/ Stresses > Shell…
Chọn COMB1 Chọn M11 hoặc M22
=> Rê con trỏ trên hình biểu đồ để hiển thị giá trị mômen
=> Click nút phải chuột trên Shell để xem nội lực cho một Shell. 1.6. Tạo thêm sàn mới với mật độ chia mịn phần tử hơn (16x20)
- Unlock: Mở khóa để sửa chữa -> Xóa kết quả? OK - Copy thành 1 sàn 4x5m mới cách sàn đang có x = 6. Chọn all, vào menu Edit > Replicate
=> chọn Linear , dx = 6, dy = 0, dz = 0, n = 1.
- Giải bài toán -> xem kết quả -> so sánh.
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 Modify/Show Property…
- Kiểm tra gán tiết diện.
Display > Show Misc Assign > Frame/Cable/Tendon …
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
1.8. Tạo thêm ô sàn có 4 biên liên kết khớp
- Mở khóa (Unlock).
- Chọn ô sàn đầu tiên, vào menu Edit > Replicate…
⇒ chọn Linear , dx = 12, dy = 0, dz = 0, n = 1. OK.
- Chọn các nút trên 4 biên của ô sàn mới ⇒ Gán liên kết biên gối cố định. - Giải bài toán ⇒ xem kết quả ⇒ so sánh.
1.9. Tạo thêm ô sàn có 4 biên liên kết với dầm
Yêu cầu: Sàn chia nhỏ 8x10 có 4 biên dầm lần lượt có tiết diện 200x200, 200x300, … , 200x1000mm.
- Mở khóa (Unlock).
- Chọn ô sàn đầu tiên, vào menu Edit > Replicate…
⇒ chọn Linear , dx = 0, dy = 7, dz = 0, n = 1. OK.
- Chọn các nút trên 4 biên của ô sàn mới ⇒ Gán liên kết biên tự do. - Vẽ thêm 4 phần tử dầm (Frame) trên 4 biên của ô sàn mới tạo ra.
Draw > Draw Frame/Cable/Tendon
Lần lượt click trên các đỉnh góc của sàn để vẽ dầm. - Khai báo các tiết diện dầm: Define > Frame Section…
Add Rectangular ⇒ D200x200, CONC, t3 = 0.2, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x300, CONC, t3 = 0.3, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x400, CONC, t3 = 0.4, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x500, CONC, t3 = 0.5, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x600, CONC, t3 = 0.6, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x700, CONC, t3 = 0.7, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x800, CONC, t3 = 0.8, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x900, CONC, t3 = 0.9, t2 = 0.2. Add Copy of Property ⇒ D200x1000, CONC, t3 = 1, t2 = 0.2. - Chọn 4 dầm biên mới vẽ ⇒ Gán tiết diện D200x200
Assign > Frame/Cable/Tendon > Frame Section…
- Chọn 4 đỉnh góc của ô sàn ⇒ Gán liên kết ngàm.
- Copy ô sàn có biên dầm D200x200 ra thêm 4 ô sàn mới cách nhau theo phương x 6m: Chọn ô sàn, vào menu Edit > Replicate…
⇒ chọn Linear , dx = 6, dy = 0, dz = 0, n = 4. OK.
- Giải bài toán ⇒ xem kết quả ⇒ so sánh.
Ghi chú:
- Trọng lượng bản thân tấm sàn nên để SAP tự tính, chỉ nhập vào phần tĩnh tải do các lớp cấu tạo hoàn thiện của sàn (gạch lát nền, vữa lót, vữa tô trát trần… gct ≈ 100 kg/m2).
- Từ SAP2000 ver9.03 đã có chế độ tự động chia nhỏ ô sàn, nên chọn cách chia này để giảm số phần tử shell ⇒ Tăng nhanh tốc độ giải, dễ sửa chữa, dễ quản lý kết quả…
Chọn shell cần gán chế độ tự động chia nhỏ sàn, vào menu Assign > Area > Automatic Area Mesh…
Chương 6