BÀI 3 : HỆ THỐNG KẾT CẤU MẪU
3.1.3. Hệ khung phẳng 2D Frame:
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 3-8 Cửa sổ khai bỏo 2D Frames
• Number of Stories : Tổng số tầng
• Number of Bays : Tổng số nhịp theo phương X • Story Height : chiều cao tầng
• Bay Width : Chiều rộng một nhịp • Beams : Chọn tiết diện sơ bộ cho dầm • Columns : Chọn tiết diện sơ bộ cho cột
3 .1 .4 . Hệ khung khụng gian 3 D fram e .
Hỡnh 3-9 Open Frame Building
Với hệ Open Frame Building : hệ thanh chưa cú sàn • Number of Stories : Tổng số tầng
• Number of Bays X : tổng số nhịp theo phương X • Number of Bays Y : tổng số nhịp theo phương Y • Story Height : Chiều cao tầng
• Bay Width X : Chiều rộng một nhịp X • Bay Width Y : Chiều rộng nhịp Y • Beams : Chọn tiết diện sơ bộ cho dầm • Columns : Chọn tiết diện sơ bộ cho cột
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 3-10 Beam - Slab Building
• Number of Stories : Tổng số tầng
• Number of Bays X : Tổng số nhịp theo phương X • Number of Bỏy Y : Tổng số nhịp theo phương Y • Story Height : Chiều cao tầng
• Bay Width X : Chiều rộng một nhịp X • Bay Width Y : Chiều rộng một nhịp Y
• Number of Division X : Số lưới chia nhỏ tự động tấm sàn theo X • Number of Division Y : Số lưới chia nhỏ tự động tấm sàn theo Y • Beams : chọn tiết diện sơ bộ cho dầm
• Columns : Chọn tiết diện sơ bộ cho sàn • Area : chọn tiết diện sơ bộ cho sàn.
3 .1 .5 . Hệ dàn phẳng ( 2 D Truss) :
Hỡnh 3-11 2D Truss
• Number of Divisions : Số bước mắt dàn
• Division Length : Chiều dài một bước mắt dàn. • Height : Chiều cao của dàn
• Ngồi ra muốn chọn cỏc loại dàn khỏc nhau chọn 2D Truss Type vào Parametric Definition để xem ý nghĩa cỏc ký hiệu.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
3 .1 .6 . Hệ tường vỏch phẳng (Wall).
Hỡnh 3-14 Khai bỏo hệ Wall
• Number of Divisions X : Số đoạn chia của vỏch theo phương X • Number of Division Y : Số đoạn chia của vỏch theo phương Y • Division Width X : Độ dài đoạn chia theo X
• Division Width Y : Độ dài đoạn chia theo Y • Section : Chọn độ dày của tấm vỏch
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
3 .1 .7 . Hệ kết cấu sàn phẳng (Flat Slab) :
Hỡnh 3-16 Sàn đặt trực tiếp lờn cột
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 3-18 Sàn phẳng cú mũ cột
Hỡnh 3-19 Khai bỏo hệ Slab
• Number of Division X : Số đoạn chia của sàn theo phương X • Number of Division Y : Số đoạn chia của sàn theo phương Y • Division Width X : Độ dài đoạn chia theo X
• Division Width Y : Độ dài đoạn chia theo Y
• Middle Strip Width X : Độ rộng của dải giữa nhịp theo X • Middle Strip Width Y : Độ rộng của dải giữa nhịp theo Y
• Section : Chọn tiết diện của tấm sàn
3 .1 .8 . Hệ kết cấu thanh dàn khụ ng gian (3 D Truse s)
Hỡnh 3-20 3D Trusses
• Muốn chọn cỏc loại dàn khỏc nhau chọn 3D Truss type; vào Parametric definition để xem ý nghĩa cỏc ký hiệu.
Ngoài ra Sap 2000 V14 cũn cú nhiều bài toỏn khảo sỏt chuyờn dụng như kết cấu thang; cỏc thỏp silo; cỏc loại liờn kết….
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
3.1.9.Hệ tấm vỏ Shells.
Hỡnh 3-21 Shells.
Chọn Barrel Shell :
Hỡnh 3-22 Barrel Shell.
Vớ dụ : Hầm dài L=10m Mặt cắt ngang hầm : 4000 25 00 1200 3700 Hỡnh 3-23 Mặt cắt ngang hầm. Hướng dẫn giải :
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 3-24 Lời giải bài toỏn vũm.
3.1.10. Cầu thang StairCase.
Hỡnh 3-25 Staircases.
• Chọn Staircase Type 2 là cầu thang phổ biến nhất
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
BÀI 4 :ĐỊNH NGHĨA VẬT LIỆU-TIẾT DIỆN-GÁN CHI TIẾT
CHO ĐỐI TƯỢNG. 4.1.Định nghĩa cỏc loại vật liệu :
Mỗi một cụng trỡnh cú thể sử dụng một hoặc nhiều loại vật liệu.Để định nghĩa một loại vật liệu làm như sau :
Vào Define > Material > Add New Material
• Add New Material Quick : Thờm một loại vật liệu trong danh sỏch sẵn cú.Chủ yếu là cỏc vật liệu theo tiờu chuẩn nước ngoài.
• Add New Material :Thờm một loại vật liệu.
• Add Copy of Material : Thờm một vật liệu mới cú cỏc thuộc tớnh tương tự vật liệu cú sẵn. • Modify/Show Material : Thay
đổi loại vật liệu cú sẵn( đó khai bỏo) oChọn tờn vật liệu
oBấm vào Modify Giống như New
• Delete : chỉ xúa được khi chưa gỏn vật liệu cho tiết diện
oMaterial Name and Display color: Tờn loại vật liệu và màu sắc vật liệu.Tờn vật liệu do người dựng đặt nờn đặt tờn theo vật liệu sử dụng.Vớ dụ : B25 oMaterial Type : Dạng vật liệu
oWeight per Unit volume : Trọng lượng riờng
oModulus of Elasticity : Mụ đun đàn hồi E tra bảng TCXDVN 356 : 2005. oPoison’s Ratio : Hệ số Poison .Bờ tụng =0.18ữ0.2,Thộp =0.3
oCoeffcient of Thermal Expansion : Hệ số dón nở nhiệt
oShear Modulus : Mụ đun khỏng cắt được tớnh từ E và hệ số Poison
( ) 2 1 E G υ = +
oSpecified Concrete compressive Strength, f’c : Cường độ chịu nộn đặc trưng của bờ tụng.
Hỡnh 4-2Cửa sổ Add New và Modify/Show Material
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-4 Mụđun đàn hồi ban đầu của một số bờ tụng.
4.2.Định nghĩa cỏc loại tiết diện thanh – gỏn chi tiết cho phần tử thanh.
Tr ong một cụng trỡnh cú dựng nhiều loại tiết diện.Trước khi gỏn chỳng ta phải định nghĩa.
Vào Define > Section Properties > Frame Section.
Nhấn Add New Properties
4.2.1.Định nghĩa tiết diện bờ tụng hỡnh chữ nhật
• Chọn Add New Property.
• Frame Section Property Type : chọn Concrete • Chọn Rectangular
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-6 Add Frame Section Property
Nhấn Concrete Reinforcement để điều chỉnh lớp bờ tụng bảo vệ và bố trớ cốt thộp mềm cho cột.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-9 Bố trớ cốt thộp của một số cột
4.2.2.Định nghĩa một số đường kớnh cõy cốt thộp (Reinforcement Bar Size).
• Một số loại thộp trong SAP 2000 :
• Khai bỏo tờn thộp,diện tớch cõy thộp và đường kớnh thộp.Nhấn Add rồi Ok.
4.2.3.Gỏn tiết diện vừa định nghĩa cho phần tử.
• Bước 1 : Chọn phần tử cần gỏn tiết diện • Bước 2 : Assign > Frame > Frame Sections…
4.2.4.Định nghĩa tiết diện cột cú hỡnh dạng phức tạp bằng Section Designer
• Define > Section Properties > Frame Section…
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-10 SD Section Data.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-11 CSISD
4.2.5.Phần tử Frame cú tiết diện NonPrismatic
Kiểu phần tử cú tiết diện đều theo trục thanh : phải khai bỏo ớt nhất hai loại tiết diện trở lờn.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-13 Add Frame Section Property
• Frame Section Property Type chọn Other • Chọn Nonprismatic
oChọn Start Section oChọn End Section
oNhập Length : Chiều dài đoạn section
oLength Type : chọn kiểu tớnh chiều dài : Variable ( chiều dài tương đối) Absolute (giỏ trị chiều dài)
Bảng 4-1 Khai bỏo cho dầm thộp chữ I
Bảng 4-2 Khai bỏo cho cột bờ tụng cú mũ cột
oEI33 Variation : Kiểu thay đổi EI33 oEI22 Variation : Kiểu thay đổi EI22
oAdd,Insert,Modify,Delete : Thờm,chốn,Chỉnh sửa,Xúa oOk
4.2.6.Phần tử Frame tiết diện General.
• Phần tử mà kiểu tiết diện khụng cú trong cỏc kiểu của Sap,phải tớnh cỏc đặc trưng hỡnh học I; mụ men quỏn tớnh J ; mụ men xoắn
• Thường dựng trong bài tập cơ học kết cấu,kết cấu mà tiết diện là tổ hợp của nhiều tiết diện cơ bản.Tớnh kết cấu khụng quan tõm đến chuyển vị cũng cú thể dựng.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
• Chọn General
oCross-section (axial) area : Diện tớch tiết diện A oTorsional constant : Mụ men quỏn tớnh chống xoắn J
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
oSection Modulus About 3(2) Axis : Mụ men chống uốn
ax W ; m I y = Với hỡnh chữ nhật W 2 6 bh =
oPlastic Modulus About 3(2) Axis : Mụ men dẻo W
1.3
W =
oRadius of Gyration About 3(2) : bỏn kớnh quỏn tỉnh 2 I r
A
=
oOk Ra màn hỡnh khai bỏo tiết diện oMaterial Name
oChọn Material oOk
4.2.7.Phần tử Frame cú tiết diện Auto Select :
• Nhúm cỏc tiết diện đó cú vào một nhúm.Kiểu nhúm này gọi là Autoselect
• Auto Select Section Lists are used in Steel Frame, Aluminum Frame, and Cold- Formed Steel Frame design
oClick Auto Select List
oChọn cỏc section đó khai bỏo đưa vào danh sỏch của Auto Select. oAdd Remove
oOk
• Chỳ ý :SAP 2000 lấy độ cứng trung bỡnh của cỏc loại tiết diện trong Auto Select khi xỏc định nội lực.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
4 .3 .Định nghĩa cỏc loại tiết diện tấm – gỏn chi tiết cho phần tử tấm.
4 .3 .1 . Định nghĩa tấm
• Define > Area Section > Add New Section
oSection Name : Tờn tiết diện tấm
oType : Thường chọn Shell- thin : tấm tổng quỏt-dạng mỏng( cú đầy đủ cỏc thành phần nội lực)
ĐPlate Thick (a/h < 8..10) ĐMembrane(a/h > =80..100) ĐPlate-thin : cũn lại oMaterial : Vật liệu oThickness : Độ dày ĐMembrane = bending : cựng độ dầy khi uốn và kộo nộn • Ok
4.3.2.Gỏn tiết diện vừa định nghĩa cho phần tử tấm : cho phần tử tấm :
• Bước 1 : Chọn phần tử cần gỏn tiết diện
• Bước 2 : Assign > Area > Section > Nhấn vào tờn tiết diện cần gỏn.Kết quả tờn của tiết diện hiện
trờn tấm tương ứng.
4.4.Vẽ dầm,cột và sàn. 4.4.1.Vẽ dầm. 4.4.1.Vẽ dầm.
• Click để chọn vẽ trờn mặt bằng.
• Click mũi tờn lờn hoặc xuống để đi đến tầng muốn vẽ. • Click Quick Draw Frame/Cable Element để vẽ nhanh dầm. • Chọn tiết diện mong muốn.
Hỡnh 4-16 Chọn tiết diện muốn vẽ.
• Quột cửa sổ bao quanh ụ lưới hoặc click trực tiếp lờn lưới.
Để kết thỳc vẽ một đối tượng thanh bạn cú thể click đỳp vào điểm cuối hoặc click điểm cuối sau đú nhấn Enter hoặc nhấn phim ESC.
4 .4 .2 . Vẽ cột.
• Click chọn xz (yz) để chọn vẽ trờn mặt cắt song song mặt phẳng Oxz(Oyz).
• Click mũi tờn lờn hoặc xuống để đi đến mặt cắt muốn vẽ. • Click Quick Draw Frame/Cable Element để vẽ nhanh cột. • Chọn tiết diện mong muốn.
Hỡnh 4-17 Chọn tiết diện muốn vẽ.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
4.4.3.Vẽ sàn hoặc vỏch.
• Click để chọn vẽ sàn trờn mặt bằng và để vẽ vỏch trờn mặt cắt. • Click mũi tờn lờn hoặc xuống để đi đến mặt bằng(mặt cắt) muốn vẽ.
a.Vẽ nhanh sàn.
• Click Quick Draw Area Element để vẽ nhanh sàn(vỏch).
• Chọn tiết diện sàn (vỏch)mong muốn.
Hỡnh 4-18 Chọn tiết diện tấm mong muốn.
• Quột cửa sổ bao quanh ụ lưới nếu vẽ nhiều ụ sàn hoặc click trực tiếp vào ụ lưới nếu vẽ một ụ sàn.
b.Vẽ sàn hỡnh chữ nhật.
• Click Draw Rectangular Area để vẽ sàn (vỏch) hỡnh chữ nhật.
• Chọn tiết diện sàn (vỏch)mong muốn.
Hỡnh 4-19 Chọn tiết diện tấm mong muốn.
• Pick điểm đầu rồi điểm cuối
c. Vẽ sàn hỡnh đa giỏc.
• Click Draw Poly Area để vẽ sàn(vỏch). • Chọn tiết diện sàn (vỏch)mong muốn.
• Pick lần lượt cỏc đỉnh của sàn ngược chiều kim đồng hồ để đảm bảo trục 3 của sàn hướng lờn trờn.
Khi kết thỳc vẽ tõm bạn click đỳp hoặc click vào điểm cuối rồi nhấn Enter.
• Lưu ý : Chỉ nờn vẽ tấm sàn hỡnh tam giỏc hoặc tứ giỏc.Ngược lại sẽ dẫn đến chia
tấm và truyền tải bị sai.
d.Xe m tấm hoặc khối.
• Để xem phần tử tấm hoặc solid click hoặc View > Set Display Options…
Hỡnh 4-21 Hộp thoại Display Options For Active Windows.
4.5.Copy toàn bộ dầm,sàn từ tầng này sang tầng khỏc.
• Click Set Select Mode để chuyển từ chế độ vẽ sang chế độ chọn. • Edit > Replicate…
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
4.6.Chọn số mặt cắt xuất nội lực cho dầm Output Station.
• Chọn tồn bộ dầm.
• Chọn tồn bộ dầm trong danh sỏch.
Hỡnh 4-22 Chọn từ danh sỏch dầm.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 4-23 Asign Frame Output Station.
4.7.Chia sàn tự động AutoMesh.
• Chọn tồn bộ sàn.
• Chọn tồn bộ sàn trong danh sỏch.
•
Hỡnh 4-24 Select Sections.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
BÀI 5 : ĐỊNH NGHĨA CÁC PHƯƠNG ÁN TẢI – GÁN TẢI TRỌNG CHI TIẾT. TIẾT.
5.1.ĐỊNH NGHĨA LOAD PATTERN.
• Define > Load Pattern…
Khi chỳng ta bắt đầu một mụ hỡnh mới ,SAP 2000 tự động tạo Load Pattern DEAD để gỏn cho tải trọng bản thõn.
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
Hỡnh 5-1 Define Load Pattern
• Load Pattern Name : Tờn loại tải
Sửa Load Pattern Name thành TTBT(tải trọng bản thõn)
• Type : Dạng tải (chỉ để xỏc định hệ số tổ hợp khi SAP 2000 tự tổ hợp).
• Self Weight Multiplier : Hệ số kể đến tải trọng bản thõn( chỉ cú tải trọng bản thõn type Dead cú hệ số khỏc 0 cũn lại là bằng 0)
• Auto Lateral Load Pattern : Khai bỏo tải trọng ngang • Add New Load Pattern : thờm loại tải
• Modify Load Pattern : Sửa loại tải • Delete Load Pattern : Xúa tải • Ok
5.2.Định nghĩa cỏc phương ỏn chất tải và kiểu phõn tớch Load Case
Bản thõn Load Pattern chưa tạo bất kỡ tỏc động nào (biến dạng,ứng suất,….)đến hệ kết
cấu.Load Case phải được định nghĩa để gỏn tải lờn hệ.
Hỡnh 5-2 Define Load Case.
Mỗi khi khai bỏo một Load Pattern chương trỡnh sẽ tự động khai bỏo một Load Case tương ứng cựng tờn phõn tớch tĩnh tuyến tớnh.
Nhấn Modify/Show Load Case… để điều chỉnh
SAP 200 V14.0.0 – Cụng cụ cơ bản
5 .2 .1 . Phõn tớch tĩnh và động lực học.
a.Static : Phõn tớch tĩnh
Một phõn tớch tĩnh được giả thiết rằng chỉ cú lực liờn quan đến độ cứng là quan trọng. Nếu tải là hằng số trong một khoảng thời gian tương đối dài thỡ chọn phõn tớch tĩnh cũn khụng chọn phõn tớch động lực học Modal
Thụng thường nếu tần số kớch thớch nhỏ hơn 1/3 tần số riờng nhỏ nhất của kết cấu thỡ cú thể chấp nhận phõn tớch tĩnh.
b.Modal : Phõn tớch động lực học.
Phõn tớch chu kỡ dao động và dạng dao động.
Thường sẽ phải tớnh đến lực quỏn tớnh và lực cản nếu tải ỏp đặt thay đổi theo thời gian.Vỡ vậy cú thể dựng tớnh chất phụ thuộc thời gian của tải để chọn giữa phõn tớch tĩnh và phõn tớch động.
5.2.2.Phõn tớch tuyến tớnh và phi tuyến.
Hỡnh 5-4 Analysis Type.
a.Phõn tớch tuyến tớnh Linear.
Một phõn tớch tuyến tớnh với giả thiết rằng tải ỏp đặt vào làm thay đổi khụng đỏng kể