3. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu
3.4.2.Hệ thống toạ độ (Coordinate Systems)
- Hệ toạ độ chung (Global Coordinate Systems): Hệ toạ độ chung (hệ toạ độ
kết cấu hay hệ toạ độ tổng thể) thường dựng là hệ toạ độ thuận vuụng gúc được ký hiệu là XYZ, chiều dương mặc định của trục Z hướng thẳng đứng từ phớa dưới lờn phớa trờn màn hỡnh. Chiều của trọng lượng bản thõn cú chiều mặc định ngược với
chiều của trục Z trong hệ toạ độ chung.
- Hệ toạ độ phụ trợ (Set Coordinate Systems): SAP2000 cho phộp đưa thờm
vào một hoặc nhiều hệ toạ độ phụ trợ giỳp cho quỏ trỡnh mụ hỡnh hoỏ một bộ phận nào đú của kết cấu được thuận lợi hơn. Hệ toạ độ phụ trợ cũng thường dựng là hệ toạ độ thuận vuụng gúc được định vị trong hệ toạ độ chung, vỡ thế nú cú thể dựng thay hệ toạ độ chung, nờn cũng được ký hiệu là XYZ. Chiều mặc định của trục Z trong hệ toạ độ phụ trợ cũng thẳng đứng và hướng từ dưới lờn trờn được quy ước là dương. Cần lưu ý điều này trong bài toỏn cú xột tới tỏc dụng của trọng lượng bản thõn của kết cấu.
Để tạo hệ toạ độ phụ trợ ta dựng menu Options:
Options > Set Coordonate System > Add System
sẽ xuất hiện hộp hội thoại, chọn hệ toạ độ vuụng gúc (Cartesian), ta cú hệ toạ độ
phụ trợ thuận vuụng gúc cú tờn (System Name) mặc định là: CSYS1, nhập cỏc số
liệu từ bàn phớm về số khoảng cỏch lưới (Number of Grid Spaces) theo cỏc phương X,Y,Z và độ lớn cỏc bước lưới (Grid Spacing) theo cỏc phương X,Y,Z, nhấn nỳt
Advanced sẽ xuất hiện hộp hội thoại để khai bỏo về vị trớ hệ toạ độ mới, dịch
chuyển (Translatians) theo X,Y,Z và gúc xoay của hệ toạ độ phụ trợ quanh cỏc trục Z, X’, Y’ tớnh bằng độ so với hệ toạ độ chung (Global), OK,OK,OK.
- Hệ toạ độ địa phương (Local Coordinate System): Mỗi thành phần của kết cấu
(nỳt, phần tử, liờn kết hay ràng buộc...) đều được gắn với một hệ toạ độ địa phương của riờng nú. Hệ tọa độ địa phương dựng để định nghĩa cỏc đặc trưng hỡnh học, xỏc định tải trọng tỏc dụng lờn phần tử và xuất ra cỏc kết quả nội lực. Cỏc hệ toạ độ địa phương cũng là hệ toạ độ vuụng gúc thuận cú cỏc trục được ký hiệu là 1, 2 và 3. Khi
hiển thị ở chế độ chọn mầu mặc định, SAP2000 quy định trục 1 màu đỏ, trục 2 màu trắng, trục 3 màu xanh da trời.
Với phần tử thanh, trục 1 của phần tử luụn luụn dọc theo thanh và cú chiều dương hướng từ nỳt i (nỳt được chỉ định trước) đến nỳt j, cũn trục 2 và 3 nằm trong mặt phẳng quỏn tớnh chớnh của mặt cắt ngang của thanh và tạo thành hệ toạ độ thuận. Khi cần thay đổi gúc của tọa độ địa phương cho phần tử, ta chọn một phần tử
hay một nhúm phần tử cần thay đổi, rồi từ menu Assign: Assign > Frame > Local Axes
Nhập gúc xoay tớnh bằng độ (Angle in Degree), nếu cần thay đổi trục 1 từ nỳt j
tới nỳt i của phần tử thanh (Frame), ta nhỏy chuột vào [*] Reverse Start and End Connectivity.
Với phần tử tấm và màng là hỡnh tam giỏc cú 3 nỳt j1, j2, j3 hoặc tứ giỏc cú 4 nỳt j1, j2, j3, j4 cú hệ toạ độ địa phương là hệ toạ độ thuận vuụng gúc cú cỏc trục tọa độ được ký hiệu là 1, 2 và 3, trục 1 màu đỏ, trục 2 màu trắng, trục 3 màu xanh da trời. Với phần tử tam giỏc thỡ trục 1 đi qua trung điểm của cỏc cạnh j1j3 và j2j3 vàcú chiều theo thứ tự nỳt j1j2 , trục 1 và 2 nằm trong mặt trung bỡnh, trục 3 là phỏp tuyến của mặt trung bỡnh tạo thành hệ toạ độ thuận. Để tiện khai bỏo tải trọng phõn bố và biểu diễn nội lực của cỏc phần tử, nhiều khi ta cần thay đổi hướng của cỏc trục cục
bộ của phần tử. Khi cần đổi hướng cỏc trục, từ menu Assign: Assign > Shell > Local Axes
Nhấn chuột vào [*] Reverse direction of normal để thay đổi chiều trục 3, hoặc muốn thay đổi hướng trục 2 ta nhập gúc xoay quanh trục 3 (Angle in Degrees) theo
quy tắc bàn tay phải từ 1 đến 2 là dương (+).