›
›

Bài giảng SAP2000 - Anh Nhân

pdf 32 trang ngocly 2350
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng SAP2000 - Anh Nhân", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_sap2000_anh_nhan.pdf

Nội dung text: Bài giảng SAP2000 - Anh Nhân

  1. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Chương trình học Giao diện. 1. Tạo sơ đồ hình học. 2. Tạo sơ đồ kết cấu. 3. Phân tích bài toán và đọc kết quả. 4. Một số dạng đặc biệt 5. Tính toán cốt thép kết cấu bê tông cốt thép. Chương1. Giao diện SAP2000. I. Giới thiệu - Đã được phát triển 30 năm. - Khả năng lớn. Tính theo phương pháp phần tử hữu hạn. - Dễ sử dụng. II. Khả năng và một số khái niệm cần biết trong SAP2000 1. Bài toán: - Tĩnh học. - Động học: Dao động riêng, Phổ phản ứng (Tải trọng đông đất, Tải trọng thay đổi theo thời gian). - Bài toán Cầu: Tải trọng di động. - Bài toán ổn định: ổn định hình học ( P-Delta) - Bài toán thiết kế tiết diện: BTCT(Reinforce Concrete); KC thép (Steel). KC thanh - Bê tông Theo tiêu chuẩn: ACI, BS, CAN, EURO. (BS). - KC Thép: AISC, BS, CAN, EURO. Hệ tọa độ - Hệ tọa độ tổng thể (Global Coordinate) - Hệ tọa độ địa phương Kiểu phần tử - Thanh =Frame - Định nghĩa Frame - Các thông tin về Frame - Số hiệu Frame - Số hiệu nút đầu và cuối (End I và End J) - Tiết diện thanh và vật liệu. - Vị trí thanh trong hệ toạ độ tổng thể. - Liên kết Frame nút - Tải trọng trên Frame - Tấm = Shell: Last printed 2-4-2014 Page 1 of 25
  2. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Các loại shell - Shell= tấm khả năng chịu kéo nén, uốn. (Mặc định) - Plate= Tấm chỉ uốn - Membrance = Tấm chỉ chịu kéo nén. - Thông tin về Shell : Giống Frame - NLL= None Linear Link Element - Asolid: Trạng thái phẳng. - Solid: Phần tử khối.  Chú ý: Số hiệu (label); Hệ toạ độ địa phương, Đặc trưng vật liệu, Tải trọng trên phần tử. Nút (Joints): - Điểm liên kết các phần tử. - Điểm chuyển vị - Điểm xác định điều kiện biên - Tải trọng tập trung (trừ tải tập trung trên Frame). - Khối lượng tập trung  Chú ý: . Liên kết: Liên kết cứng (Restraints), Liên kết đàn hồi (Spring). Một nút có 6 bậc tự do: U1, U2, U3 (thẳng); R1, R2, R3 (Xoay). ( Mỗi nút 1-2-3 mặc định tương ứng X-Y-Z. - Translation U1, U2, U3= UX,UY,UZ - Rotation R1, R2, R3= RX, RY, RZ) . Bậc tự do tính toán: (DOF=Degree of Freedom): Số bậc tĩnh toán của mỗi nút. . Chuyển vị gối tựa (Displacement Load). . Không khai báo Liên kết nút Restraints trùng Spring. . Không giới hạn số nút. (Nonlinear) Trình tự vào số liệu trong sap2k - Tạo sơ đồ tính: Tạo trên giấy - Tạo Sơ đồ hình học - Tạo sơ đồ kết cấu - Chọn lựa phân tích ( Phân tích kết quả) - Bài toán thiết kế. III. Cài đặt sap2000: SAP2000 Nonlinear Ver 6.11 (7.12; 7.21) ver 7.42 - Cài đặt: IV. Giao diện SAP2k 1. File số liệu: - Input: *.SDB (*.$2k -> *.S2k). Import SAP90, *.DXF Last printed 2-4-2014 Page 2 of 25
  3. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - DXF: ( Layer: SAP_FRAMES) - Output: *.Out (* .TXT) - Tạo file số liệu: - New Model - New Model From Template - Import - In kết quả: *.Out - File\Print - Export 2. Màn hình SAP2000 - Gọi SAP Start\Pro \Sap2000 - Title bar= thanh tiêu đề - Menu bar: - Mờ, , > - Status Bar: Thanh trạng thái - Đơn vị tính: Kgf-m : Chọn đơn vị tính ngay khi mở file mới. Kg; kG=Kgf - Thông báo: - Main Tool Bar (MTB): - Undo: ->đến khi chưa Save - Unlock \ Lock: - >: Run - Zoom: - View - Set Element: - FLoat Tool Bar (FLTB): - Vùng làm việc: Cửa sổ hiển thị.1->4 - Chế độ làm việc: - Select ; Draw. Mặc định là select - Select: - Single: - Window - Crossing line: FLTB - All: FLTB - PS:FLTB - CLear: CL - Draw: Tạo đối tượng - View (Zoom): song song với Select và Draw. - View 3d, xy, yz, zx - Zoom - Cài đặt view: - Set 3d, 2d View: menu View chọn set 3d, 2d View. Last printed 2-4-2014 Page 3 of 25
  4. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Set Limits: - Save view, Show name View Last printed 2-4-2014 Page 4 of 25
  5. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Chương 2. Tạo Sơ đồ hình học I. Tạo đường lưới (Grid line): là các đường thẳng song song trục XYZ - Cách 1: New: tạo ra các đường lưới cơ bản. - Cách2 . Không khai báo ban đầu. (Menu DRAW. Edit Grid) - ý nghĩa của Grid: - Điểm nối - Xem (XY,YZ,ZX)  Edit grid line. - Menu Draw\Edit Grid Hoặc bấm double click phím trái vào đường lưới. - Direction: Lựa chọn trục toạ độ mà các đường lưới vuông góc - (X,Y,Z) Location: toạ độ các đường lưới trên các trục tương ứng - Add: Thêm một đường lưới: - Location: nhập toạ độ - Bấm Add. - Move: Di chuyển đường lưới - Location: Chọn đường lưới - Thay đổi toạ độ - Bấm Move - Delete: Xoá một đường lưới. - Chọn đường lưới - Bấm Delete. - Delete All: Xoá tất cả đường lưới trên trục toạ độ hiện thời. - Lock Grid line: Mặc định chọn. Khóa đường lưới - Snap to Gridline: Truy bắt các đIểm trên đường lưới khi tạo đối tượng. Mặc định Chọn - Glue Joint to Grid: Mặc định Chọn. II. Tạo đối tượng Frames. 1. Quick Draw Frame: - Bấm Vào biểu tượng Quick Draw Frame hoặc Trong Menu Draw\ Quick Draw Frame SAP chuyển sang chế độ Draw. Di chuyển đến Grid line, bấm phím trái sẽ tạo ra một frame. Nếu di chuyển ngoài Grid line( Trong Ô lưới), bấm phím trái thì tạo ra hai Frame chéo nhau. 2. Draw Frame - Bấm Vào biểu tượng Draw Frame hoặc Trong Menu Draw\Draw Frame Lần lượt Bấm phím trái vào các điểm cần tạo Frame. Thoát bấm (ESC). Chú ý: Chọn Snap to Grid.  Chú ý : Last printed 2-4-2014 Page 5 of 25
  6. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - SAP2000 tự động nối các nút của phần tử. (Tự động Connect) - Các nút tự động sinh ra khi Frame được tạo ra. - Muốn xem số hiệu phần tử và Nút. Bấm vào Set Element (có trên cửa sổ hiện thời - nếu kích thước số hiệu nhỏ hoặc to quá (Option\Preference) - Trục toạ độ địa phương: (Local Axis) - Trục 1: nằm theo trục của phần tử, hướng từ end I (Start) End J (End) - Trục 2: nằm trong mp uốn chính của tiết diện (chiều cao tiết diện) - Trục 3 tạo với trục 1,2 theo qui tắc bàn tay phải (Xác định theo trục1, 2) - Mục đích: - Vị trí tiết diện phần tử trong hệ toạ độ tổng thể (X,YZ) - Tải trọng - Kết quả nội lực  Nguyên tắc gán trục địa phương tự động của SAP2000. - Nếu Phần tử song song mp (x,y) thì trục 2 song song trục +Z - Nếu phần tử song song trục +Z (trục +1 song song +Z) thì trục 2 song song +X - Nếu trục +1 không song song với X or Y or Z thì mp 1,2 song song với trục +Z và trục 2 huớng len trên => Cách khai báo phần tử Frame. Luôn theo chiều trục toạ độ.( Các nút gán từ trái sang(X), từ ngoài vào trong (Y), Từ dưới lên (+Z) - Xem hệ toạ độ: Chọn Set element\Chọn Local Axis (Frame). III. Tạo đối tượng Shell. 1. Quick Draw Shell: - Bấm Vào biểu tượng Quick Draw Shell hoặc Trong Menu Draw\ Quick Draw Shell Chuyển sang chế độ Draw. Bấm phím trái vào ô lưới. 2. Draw Shell: - Bấm Vào biểu tượng Draw Shell hoặc Trong Menu Draw\ Draw Shell Chuyển sang chế độ Draw. Lần lượt bấm phím trái vào mắt lưới. (Gọi các nút J1,j2,j3,j4). Nếu bấm J1,j2,j3,j1 đựoc phần tử tam giác. Nếu bấm J1,j2,j3,j4 đựơc phần tử tứ giác.  Chú ý : - SAP2000 tự động nối các nút của phần tử. (Tự động Connect) - Các nút tự động sinh ra khi Shell được tạo ra. - Muốn xem số hiệu phần tử và Nút. Bấm vào Set Element - Hệ toạ độ địa phương của Shell : Hệ 1,2,3 - Vị trí của phần tử (Mặt trên và dưới trong hệ toạ độ tổng thể) - Trục 3: Luôn vuông góc với mặt trên của Shell. Hướng về phía người Last printed 2-4-2014 Page 6 of 25
  7. Anh nhân Bài giảng SAP2000 sử dụng (Hướng ra màn hình). - mp (2,3) luôn // Z. +2 hướng theo +Z. Nếu +3 //+Z thì +2//+Y - Trục 1 // mp (X,Y) - Xem hệ toạ độ: Chọn Set element\Chọn Local Axis (Frame, Shell).  Chú ý khi mô hình hoá - Frame: Đối với thanh cong không quá 15 độ - Shell: - Các góc trong của phần tử nằm trong khoảng từ 15 đến 135 độ. - Tỉ số khoảng cách từ điểm giữa các cạnh đối diện không quá một (4 nút) - Góc lệch không quá 15 độ (tốt nhất là trong một mặt phẳng) - Nên sử dụng phần tử 4 nút, phần tử 3 nút chỉ dùng ở biên IV. Gán Joint. - Hệ toạ độ địa phương của riêng nút (1,2,3). Tuy nhiên mặc định hệ trục 1,2,3 trùng trục X,Y,Z. Không cần thiết phải thay đổi. - U1=UX, U2=UY, U3=UZ, R1=RX, R2=RY, R3=RZ. ( Translation 1=U1=UX ; Rotation 1=R1=RX) - Float Toolbar\ Add special Joint hoặc trong menu Draw V. ReShape - Float Toolbar\ Re Shape hoặc trong menu Draw\Re Shape - Chọn phần tử - Di chuyển hoặc co dãn phần tử.  Xem thông tin phần tử: bấm phím phải vào phần tử VI. Xoá Đối tượng - Select. - Bấm Delete trên bàn phím. VII. Copy và Dán Đối tượng - Select - Menu Edit \Copy (Ctrl+C)  Để Dán (Paste) Menu Edit\Paste (Ctrl+V)  Có thể dán ra đối tượng sang các ứng dụng khác: VD: Excel, Word. VIII. Di chuyển (Move) - Select - Menu Edit\Move-> Nhập khoảng cách. IX. Replicate (Tự sinh) - Chọn đối tượng. Last printed 2-4-2014 Page 7 of 25
  8. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Menu Edit\Replicate 1. Linear. Thẳng - Nhập khoảng cách giữa các lần tự sinh: (X,Y,Z= Hình chiếu của khoảng cách trên các trục X,Y,Z. - Number: Số lần tự sinh. 2. Radial: Xoay - Chọn trục xoay (Rotate About: chọn trục X,Y,Z) - increment data: + Angle: Bước nhảy góc + Number: Số lần tự sinh 3. Mirror : Đối xứng qua mp. - Mirror about: + chọn mp đối xứng (XY, YZ, ZX) Chuẩn + ordinate: Vi trí mp đối xứng trên trục còn lại. X. Divide Frame: Chia nhỏ Frame. - Chọn Frame. - Menu Edit \ Divide Frame. - Divide into: số ptử cần chia last/first= Tỉ số khoảng cách của Frame chia cuối/ Frame đầu tiên - Break: (Chọn thêm các nút hoặc Fr) XI. Join Frame. Nối Frame - Chọn hai Frame - Menu Edit\Join Frame  Chú ý hai Frame phải thẳng hàng XII. Mesh Shell: Chia nhỏ Shell. - Select Shell. - Menu Edit\Mesh Shell: - Chia theo số phần tử xác định: - Chia theo số nút or Grid line trên cạnh shell ban đầu  Chú ý: Khi edit đối tượng. Các thuộc tính của đối tượng luôn được mang theo. XIII. Disconnect. Tách rời các nút của từng phần tử. Last printed 2-4-2014 Page 8 of 25
  9. Anh nhân Bài giảng SAP2000 XIV. Connect. Nối các nút của các phần tử thành một XV. Show Duplicates: Hiện thị các đối tượng bị trùng nhau. XVI. Change label: Đánh lại số hiệu nút và phần tử. - Chọn các đối tượng muốn đánh lạI số hiệu - Menu Edit\Change label - Next number: Số hiệu đầu tiên - increment: bước nhảy - Pre: Ký tự truớc số hiệu - Relabel Order: Thứ tự Trục sắp xếp Order1: chọn trục sắp xếp ưu tiên 1: Đối tượng có cùng toạ độ trục chọn sẽ được sắp xếp. Order2: chọn trục sắp xếp ưu tiên 2: Đối tượng có cùng toạ độ trục chọn sẽ được sắp xếp. - Select Element: Lựa chọn loại đối tượng sắp xếp - OK  ( Prefix: Thêm ký tự trước số hiệu đối tượng)  Khi edit đối tượng thì thuộc tính của đối tượng vẫn giữ nguyên. XVII. New Label: Đặt lại chế độ tự động sinh số hiệu đối tượng Menu Draw\New Label. Last printed 2-4-2014 Page 9 of 25
  10. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Chương 3. Tạo sơ đồ kết cấu. Trên cơ sở sơ đồ hình học -> Gán thuộc tính cho đối tượng (Properties) I. Gán thuộc tính cho phần tử frame. 1. Hệ toạ độ địa phương. Gán mặc định trục địa phương của SAP 2. Thay đổi chiều của hệ toạ độ địa phương. - Chọn phần tử - Menu Assign\Frame\ Local Axis - Angle: Góc quay trục 2,3 quanh trục 1. >0 ngược chiều kim đồng hồ (Hệ thanh phần tử cột: Đổi phương trục 2) - Reverse: Đổi chiều quay trục 1. 3. Khai báo vật liệu: Dùng cho toàn bộ mô hình tính (Frame, Shell, ) - Menu Define\Material - Add: Thêm một loạI vật VL - Material Name: Tên Loại Vật liệu - Mass: Khối lượng riêng - Weight: Trọng lượng riêng. - Modulus of Elastic : E ( E thay đổi theo mác BT) - Poisson: Hệ số Poát Xông (Muy): 0.1-0.3 - Modify: Thay đổi loạI VL có sẵn (đã khai báo) - Chọn tên VL - Bấm vao Modify. -> Giống như New. - Delete chỉ xoá được khi chưa gán Vl cho tiết diện 4. Khai báo tiết diện - Menu Define\Frame Section - Add: Tự khai báo các tiết diện - Chọn tên kiểu tiết diện: Bấm vào Add - Section name: Tên tiết diện định nghĩa. (Loại phần tử cột và dầm đặt tên riêng) - Loại Vật liệu. - Khai báo tham số trong Dimension. Tuỳ theo tiết diện - OK - Modify: Thay đổi các thông số tiết diện đã khai báo - Chọn tên tiết diện - Bấm Modify - Delete: Xoá. Nếu tiết diện đã gán cho phần tử thì không xoá được.  Add General, Add AutoSelect, Add NonPrimastic: nghiên cứu sau.  Import : lấy tiết diện khai báo sẵn trong thư viện tiết diện mẫu của sap. Last printed 2-4-2014 Page 10 of 25
  11. Anh nhân Bài giảng SAP2000 5. Gán tiết diện cho phần tử Frame - Chọn Frame. - Float Toolbar. Bấm I (Hoặc Menu Assign\Frame\Section) - Chọn tên tiết diện - OK. 6. Khai báo số tiết diện tính nội lực - Chọn Frame - Menu Assign\Frame\ Segment II. Gán thuộc tính cho Shell 1. Hệ toạ độ địa phương: - Thay đổi hướng hệ toạ độ: - Chọn phần tử. - Menu Assign\ Shell\ Local Axes. Last printed 2-4-2014 Page 11 of 25
  12. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Angle:Quay trục 1,2 quanh trục 3. - Reverse: Đổi chiều trục 3. - Ok hoặc Cancel 2. Khai báo VL Shell: chung Frame 3. Khai báo tiết diện Shell - Menu Define\Shell Section - Add: Thêm một loạI - Section name: Tên loại tiết diện Shell - Material: Chọn loại vật liệu - Thickness: chiều dày tấm (Membrance= Bending). - Type: Để mặc định là Shell. - Show/ Modify 4. Gán tiết diện cho Shell - Chọn Shell - Float Toolbar hoặc Menu Assign\Shell\Section III. Gán điều kiện biên của nút.  Mặc định khi nút tự sinh cùng phần tử thì nút đó tự do (không có liên kết ngăn cản). Trên mỗi phương của một nút chỉ có thể là restraints hoặc spring, không bao giờ được phép gán đồng thời mặc dù Sap cho phép, nhưng rất khó khi đọc kết quả 1. Gán Restraints: gối cứng. Độ cứng vô cùng. - Chọn nút - FLoat Toolbar chọn biểu tượng gối tựa hoặc vào menu Assign\Joint\Restraints - Lựa chọn Translation 1,2,3= U( X,Y,Z) - Lựa chọn Rotation 1,2,3= R(X,Y,Z) - Ok 2. Gán Spring: Gối đàn hồi. Độ cứng khác vô cùng khi đó tại liên kết có chuyển vị khác 0 - Chọn nút - Assign\Joint\Spring - Translation 1,2,3= K(X,Y,Z)= Nhập giá trị Lực/chiều dài. - Rotation 1,2,3= Kr(X,Y,Z)= Nhập giá trị Moment/Rad.  Thường các bài toán kết cấu không phải nhập giá trị Rotation. Giá trị Translation có thể hiểu là độ cứng lò xo của gối tựa theo các phương tương ứng.  Sử dụng tốt trong bài toán trên nền đàn hồi. - Add: Cộng đại số - Replace: Thay toàn bộ giá trị mới Last printed 2-4-2014 Page 12 of 25
  13. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Delete: Xoá toàn bộ giá trị đã gán. IV. Điều kiện biên của Frame - Mặc định Frame liên kết với hai nút là ngàm - Khai báo: - Chọn Frame - Menu Assign\Frame\Release - Chọn các liên kết cần giải phóng: Chú ý Start =End I; End=End J. - No release= liên kết mặc định ban đầu của frame với nút (ngàm). - Ok  Không bao giờ giải phóng hết các liện kết vì khi đó frame không liên kết với nút nữa và như vậy là frame đó bị biến hình.  Thường sử dụng trong bài toán dàn, cột, tháp thép, hệ kết cấu dây hay hệ kết cấu mà thanh không chịu mô men  Để xem các liên kết đã giải phóng trong chế độ underform thì chọn set element hoặc sử dụng phím phải chuột. V. Tải trọng trên phần tử Frame  Trong mỗi một trường hợp tải trọng thì một Frame có thể gán các dạng tải trọng: Uniform: đều, Trapezodial: Hình thang, Point Load: Tập trung, tải trọng trọng lực.  ở đây đang xét cho một trường hợp tải trọng nên trong quá trình khai báo lựa chọn Load Case Name (Tên trường hợp tải trọng) mặc định chọn trường hợp tải trọng có tên là Load1. Sau này khi gán cho trường hợp tải trọng khác thì nhất thiết đầu tiên phải chọn tên trường hợp tải trọng cần gán. 1. Uniform load (Span Load) Khai báo: - Chọn Frame - Menu Assign\Frame Static Load\ Point and Uniform. Hoặc biểu tượng tải trọng Frame trên FLoat ToolBar - Type: kiểu tải trọng là momen hay lực phân bố - Direction: hướng của tải trọng theo các trục trong các hệ tọa độ X,Y,Z ; 1,2,3 or theo hướng đã đinh nghĩa sẵn - Nhập giá trị vào ô Uniform: chú ý dấu - Options: Add=thêm, Replace=thay giá trị mới, Delete=xoá.  Muốn xem tải trọng: Menu Display\Show load\Frame -> Chọn Span 2. Tải trọng tập trung trên Frame:  Số điểm đặt tải tập trung là không hạn chế tuy nhiên mỗi lần gán nhiều nhất chỉ có 4 điểm đăt tải tập trung (1 điểm đặt tải tập trung có thể có nhiều thành phần lực tập trung theo các phương và khác nhau) Khai báo: - Chọn Frame Last printed 2-4-2014 Page 13 of 25
  14. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Menu Assign\Frame Static Load\ Point and Uniform. Hoặc biểu tượng tải trọng Frame trên FLoat ToolBar - Type: kiểu tải trọng là momen hay lực phân bố - Direction: hướng của tải trọng theo các trục trong các hệ tọa độ X,Y,Z ; 1,2,3 or theo hướng đã đinh nghĩa sẵn. - Có bốn điểm đặt tải có thể khai báo. - Nhập giá trị vào ô Point Load: chú ý dấu - Distance: Khoảng cách điểm đặt tải tính từ đầu I - Relative= Tỉ số kc tính từ đầu I (Start )đến điểm đặt tải/chiều dài phần tử (0 Chọn trường hợp tải trọng và các lựa chọn muốn xem. 3. Tải trọng hình thang (Trap Load): Bản chất là tải trọng phân bố có giá trị thay đổi. Số điểm thay đổi không hạn chế. Nhưng mỗi lần gán chỉ cho phép khai báo bốn điểm thay đổi. Khai báo: - Chọn Frame - Menu Assign\Frame Static Load\ Trapezodial. - Type: kiểu tải trọng là momen hay lực phân bố - Direction: hướng của tải trọng theo các trục trong các hệ tọa độ X,Y,Z ; 1,2,3 or theo hướng đã đinh nghĩa sẵn. - Có bốn điểm tải trọng thay đổi mà có thể khai báo trong khung Trap Loads - Nhập giá trị vào ô Load: chú ý dấu - Distance: Khoảng cách điểm đặt tải tính từ đầu I - Relative= Tỉ số kc tính từ đầu I (Start )đến điểm đặt tải/chiều dài phần tử (0 Chọn trường hợp tải trọng và các lựa chọn muốn xem. 4. Gravity Load: ít sử dụng sẽ nghiên cứu trong phần Static Load Case. VI. Tải trọng tại nút  ở đây đang xét cho một trường hợp tải trọng nên trong quá trình khai báo lựa chọn Load Case Name (Tên trường hợp tải trọng) mặc định chọn trường hợp tải trọng có tên là Load1. Sau này khi gán cho trường hợp tải trọng khác thì nhất thiết đầu tiên phải chọn tên trường hợp tải trọng cần gán. Last printed 2-4-2014 Page 14 of 25
  15. Anh nhân Bài giảng SAP2000 1. Tải trọng tập trung nút.  Một nút có 6 tp= Fx,y,z; Mx,y,z. Dấu Fx=trục, M= ngược chiều kim đồng hồ. Khai báo - Chọn nút - Menu Assign\ Joint Static load\Force hoặc Bấm vào biểu tượng tải trọng tập trung tại nút trên FLTB. - Nhập các giá trị lực và mômen tập trung theo các phương, chú ý dấu của tải trọng - Options: Add=thêm, Replace=thay giá trị mới, Delete=xoá.  Muốn xem tải trọng: Menu Display\Show load\Frame -> Chọn trường hợp tải trọng và chọn thêm show joints load hoặc Menu Display\Show load\Joints.  Nếu lực tập trung đặt trùng phương với điều kiện biên của nút thì chỉ gây ra phản lực nút. 2. Chuyển vị cưỡng bức (Joint Displacement)  Một nút có 6 tp. 3tp= Ux,y,z; 3tp=Rx,y,z. Dấu U=trục, R= ngược chiều kim đồng hồ. Đơn vị: U=chiều dài, R=Radian Khai báo - Chọn nút - Menu Assign\ Joint Static load\Displacement. - Nhập giá trị chuyển vị cưỡng bức. - OK  Gán vào phương của nút có khai báo liên kết restraints hoặc spring. Không gán vào nút tự do vì như vậy không có ý nghĩa.  Giá trị chuyển vị sau khi phân tích tại liên kết có Restraint hay Spring thì khác nhau. Restraints=giá trị chuyển vị cưỡng bức; Spring=sẽ cộng đại số với giá trị chuyển vị của lò xo. VII. Tải trọng trên Shell. 1. Tải trọng phân bố trên Shell. Tải trọng phân bố theo phương bất kỳ. Sẽ đặt tại mặt phẳng trung bình của tấm Khai báo - Chọn Shell - Menu Assign\ Shell Static load\Uniform hoặc biểu tượng trên FLTB - Direction: X,Y,Z; 1,2,3. - Load=lực/diện tích. Dấu theo trục toạ độ - Options: Add=thêm, Replace=thay giá trị mới, Delete=xoá. - OK  Nếu tải trọng vuông góc với mặt phẳng trung bình của tấm thì chọn Direction là trục 3 trong các bài toán phức tạp như bể trụ tròn xoay. Last printed 2-4-2014 Page 15 of 25
  16. Anh nhân Bài giảng SAP2000 2. Tải trọng Gravity Load VIII. Trường hợp tải trọng tĩnh (Static load cases)  Tên trường hơp tải: Load Case Name  Kiểu tải trọng (type): Dead (Tĩnh tải), Live(Hoạt tải), Wind (Gió), Snow, Quake(Tải trọng tĩnh do động đất)-> Chỉ để xác định hệ số tổ hợp khi SAP2000 tự động tổ hợp (Default combination).  Sefl weight: hệ số tính trọng lượng bản thân; =0 không tính.  Chú ý: - Trong các trường hợp tải trọng chỉ có một trường hợp hệ số self weight khác không. - Chỉ tính trọng lượng bản thân của phần tử có trong sơ đồ tính. - Phân biệt giữa Self weight và (gravity load.): - Gravity tính theo X,Y,Z chỉ có tác dụng lên một số phần tử. - Self weight: Tính cho toàn bộ các phần tử, theo phương -Z. Khai báo 1 trường hợp tải trọng mới. - Menu Define\Static load case - Load=tên tải trọng - Chọn type - Đặt sefl weight - bấm Add load Thay đổi thông số một trường hợp tải trọng - Menu Define\Static load case - Chọn trường hợp tải trọng muốn thay đổi - Thay đổi các thông số: name, type, selfweight - bấm change. Xóa một trường hợp tải trọng - Menu Define\Static load case - Chọn trường hợp tải trọng muốn xóa. - bấm Delete.  Khi xóa một trường hợp tải trọng thì toàn bộ các giá trị tải trọng trên nút và phần tử của trường hợp đó sẽ bị xóa.  Chú ý: Trong khi gán tải trọng cho phần tử, nút luôn chú ý đến trường hợp tải trọng đang gán. (Load Case Name)  Xem tải trọng: Menu Display\Show load (Joint, Frame, Shell) IX. Tổ hợp tải trọng ( Load Combination)  Tên tổ hợp: Combo name  Kiểu tổ hợp các giá trị: Type: Add=cộng tác dụng; Enve= Bao nội lực.  Hệ số tổ hợp: Scale factor, tức là hệ số tổ hợp của từng trường hợp tải trọng trong một tổ hợp Khai báo một tổ hợp - Menu Define\Load Combination: Last printed 2-4-2014 Page 16 of 25
  17. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Add New combo - Load Combination name=tên tổ hợp - Type: chọn Add hoặc Env - Tille line: dòng chú giải - Chọn trường hợp tải trọng để tổ hợp . - Chọn case name, Scale factor -> bấm Add - Modify; Delete để sửa xoá. - Use for (steel, Concrete): Xác định tổ hợp cho thiết kế tiết diện. Xem và thay đổi các thông số của một tổ hợp - Menu Define\Load Combination: - Chọn tên tổ hợp - Bấm Show/Modify - Thay đổi các thông số Xóa một tổ hợp - Menu Define\Load Combination: - Chọn tên tổ hợp - Bấm Delete  Chú ý: - Có thể khai báo tổ hợp của tổ hợp. - Chọn tổ hợp sau khi phân tích. - Add Default : Để SAP tự động sinh ra các tổ hợp với các hệ số tổ hợp theo tiêu chuẩn của Mỹ. Last printed 2-4-2014 Page 17 of 25
  18. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Chương 4. Phân tích bài toán và đọc kết quả I. Các lựa chọn trước khi phân tích 1. Lựa chọn số bậc tự do của nút - Menu Analyze\Set Option - DOF: bậc tự do của nút 2. Dynamic: tính toán dao động 3. P-Delta: Tính toán ổn định. 4. Generate: lựa chọn kết quả in ra trong file: .out (cùng thư mục file số liệu). Khai báo: - Menu Analyze\Set Options - Sử dụng Fast DOF để chọn bậc tự do hoặc tự chọn bậc tự do - Chọn Generate II. Đọc kết quả 1. Đọc kết quả bằng đồ hoạ - Sử dụng chủ yếu: Float toolbar - Deformed shape: Sơ đồ biến dạng - Reaction và Spring Force - F: Frame: Chọn loại nội lực (Axial, Shear, Moment ) - S: Shell: ứng suất hoặc Nội lực (Phân bố trên chiều dài) Last printed 2-4-2014 Page 18 of 25
  19. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Last printed 2-4-2014 Page 19 of 25
  20. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Last printed 2-4-2014 Page 20 of 25
  21. Anh nhân Bài giảng SAP2000 2. In kết quả tính toán - Sử dụng file *.out - Menu File\Print Output Table (Print to file) - In đồ hoạ  Chú ý in: Nếu in bằng Lazer HP chọn HPIII hoặc HP6L PCL  Cắt đồ hoạ vào word: - chuyển màn hình sap về một cửa sổ (Chuyển màu màn hình). - bấm phím Print Screen. - Mở Microsoft Foto editor (Paint) Last printed 2-4-2014 Page 21 of 25
  22. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Chương 5. Một số dạng đặc biệt I. Tính toán dao động riêng 1. Gán khối lượng tập trung:  Khối lượng tĩnh tải. Khối lượng riêng của phần tử trong sơ đồ tính không cần qui đổi, SAP tự qui đổi về nút. Khai báo khối lượng tập trung: - Chọn nút - Menu Assign\Joint\Mass: - Direction 1,2,3= khối lượng tập trung gây ra lực quán tính theo phương 1,2,3. Đơn vị kg. - Ok 2. Khai báo kiểu tính toán và tần số dao động riêng. Khai báo - Menu Analyze\Set options - Chọn Dynmic Analyzes -> Set Dynamic - Number of Mode (n): Số dao động riêng cần tính - Eigen: - Center: Giá trị tần số dao động riêng cần tìm (Shift) - Radius: Bán kính giá trị dao động riêng.  Sap2000 sẽ tìm n dao động riêng có giá trị tần số dao động nằm trong khoảng Shift +- Radius  Tolerance: Trong mỗi trường hợp dao động riêng thì sẽ dừng khi tần số dao động thảo mãn giá trị Tolerance  Sơ đồ tính cho trước T (tân số) ->0 thì kết cấu ở trạng thái nguy hiểm , vì vậy SAP2000 Center=0, Radius=0. - Ritz Vector: - Starting Ritz Vector: Xem kết quả trên màn hình - Bấm vào biểu tượng trên Float Toolbar In kết quả:  Chỉ Xem được trong file: *.out - Menu Analyze\Set options - Generate Output: chọn Displacement -> Chọn Modes II. Bài toán ổn định P-Delta:  Đây là bài toán ổn định hình học. Không xác định được giá trị chính xác lực Pth. Mà chỉ xét ảnh hưởng của P-Delta. Lực P-Delta được xét riêng. Không phụ thuộc vào trường hợp tải trọng mà ảnh hưởng của lực P-Delta này đến sơ đồ tính mới có tác dụng trong các trường hợp tải trọng. Last printed 2-4-2014 Page 22 of 25
  23. Anh nhân Bài giảng SAP2000 1. Xác định lực ảnh hưởng P-Delta thep phương pháp trực tiếp. Nhập giá trị P-Delta trực tiếp cho các phần tử (Frame) - Chọn Frame - Menu Assign \ Frame\ P-Delta Force. - Nhập giá trị Lực dọc trục theo trục thanh hoặc là hình chiếu lên hệ toạ độ tổng thể - OK 2. Xác định lực ảnh hưởng P-Delta thep phương pháp tổ hợp. - Menu Analyze\Set options - Chọn Include P-Delta -> Chọn Set P-Delta Parameter - P-Delta Load Combination - Chọn trường hợp tải trọng. - Bấm OK 3. Khai báo tham số tinh P-Delta - Menu Analyze\Set options - Chọn Include P-Delta -> Chọn Set P-Delta Parameter - Iteration Control: Maximum Interation - OK  ảnh huởng P-Delta mới chỉ xét cho Frame.  P-Delta thường dùng trong bài toán: thiết kế cấu kiện BTCT (Column), Kết cấu thép, Bài toán dây Cable.  Khi lựa chọn P-Delta. Đầu tiên SAP sẽ thực hiện P_Delta đầu tiên sau đó mới xét đến các tải trọng khác. III. Phần tử Frame tiết diện Non-Primastic.  Kiểu phần tử có tiết diện thay đổi đều theo trục thành. Khai báo: ít nhất phải có hai loại tiết diện trở lên. - Menu Define\Frame Section - Add Non-primastic - Non-primastic Section name - Khai báo từng đoạn section - Chọn Start section name: - Chọn End section name: - Nhập Length: Chiều dài đoạn section - Chọn kiểu tính chiều dài: Variable( chiều dài tương đối); Absolute (giá trị chiều dài) - Chọn kiểu thay đổi EI33 - Chọn kiểu thay đổi EI22 Last printed 2-4-2014 Page 23 of 25
  24. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Add, insert, modify, delete S1 - OK Ví dụ S1 S1 S2 S2 h1 h2 b b 1/4 1/2 1/4 S1 S2 IV. Phần tử Frame tiết diện General.  Phần tử mà kiểu tiết diện không có trong các kiểu của Sap, phải tính các đặc trưng hình học, I: mômen quán tính, J= mômen xoắn.  Thường dùng trong bài tập cơ học kết cấu, kết cấu mà tiết diện là tổ hợp của nhiều tiết diện cơ bản. Tính kết cấu không quan tâm đến chuyển vị cũng có thể dùng. Khai báo - Menu Define\Frame Section - Add General - Corss Section (Axial) Area : Diện tích tiết diện - Tosional Constant: Mô men xoắn. - Momen of Inertial About: mô men quán tính quay quanh(3 =trục3; ) - Shear Area: Diện tích cắt - Section Modulus About Axis: Mô men chống uốn Last printed 2-4-2014 Page 24 of 25
  25. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Plastic Modulus About Axis: Mô men dẻo - Radius of Gyration About : B¸n kÝnh qu¸n tÝnh - OK ­> Ra mµn h×nh khai b¸o tiÕt diÖn - Material Name - Chän Material - OK V. PhÇn tö Frame cã tiÕt diÖn Auto Seclect:  Nhãm c¸c tiÕt diÖn ®· cã vµo mét nhãm. KiÓu nhãm nµy gäi lµ Autoselect.  Th-êng dïng víi kÕt cÊu thÐp. TÝnh cho bµi to¸n Optimazation tèi -u ho¸ tiÕt diÖn. Khai b¸o: Ýt nhÊt ph¶i cã hai lo¹i tiÕt diÖn: - Menu Define\Frame Section - Add Auto Select - Auto Seclect Section name Last printed 2-4-2014 Page 25 of 25
  26. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Chän c¸c section ®· khai b¸o ®­a vµo danh s¸ch cña Auto select. - Add, remove - OK  Chó ý: SAP2000 lÊy ®é cøng trung b×nh cña c¸c lo¹i tiÕt diÖn trong auto select khi x¸c ®Þnh néi lùc. VI. End offset:  TÝnh frame cã kÓ ®Õn vïng cøng t¹i ®Çu thanh. End offset: gi¶m chiÒu dµi tÝnh to¸n cña Frame, b»ng c¸ch trõ ®i vïng giao nhau cña c¸c frame t¹i nót MÆc ®Þnh SAP2000 kh«ng xÐt EndOffset. NÕu xÐt ®Õn EndOffset. Khi ®ã chiÒu dµi tÝnh to¸n cña thanh ®-îc x¸c ®Þnh b»ng hÖ sè Lf Lc=L-(Ioff+Joff) Lf= L-Rigid(Ioff+Joff) L=chiÒu dµi cña Frame tÝnh theo nót. Lc= ChiÒu dµi th«ng thuû cña Frame Ioff vµ Joff: ChiÒu dµi vïng cøng t¹i ®Çu I vµ J cña Frame Rigid: hÖ sè gi¶m vïng cøng Lf: ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña Frame khi xÐt ®Õn EndOffset Khai b¸o: - Chän frame: - Menu Assign\ Frame \ End Offset - Define length: NhËp gi¸ trÞ vïng cøng t¹i hai ®Çu thanh (End i=Ioff, End J=Joff) Last printed 2-4-2014 Page 26 of 25
  27. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Update Length from Connectivity: §Ó SAP tù x¸c ®Þnh End I vµ End J - Rigid zone factor: hÖ sè gi¶m vïng vøng (0.5). VII. Prestress. TÝnh to¸n øng suÊt tr­íc. 1. Khai báo lực căng T đơn vị: - Chọn Frame: - Menu Assign\ Frame\Pretress - End I =di=Start, End J=dj=End, Mid=dc=Center - Lực T=Cable Tension - OK 2. Khai báo hệ số tính ứng suất trước trong các trường hợp tải trọng. - Chọn Frame - Menu Assign\frame static load\Pretress - Chọn trường hợp tải trọng - Nhập hệ số tải trọng tính prestress. - OK  Có thể có nhiều lực căng T khác nhau.  Nội lực trong mỗi trường hợp tải trọng do lực ứng suất trước gây =Lực căng Tx Hệ số tải trọng tương ứng. VIII. Groups=Nhóm.  Nhóm nút và phần tử, rồi đặt tên. Mục đích: nhóm nút hoặc phần tử - Select: nhanh chóng - Tải trọng di động (Bài toán cầu) - Bài toán thiết kế: - Mặc định có một nhóm tên là: ALL=nhóm toàn bộ phần tử và nút. Khai báo nhóm: - Menu Define\Group: Đặt tên group Last printed 2-4-2014 Page 27 of 25
  28. Anh nhân Bài giảng SAP2000 - Select nút, phần tử - Menu Assign\Group Chọn tên Group - Menu Select\Group: Chọn tên group: Khi cần chọn các đối tượng của một group IX. áp lực nút (Joints Pattern):  Tải trọng áp lực tại nút: Đơn vị lực/diện tích. Tải trọng thay đổi theo chiều cao (Đất, nước). Có giá trị thay đổi theo toạ độ nút.  áp dụng cho phần tử: Shell, Asolid, Solid. 1. Khai báo Mẫu Joint Pattern - Tên mẫu pattern: Menu Define\Pattern - Chọn nút - Assign\Joints Pattern. - Chọn tên mẫu Joint Partern - Nhập tham số : A,B,C,D - Chọn Option: use all value, zero negative value, zero positive value. - Option: Add, Replace, Delete 2. Gán mẫu Joints Pattern cho phần tử: - chọn Shell - Assign\Shell Static \ Pressure - Chọn mẫu Joints partern - Chọn Hệ số áp lực Multiler - Chọn trường hợp tải trọng - Lựa chọn: Add, Replace, Delete. X. Chuyển toạ độ tổng thể - Mặc định hệ toạ độ tổng thể: Global (Đề Các or Trụ) - Menu Option\ Set Coordinate System - Add new - Chọn Cartesian (Đề các); Cylindrical (trụ) - Trụ: - Số R và khoảng cách - Số mặt phẳng theo trụ (Z) và khoảng cách (along Z) - Số góc chia và bước nhảy của góc (Theta) - Addvance: khai báo khoảng cách, góc xoay dịch chuyển hệ toạ độ mới theo hệ toạ độ cũ. - System name (CSYS*) - OK - Chọn hệ toạ hiện thời: Menu Option\ Set Coordinate System: Chọn tên hệ toạ độ hiện thời. Last printed 2-4-2014 Page 28 of 25
  29. Anh nhân Bài giảng SAP2000 XI. Constraints:  liên kết điều kiện biên của các nút. Ví dụ tính trong bài toán nhà cao tầng, khi tính theo mô hình: Lõi vách chịu tải trọng ngang.  Có nhiều kiểu constraints. Trong đó kiểu Local: gán chuyển vị tương ứng theo các phương là đơn giản nhất  Khi gán Sap cho phép gán nhiều nhóm constraint  Một nút có thể đồng thời nằm ở nhiều nhóm Constraints. . - Gán các nút vào một nhóm constraints: - Chọn nút - Menu Assign\Joints\Constraints. - Bấm Add (Add Local là đơn giản nhất) - Đặt tên cho nhóm Constraints - Lựa chọn các điều kiện biên của nhóm. Khi đó các nút trong nhóm sẽ có cùng điều kiện biên lựa chọn. - OK. Last printed 2-4-2014 Page 29 of 25
  30. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Chương 6 Bài toán thiết kế Bài toán thiết kế tiết diện: KCBTCT (Reinforce Concrete); KCT (Steel Structure): Chỉ tính cho Frame. I. Thiết kế KCBTCT 1. Khai báo Vật liệu:  Design type=Kiểu vật liệu Concrete trong menu Define/Material - Design Property data: - fy=cường độ chịu kéo của thép, tính theo giới hạn chảy. Ví dụ AII có Ratt=2800 kg/cm2, nhưng fy=3000 kg/cm2. - fc= cường độ chịu nén của bê tông. Lấy bằng giá trị mác bê tông. Ví dụ bt mác 200 lấy fc=200 kg/cm2 (Ec 20/25) - fys cường độ chịu cắt của cốt thép: Giới hạn chảy ví dụ: AI fys=2100 - fcs= cường độ chịu cắt của bê tông=fc. 2. Chọn kiểu phần tử Beam, Column - Khai báo tiết diện: Menu define\Frame Section: (chỉ chọn đuợc ba loại:CN, Tròn, T) .Vật liệu kiểu CONC - Element Class: Beam, Column - Beam: - Top cover=a' - Bottom cover=a - Column: - Rectangular: - Cover=a - Number bar in dir 3:Số lớp cốt thép tính theo phương 3 - Number bar in dir 2:Số lớp cốt thép tính theo phương 2. - Chọn một trong hai Design or Area of one bar: - Design: bài toán thiết kế - Area of one bar: bài toán kiểm tra - Circle: Cover, Number of bar và chọn một trong hai Design or Area of one bar: 3. Chọn tổ hợp thiết kế. - Menu Define\ Load combination (Use for concrete design, steel design) - Hoặc menu Design chọn Select Design Combo 4. Chọn Kiểu thiết kế: Menu Design chọn (Steel or Concrtete) 5. Chọn tiêu chuẩn thiết kế: - Menu Option\Preference\Concrete (BS8110-89) Last printed 2-4-2014 Page 30 of 25
  31. Anh nhân Bài giảng SAP2000 6. Thiết kế tiết diện:  Sau khi chạy được nội lực - Menu design: Start design/check structure - Nếu báo lỗi (O/S) - In kết quả: menu File\Print Design Table  Dầm: Tính dầm chịu mômen uốn chính M33 và Cắt chính (V2). Cột tính bài toán kéo nén lệch tâm xiên.  Cột: Bt tk là nhiều bài toán kiểm tra. Menu Option\Preference \Concrete -> Interaction Diagram Parameter: Curve, Point/Curve: Lựa chọn số đường cong và điểm kiểm tra trên mỗi đường cong. 7. Thay đổi các tham số trong quá trình thiêt kế - Redifine: chọn lại thông tin thiết kế - Reset Design Section: Lấy lại tiết diện ban đầu - Update analysis section: Lấy các tiết diện thay đổi làm tiết diện tính nội lực.  Nên sử dụng P-Delta để kiểm tra điều kiện ổn định của cột II. Thiết kế KC thép 1. Khai báo vật liệu: 2. fy: Cường độ giới hạn chảy 3. Cách tính toán giống BT (trình tự tính toán) 4. Kiểu phần tử. - Column: Phần tử này song song Z - Beam : Phần tử song song mp XY - Giằng (Braced): Còn lại - ( Effective Length Factor (K)): phụ thuộc vào liên kết (Phần tử, gối tựa, restraint , phuơng). SAP tự động tính K (Liên kết nút, phần tử). Mặc định không xác định được kiểu liên kết lấy=1. Last printed 2-4-2014 Page 31 of 25
  32. Anh nhân Bài giảng SAP2000 Hướng dẫn bài tập số 5. Tính móng băng trên nền đàn hồi. Sử dụng Springs - Cách tính 1: ( Móng độc lập với kết cấu trên) - Tính được nội lực chân cột với sơ đồ móng cứng -> Po, Mo - Po, Mo -> chuyển vị tại các chân cột Uzo ( Theo hồ sơ khảo sát. Theo cơ đất) -> Kuzo=Po/Uzo - Gán KUzo vào sơ đồ móng trên nền đàn hồi -> Uz1. - So sánh Uz1 với Uzo để thay đổi Kuz. - Điều kiện dừng Uz(i)=Uz(i-1)( Theo hồ sơ khảo sát. Theo cơ đất) tại các gối tựa - Khi đó nội lực tính trong móng là nội lực cần tìm. - Cách tính 2: ( Móng và kết cấu trên làm việc đồng thời) - Đầu tiên: gán chân cột là liên kết cứng.Tính được nội lực chân cột -> Po, Mo - Po, Mo -> chuyển vị tại các chân cột Uzo ( Theo hồ sơ khảo sát. Theo cơ đất) -> Kuzo=Po/Uzo - Chuyển liên kết cứng tại chân cột là liên kết đàn hồi. Gán KUzo vào sơ đồ móng trên nền đàn hồi. - Chạy lại: P1, M1 và Uz1. Từ P1, M1 tính lún theo cơ đất Uz1'. So sánh Uz1 với Uz1'. Nếu không trùng. Thay đổi Kuzo bằng Kuz1'=(P1, Uz1'). - - Điều kiện dừng Uz(i)=Uz'(i) Chuyền vị trên sơ đồ tính và theo cơ đất bằng nhau. Last printed 2-4-2014 Page 32 of 25