Khai báo hệ lưới mới - Trong mục “Units”, đổi đơn vị về đơn vị thường dùng kN, m, C; 1 - Chọn tiếp “Grid only”, để hiển thị cửa sổ “quick grids only”; 2 Trong cửa sổ “Quick grids only”
Trang 11 BÀI TẬP THỰC HÀNH
Tính toán nội lực và chuyển vị cho kết cấu bằng chương trình sap2000 Số liệu
được cho như sau:
Vật liệu B20: γ = 25kN/m3; E = 2,7e7kN/m2
Tiết diện cột: C220x500; tiết diện dầm D220x600
TH0: trọng lượng bản thân kết cấu;
Các trường hợp hoạt tải:
- TH1: P1 =20kN;
- TH2: P2 =25kN; q2 =12KN/m;
- TH3: P3 =30kN; q3 =15KN/m;
- TH4: P4 =35kN; q4 =20KN/m;
Tổ hợp tải trọng: TOHOP = 1,0TH0+0,9TH1+0,9TH2 +0,8TH3 +0,8TH4;
Yêu cầu: In biểu đồ M, N, Q của TOHOP
Hình 1 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung
Trang 22 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SAP2000
2.1 Bước 1- Thiết lập hệ lưới cơ sở
Đây là hệ lưới định vị cho sơ đồ tính, được khai báo nhằm mục đích thuận lợi
cho việc dựng mô hình của sơ đồ trong phần mềm Sap200 Để khai báo hệ lưới lần luợt
thực hiện các thao tác sau:
Khởi động chương trình
Start → All program →Computers
and Structures → Sap2000 14 → SAP2000
Mở một dự án mới
- File → New model
Khai báo hệ lưới mới
- Trong mục “Units”, đổi đơn vị về đơn vị thường dùng ( kN, m, C); (1)
- Chọn tiếp “Grid only”, để hiển thị cửa sổ “quick grids only”; (2)
Trong cửa sổ “Quick grids only” lần lượt khai báo các thông số sau:
- Number of Grid lines (Số lượng đường lưới theo các phương) (3):
+ X dierection: Số lưới theo phương X- Phương ngang của khung - Nhập
bằng số trục (số cột) của khung Trong ví dụ này nhập là 3
Trang 3+ Y dierection: Số lưới theo
phương Y- Phương vuông góc với mặt phẳng khung - Nhập bằng số lượng khung
Vì là khung phẳng nên chỉ có
1 khung, nhập là 1
+ Z dierection: Số lưới theo
phương Z- Phương chiều cao khung - Nhập bằng số cao độ cần thiết để xác định khung (số tầng + 1) Trong ví dụ này nhập là 5
- Grids spacing (khoảng cách giữa các đường lưới) (4):
+ X dierection: Khoảng cách các lưới theo phương X – Nhập bằng nhịp
khung Nếu có nhiều nhịp khác nhau thì nhập bằng nhịp đầu tiên Trong
ví dụ này nhập là 6
+ Y dierection: Khoảng cách các lưới theo phương Y – Nhập bằng bước
khung Nếu có nhiều bước khác nhau thì nhập bằng bước đầu tiên Nếu là khung phẳng thì nhập bằng một số khác không bất kỳ.Trong ví dụ này nhập là 6
+ Z dierection: Khoảng cách các lưới theo phương đứng – Nhập bằng chiều
cao tầng Khi có nhiều chiều cao tầng khác nhau nhập bằng chiều cap tầng
1 Trong ví dụ này nhập là 4,2m
Khi khai báo xong nhấp “OK” để kết thúc khai báo và hiển thị hệ lưới trên màn
hình:
- Nhấp tiếp chuột trái vào màn hình bên trái, sau đó chọn biểu tượng “xz” trong
thanh công cụ để đưa màn hình hiển thị về mặt phẳng xOz
- Nhấp tiếp chuột trái vào màn hình bên phải, sau đó chọn biểu tượng “3-d” trong
thanh công cụ để đưa màn hình hiển thị về không gian
Chỉnh sửa hệ lưới (nếu cần)
(Chỉnh sửa hệ lưới áp dụng khi hệ lưới của khung không đều nhau - chiều cao
tầng hoặc nhịp khác nhau)
Trang 4Click phải vào màn hình → Edit grid data → Modify/Show system → Cửa sổ
Define Grid System Data được hiển thị như hình vẽ:
Lần lượt lựa chọn các thông số như hình:
- Ở mục “Display Grids as” chọn vào “Spacing” để hiển thị theo chế độ khoảng
cách các trục
- Lần lượt điều chỉnh các thông số trong các mục:
+ X Grid Data (1): thông tin hệ lưới theo phương trục X
+ Grid ID (2): Tên của trục Nếu sửa thì nhấp chuột trái vào chữ và sửa, nếu
thêm thì nhấp chuột vào ô trắng bên dưới để thêm
+ Spacing (3) : Sửa khoảng cách các trục (phương X là nhịp) bằng cách
nhấp chuột vào nhịp cần sửa
+ Thao tác tương tự cho mục “Y Grid Data” và “Z Grid Data”
+ Sửa xong chọn “OK” (4) và “Save as” file vào một Folder mới với tên
không có dấu tiếng Việt
Trang 52.2 Bước 2 – Khai báo các thông số đầu vào
Khai báo vật liệu (Bê tông B20)
Cửa sổ “Material Property Data” xuất hiện và lần lượt nhập các thông số theo thứ tự:
+ Material Name and Display Color (2): Gõ tên của vật liệu và chọn màu
hiển thị cho vật liệu
+ Material Type (3): Chọn loại vật liêu –Bêtông là “Concrete”
+ Weight per Unit Volume (4): Nhập trọng lượng riêng của vật liệu
bê tông Với bê tông nặng là 25kN/m3 + Modulus of Elasticity, E (5): Nhập Môđun đàn hồi của vật liệu Với
bê tông B20 là 2,7e7 kN/m2 – tương đương 2,7.107 kN/m2 + Poisson’s Ratio, U (6): Nhập hệ số nở hông Với bê tông gần bằng 0,3
+ Specified Concrete Compressive Strength, f’c (7): Cường độ chịu nén
đặc trưng của bê tông mẫu lăng trụ khi tính toán tiết diện bê tông theo tiêu chuẩn ACI Nhập giá trị bằng Câp độ bền của bê tông chia cho 1,2, đơn vị Mpa Trong trường hợp này là 20/1,2 Mpa =16,667.103 kN/m2
+ Nhập xong nhấp “OK” (8) để kết thúc khai báo Nếu khai báo thêm vật
liệu khác thì lặp lại thao tác tương tự từ (1) đến (8)
Khai báo tiết diện
Define → Section Property → Frame Section → Add New Property:
Trang 6Trong cửa sổ Add Frame Section Property chọn các thông số sau:
+ Ở mục Frame Section Propwrty Type chọn dạng vật liệu (3): Bê tông là
Concrete, Cốt thép là Rebar, Thép là Steel…
+ Sau đó chọn hình dạng tiết diện (4);
Với tiết diện chữ nhật, trong cửa sổ Rectangular Section nhập các thông số sau:
Trang 7+ Section Name: Nhập tên tiết diện (5);
+ Matertial: Chọn vật liệu cho tiết diện (Ví dụ: B20) (6);
+ Depth (t3) : Nhập chiều cao tiết diện (7);
+ Width (t2) : Nhập chiều rộng tiết diện (8);
+ Sau khi nhập xong nhấp OK để hoàn thành việc khai báo tiết diện (9)
Khai báo các trường hợp tải trọng
Define → Load Patterns → và nhập các thông số lần lượt như sau:
+ Trong Load Pattern Name nhập tên trường hợp tải cần khai báo (1);
+ Trong ô Type chọn dạng tải trọng đang khai báo: Tĩnh tải là DEAD, Hoạt
tải là LIVE…(2);
+ Self Weight Mutiplier : Nhập hệ số kể đến trọng lượng bản thân kết cấu
(chỉ nhâp cho trường hợp có trọng lượng bản thân) Thường nhập bằng hệ
số vượt tải của vật liệu Bê tông là 1,1 (3);
+ Khi nhập xong chọn Add New Load Pattern để khai báo trường hợp tải
Nếu khai báo nhiều trường hợp thì lập lại thao tác từ 1 đến 4;
+ Sau khi nhập xong nhấp OK để hoàn thành việc khai báo (6);
Khai báo tổ hợp tải trọng
Defiene → Load Combinations → Add New Comb (1)→ sau đó nhập các
thông số như hình sau:
+ Trong Load Combination Name nhập tên tổ hợp tải trọng cần khai báo
(2);
+ Trong Load Combination Type chọn dạng tổ hợp tải trọng đang khai
báo: Linear Add- Cộng tác dụng, Envelope – Tổ hợp bao…(3);
+ Load Case Name : Chọn trường hợp tải muốn thêm vào tổ hợp (4);
+ Load Case Type : Để mặc định (5);
+ Scale Factor : Nhập hệ số tổ hợp tương ứng của trường hợp tải trọng trong
tổ hợp (6);
Trang 8+ Khi nhập xong chọn Add để thêm tải trọng vào trong tổ hợp (7) Nếu tổ
hợp gồm nhiều tải trọng thì lặp lại bước (4),(6), (7) đến khi đủ thì thôi
+ Sau khi nhập xong nhấp OK để hoàn thành việc khai báo (8); Nếu khai
báo thêm tổ hợp khác thì lặp lại từ bước (1) đến (8)
2.3 Bước 3 – Dựng mô hình
+ Chọn công cụ vẽ như số (1) hoặc vào Draw → Frame/Cable/Tendon;
+ Trong cửa sổ Properties of Object ở mục Section chọn về tiết diện cần
vẽ (2);
+ Vẽ bằng cách click chuột trái vào điểm đầu thanh (3), rồi di chuyển đến
điểm cuối và click chuột trái (4) Để vẽ liên tục thực hiện tiếp thao tác
Trang 9số (4) Để kết thúc vẽ liên tục click chuột phải Để thoạt hoàn toàn lệnh vẽ nhấn phím ESC
+ Lưu ý: Vẽ từ dưới lên trên và từ trái qua phải để đầu thanh (Start) luôn ở
bên dưới hoặc bên trái và cuối thanh (End) luôn ở bên trên và bên phải
2.4 Gán các thông số đầu vào
Gán liên kết
Chọn nút cần gán liên kết (1) → Assign → Joint → Restaint → Chọn hình
tương ứng với liên kết cần gán (2) – Lần lượt là Ngàm, Gối cố định, Gối di động, Xóa
liên kết đã gán → OK → Save!
Gán tiết diện
Chọn thanh cần gán lại tiết diện (1) → Assign → Frame → Frame Section
→ Add New Property → Thực hiện bước khai báo tiết diện giống như mục 2.2.2
→ chọn tiết diện
mới khai báo (2)
→ OK (3)
Trang 10Gán lực tập trung tại nút
Chọn nút cần gán (1) → Assign → Joint Load → Forces → Điền thông tinh
như hình:
+ Load Pattern Name: Chọn trường hợp tải cần gán (2);
+ Units: Chọn đơn vị cần gán (3);
+ Loads: Nhập giá trị lực Nếu là lực tập trung thì nhập và các ô
Force Global tương ứng với phương tác dụng của lực (X, Y, Z); Nếu là Mômen tập trung thì nhập và các ô Mement about Glaobal tương ứng với trục quay của mômen (X, Y, Z) (4) Lưu ý: Mômen là dương nếu xoay cùng chiều kim đồng hồ (Khi nhìn từ gốc tọa độ) Lực là dương nếu cùng hướng trục tọa độ
+ Option (5):
Add to Existing Loads: Thêm lực mới vào và vẫn giữ nguyên lực cũ;
Replace Existing Loads: Thay thế lực cũ bằng lực mới;
Delete Existing Loads: Xóa lực tại phần tử đã chọn;
+ Sau khi nhập xong nhấp chọn OK để gán lực (6)
Gán lực tập trung trên thanh
Chọn thanh cần gán (1) → Assign → Frame Load → Points → Điền thông
tinh như hình:
+ Load Pattern Name: Chọn trường hợp tải cần gán (2);
+ Units: Chọn đơn vị cần gán (3);
+ Directions: Chọn hướng của lực tác dụng (4) Nếu lực trùng với các
phương X, Y, Z, từ trên xuống dưới thì ở Coord Sys chọn là Global và
Trang 11chọn hướng tương ứng : X, Y, Z, Gravity; nếu lực vuông góc với thanh xiên thì trong Coord Sys chọn là Local và hướng chọn là 2
+ Option (5):
Add to Existing Loads: Thêm lực mới vào và vẫn giữ nguyên lực cũ;
Replace Existing Loads: Thay thế lực cũ bằng lực mới;
Delete Existing Loads: Xóa lực tại phần tử đã chọn;
+ Point Loads: Nhập vị trí của lực vào ô Distance và giá trị lực vào ô Load
tương ứng phía dưới (6) Có thể nhập 4 lực đồng thời và nhập vào bất kỳ
ô nào trong 4 ô Khoảng cách của lực được xác định như sau:
Nếu chọn Relative Distance from End-I – Nhập khoảng cách tương
đối bằng tỷ lệ khoảng cách từ đầu thanh đến lực chia cho tổng chiều dài
thanh Ví dụ 2/3
Nếu chọn Absolute Distance from End-I – Nhập khoảng cách chính xác từ đầu thanh đến lực Ví dụ 4m
+ Sau khi nhập xong nhấp chọn OK để gán lực
Gán lực phân bố trên than
Chọn thanh cần gán → Assign → Frame Load → Distributed → Điền thông
tinh như hình:
Trang 12+ Load Pattern Name: Chọn trường hợp tải cần gán (1);
+ Units: Chọn đơn vị cần gán (2);
+ Directions: Chọn hướng của lực tác dụng (3) Nếu lực trùng với các
phương X, Y, Z, từ trên xuống dưới thì ở Coord Sys chọn là Global và
chọn hướng tương ứng : X, Y, Z, Gravity; nếu lực vuông góc với thanh
xiên thì trong Coord Sys chọn là Local và hướng chọn là 2
+ Option (4):
Add to Existing Loads: Thêm lực mới vào và vẫn giữ nguyên lực cũ;
Replace Existing Loads: Thay thế lực cũ bằng lực mới;
Delete Existing Loads: Xóa lực tại phần tử đã chọn;
+ Trapezodial Loads: Nhập vị trí và giá trị lực phân bố tương ứng tại các
điểm có sự gãy khúc của hình biểu diễn lực Nhập vị trí của lực vào ô
Distance và giá trị lực vào ô Load tương ứng phía dưới (5) Tối đa có thể
gán lực có 4 lần gấp khúc Nếu có nhiều hơn thì phải chia lực thành nhiều
lần gán Nếu có ít hơn 4 lần gấp khúc thì gán vào các ô ở đầu trước, các ô
ở cuối ko gán thì cho giá trị về bằng 0 Khoảng cách các điểm gấp khúc
được xác định như khi gán lực tập trung trên thanh
+ Nếu là gán lực phân bố đều thì chỉ cần nhập giá trị lực vào ô Uniform
Loads (6);
+ Sau khi nhập xong nhấp chọn OK để gán lực
Trang 132.5 Phân tích kết quả
Kiểm tra các sơ đồ tải đã gán
Display → Show load Assign → Frame/Cable/Tendon → Chọn trường hợp tải
cần xem và nhấn chọn Ok để xem
Muốn xem các trường hợp tải tiếp thep thì nhấp vào mũi tên ở góc dưới
bên phải màn hình để di chuyển đến các trường hợp tải trọng khác
Kiểm tra sơ đồ tính
View → Set Display Option → tick chọn các ô tương ứng với các thông số cần
hiển thị để xem → OK!
+ Joints (1): Các thông số của nút (Labels: số hiệu nút; Restraints: Hiển thị
liên kết nối đất… ; + Frame/Cable/Tendon (2): Các thông số của phần tử thanh (Labels: số
hiệu thanh; Sections: Tiết diện thanh…;
+ General (3): Các thông số hiển thị chung;
+ View by Colors of (4): Đặt chế độ hiển thị màu sắc các đối tượng theo
từng yếu tố
Thiết lập bậc tự do cho hệ
Analyze → Set Analysis Option → Chọn vào biểu tượng khung phẳng
Phân tích kết quả
Nhấn phím F5 để cài đặt chạy chương trình, sau đó thực hiện theo hình:
Trang 14+ Status: Kiểm tra nếu là Not Run thì nghĩa là chưa được chạy, nếu là Run
thì đã chạy rồi và ko chạy lại được;
+ Action : Kiểm tra nếu là Run thì nghĩa là trường hợp này phân được Nếu
muốn chương trình không phân tính trường hợp nào thì nhấp chuột chọn trường hợp ấy và chọn Run/Do Not Run Case (3); Nếu muốn phân tích hay không phân tích tất cả các trường hợp thì chọn Run/Do Not Run All;
+ Để chương trình bắt đầu phân tích chọn Run Now
2.6 Xem kết quả
Xem chuyển vị nút
Display → Show deformed Shape → Chọn trường hợp tải cần xem →OK →
đưa chuột đến vị trí nút cần xem được kết quả như hình:
+ U1, U2, U3: Lần lượt là
chuyển vị thẳng theo các phương X, Y và Z;
+ R1, R2, R3 : Lần lượt là
mômen xoay quanh các trục
X, Y và Z;
Xem nội lực
Display → Show Force/Stresses → Frame/Cable → rồi làm như hình sau:
+ Case/Combo Name (1): Chọn trường hợp tải cần xem;
Trang 152-2- Lực cắt theo phương trục 2 (trục vuông góc với thanh); Moment 3-3 – Mômen uốn xoay quanh trục 3 (trục vuông góc với thanh và với mặt phẳng khung)
+ Chọn vào Show Valúe on Diagram (3) để hiển thị giá trị trên biểu đồ;
+ Nhấp Ok để hiển thị nội lực
Để xem chi tiết nội lực của một phần tử thanh: Nhấp chuột phải vào thanh cần xem và thực hiện như trong hình sau:
Case (1): Chọn trường hợp tải
cần xem;
Items (2): Chọn loại nội lực cần
xem;
Scroll for Values (3):
Xem bằng cách lăn chuột trên sơ đồ (6);
Show max (4): Hiện giá
trị lớn nhất của nội lực;
Location (5): Xem nội
lực theo vị trí chọn;