Link/Support Properties: khai báo tiết diện cho phần tử NL Link - giống phần tử Frame Coordinate System/ Grid: chức năng này có thể: o Tạo hệ toạ độ mới hệ toạ độ riêng o Thêm, sửa
Trang 1o Section name: đặt tên
o Type: loại phần tử, có Shell, Membrene, Plate
o Thickness: chiều dày phần tử
o Material: chọn loại vật liệu
Link/Support Properties: khai báo tiết diện cho phần tử NL Link - giống
phần tử Frame
Coordinate System/ Grid: chức năng này có thể:
o Tạo hệ toạ độ mới (hệ toạ độ riêng)
o Thêm, sửa, bớt các dòng lưới theo phương X, Y, Z của một lưới đã
có Vị trí mới của lưới có thể trong các trạng thái Hide, Glue
Hide All Grid Line: không hiển thị các đường lưới
Glue Joint to Grid: ở trạng thái On, các nút sẽ luôn thay đổi
cùng với sự thay đổi của các dòng lưới (dẫn đến phần tử có thể thay đổi theo)
Joint Constraints: khai báo các ràng buộc với nút
Joint Patterns: tạo ra các mẫu cho nút (chỉ khai báo tên, không đưa vào giá
trị) Các mẫu này sau này có thể dùng gán cho một nhóm nút nào đó và sử dụng tên của nhóm để gán tải trọng cho các nút đó
Groups: tạo sẵn các tên nhóm Các nhóm này có thể dùng để gán cho một
nhóm phần tử nào đó và sử dụng tên của nhóm thay cho lựa chọn phần tử trong quá trình gán tiết diện, tải trọng, …cho các phần tử đó
Load Cases: khai báo các trường hợp tải trọng tĩnh, bao gồm:
o Load name: Tên trường hợp tải trọng
o Type: loại tải trọng: hoạt tải, gió…
Trang 2o Self Weight Multiplier: hệ số tải trọng bản thân, áp dụng cho toàn bộ trường hợp, có thể thêm, sửa, xoá các trường hợp
Bridge Load: khai báo các tham số để tính cho bài toán cầu như Lane, Vehicle…
Functions: khai báo các tải trọng động như Time History và Reasponse
Spectrum
Analysis Cases: khai báo các trường hợp cần phân tích trong quá trình chạy
SAP2000
Combinations: khai báo các tổ hợp tải trọng
o Cho phép thêm, thay đổi, xoá một tổ hợp nào đó
o Khai báo các tham số cố liên quan đến tổ hợp
2.2.5 Các thao tác với Draw
Set Select Mode: chuyển từ chế độ vẽ phần tử sang chế độ chọn phần tử
Set Reshape Element Mode: cho phép thay đổi hình dạng và vị trí của các
phần tử đã có trong kết cấu bằng cách dùng chuột kéo đến vị trí nào đó, kích thước hoặc hướng phần tử có thể thay đổi hoặc không thay đổi Nếu di chuyển các dòng lưới thì các phần tử trên sẽ di chuyển theo (khi lưới không khoá và đang ở chế độ Glue Joint to Grid)
Draw Special Joint: các nút thông thường tự sinh ra tại các đầu hoặc góc
của phần tử dùng chức năng này để thêm các nút vào những vị trí bất kì tại những nơi nhấn chuột
Draw Frame/Cable/Tendon: tạo ra các phần tử bằng cách đánh dấu vị trí
hai đầu thanh trên màn hình hoặc tại các nút lưới
Trang 3 Draw Frame/Cable/Tendon: vẽ nhanh các phần tử bằng cách đánh dấu một
điểm bất kỳ trên cạnh lưới
Snap: ở trạng thái On, và chế độ truy bắt điểm theo các kiểu khác nhau như
tại nút, đầu các phần tử, các điểm giao nhau…
New Label: đánh số lại tên của một số nút, phần tử theo ý muốn hoặc thay
đổi tên nút, phần tử với một số thông số sau: thêm tiếp đầu ngữ, thay tên, tên được dánh với một số gia nào đó…
2.2.6 Các thao tác với Select
Chức năng này khai báo một nhóm đối tượng sẽ cho dùng các thao tác tiếp theo SAP2000 dùng khái niệm “ Noun Verb” - chọn trước, trong đó có thể đầu tiên tạo
ra một tập chọn (bằng cách nhấn trực tiếp vào các đối tượng) và sau đó thực hiện các thao tác trên tập chọn đó Các thao tác cần thiết thực hiện trên một tập chọn trước bao gồm các thao tác: gán, sửa đổi dữ liệu, hiển thị, in ấn…
Để chọn đối tượng phải đặt chương trình vào chế độ Select bằng cách nhấn một
trong các nút của thanh công cụ di động cũng có thể chọn một hành động bất kỳ từ
menu Select hoặc Display để đưa chương trình vào chế độ chọn Có thể chọn đối
tượng theo một trong các cách sau:
Point: chọn các đối tượng đơn, chỉ chính xác các đối tượng
Window: chọn đối tượng bằng cách vẽ một cửa sổ quanh đối tượng chọn
Crosing: chọn đối tượng bằng cách vẽ một đường thẳng đi qua các đối tượng
chọn
Group: chọn các đối tượng trong cùng một nhóm
Chọn các đối tượng có cùng loại đặc trưng nào đó: cùng mặt phẳng (XY, XZ,
YZ plane), cùng loại mặt cắt…
Trang 4 Trong chế độ chọn, nút trái chuột dùng để chọn đối tượng, nút phải
dùng để tra cứu các đặc tính của đối tượng Mọi thao tác (trừ vẽ) cóthể thực hiện khi chương trình dang ở chế độ chọn
2.2.7 Các thao tác với Assign
Chức năng này dùng để gán các đặc trưng vật liệu, mặt cắt ngang, tải trọng (đã khai báo trước đó) cho một nhóm các đối tượng đã hoặc vừa chọn Các thao tác này lấy từ menu Asign hoặc thanh công cụ dưới, bao gồm:
Trong quá trình lập sơ đồ hình học:
o Joints(nút): gán các liên kết ràng buộc, gối đàn hồi, khối lượng tập trung quy đổi, hệ toạ độ riêng…
o Frame/Cable (phần tử thanh): gán các đặc trưng mặt cắt, hệ toạ độ riêng, giải phóng liên kết, vị trí cần đưa ra kết quả, vùng cứng và tải trọng
o Area, Solid, Link: gán các đặc trưng mặt cắt, hệ toạ độ riêng và tải trọng
o Gán các giá trị của các mẫu cho các nút trong các trường hợp khai báo tải trọng nhiệt và tải trọng áp lực
Có thể gán các chức năng trên cho từng đối tượng hoặc các đối
tượng trong một nhóm Nguyên tắc cung là chọn đối tượng sau đó chọn tên của các đặc trưng
Trong quá trình gán tải trọng:
o Joint Load: gán tải trọng tập trung, chuyển vị cưỡng bức tại nút
o Frame Load: gán tải trọng cho các phần tử thanh bao gồm:
Gravity: khai báo hệ số trọng lực
Points: tải trọng tập trung trên phần tử
Distributed: tải trọng phân bố trên phần tử (đều hoặc không đều)
Trang 5 Termerature: gán ccs tải trọng nhiệt
Pretress: gán tải trọng ứng suất trước cho các phần tử thanh đã
chọn Trong phần này không mô tả tải trọng mà chỉ khai báo trường hợp nào chịu tải và hệ số của tải trọng ứng suất trước
o Area Load: gán tải trọng cho phần tử vỏ:
Gravity: khai báo hệ số trọng lực
Uniform: gán tải trọng phân bố cho phần tử
Serface Pressure: khai báo tải trọng áp lực mặt cho các phần tử tấm, vỏ…
- Load Case: khai báo trường hợp tải trọng
- By Element: khai báo giá trị lực tác động vuông góc với bề mặt
phần tử và phân bố trên cả bề mặt phần tử
- By Joint Pattern: khai báo tên mẫu đã có và hệ số
- Option: add, modify, delete
o Joint Pattern: khai báo dạng của mẫu tải trọng qua các nút (hệ số A, B, C)
o Solid Load: khai báo tải trọng Solid
2.2.8 Các thao tác với Analyze
Sau khi đã khởi tạo xong mô hình kết cấu bằng các thao tác trên, có thể phân tích mô hình để tính toán kết quả chuyển vị, ứng suất, phản lực…
Trước khi phân tích sơ đồ, có thể lựa chọn các kiểu phân tích từ menu Analyze bao gồm:
Loại kết cấu phân tích (đưa vào UX, UY, UZ, RX, RY, RZ: các bậc tự do bị giữ)
Trang 6 Loại kết cấu: trong phần này có sẵn 4 loại kết cấu:
o Khung không gian
o Khung phẳng (X-Z)
o Dầm lưới (X - Y)
o Giàn không gian
Degree of freedom: dùng các mã của các bậc tự do để khai báo cho một kiẻu kết cấu bất kỳ không thuộc 4 kết cấu mẫu ở trên
Run : thực hiện tính toán kết cấu chương trình cất mô hình trong một tệp cơ sở
dữ liệu của SAP2000, sau đó kiểm tra và phân tích mô hình Trong quá trình kiểm tra và phân tích, trên cửa sổ chính xuất hiện những thông báo của quá trình phân tích kỹ thuật Khi phân tích xong, có thể xem lại các thông báo trong quá trình chạy chương trình Nhấn OK để đóng cửa sổ chính sau khi kết thúc quá trình xem các thông báo này
2.2.9 Các thao tác với Design
Thiết kế là quá trình kiểm tra các phần tử thép hoặc bê tông theo các tiêu chuẩn khác nhau quá trình này chỉ được thực hiện sau khi phân tích kết cấu
Các phần tử thanh bằng thép có thể có mặt cắt ngang có trọng lượng tối thiểu được lấy tự động từ một nhóm trong các mặt cắt ngang đã khai báo trong chương trình Kết cấu sau khi thiết kế có thể được tính toán và kiểm tra lại
2.2.10 Các thao tác với Display
Show Underformed Shape: hiện dạng hình học của kết cấu khi chưa bị biến
dạng
Show Loads: hiện sơ đồ tải trọng cho từng trường hợp tải trọng của nút,
phần tử:
Trang 7o Joint: hiện sơ đồ tải trọng của nút
o Frame: hiện tải trọng trên phần tử thanh: Force, Moment, Gravity, Temperature, Gradient…
o Shell: hiện tải trọng trên phần tử vỏ: Gravity, Uniform, Presure,
Temperature…
Show Pattern: hiện các mẫu tải trọng (trong trường hợp tải trọng áp lực mặt
và nhiệt)
Show Lanes: hiện các dữ liệu về Lane, độ lệch tâm và các dãy phần tử Lane
Show Deform Shape: hiện các biểu đồ chuyển vị của từng trường hợp tải
trọng
Show Mode Shape: hiện các dao động
Show Element Forces/ Stress: hiện các biểu đồ nội lực và ứng suất của các
phần tử (có thể kèm theo cả giá trị) ứng với từng trường hợp tải trọng
Show Influence Lines: hiện các biểu đồ đường ảnh hưởng
Show Definite Data Table: hiện các bảng dữ liệu đưa vào (dạng text) gồm
các dữ liệu về dạng hữu hạn, tải trọng, liên kết…
Show Analysis Results Table: hiện các bảng dữ liệu kết quả phân tích kết
cấu (dạng text)
Show Design Results Table: hiện các bảng dữ liệu kết quả thiết kế (dạng
text)
Show All Table Type: hiện tất cả các bản dữ liệu vào ra
2.2.11 Các thao tác với Option (một số cài đặt ban đầu và lực chọn)
Preference: cài đặt một số tham số có sẵn cho chương trình:
Trang 8o Dimensions/ Tolerances: các tham số về kích thước như dung sai của Snap, Select, Font của các chữ trên hình vẽ…
o Steel Frame Design: các tham số của thép như tiêu chuẩn thiết kế,
các tệp chứa các mặt cắt, tham số cho các trường hợp tính theo phổ và hàm thời gian
o Concrete Frame Design: các tham số của bê tông như các tiêu chuẩn thiết kế, hệ số giảm độ bền…
Color: cài đặt màu sắc hiển thị cho các nút, phần tử, màu nền…
Window: lựa chọn số cửa sổ hiển thị và kiểu cửa sổ
2.3 Giới thiệu về hệ lưới
Lưới là hệ phụ trợ, hỗ trợ trong quá trình tạo lập sơ đồ hình học Lưới có thể 2 hoặc
3 chiều, được tạo gần giống với sơ đồ kết cấu
Có 2 loại hệ lưới:
Theo toạ độ Đềcác: khai báo số khoảng lưới (Nunber of Grid Spaces) và độ lớn mỗi khoảng theo 3 trục X,Y, Z (Grid Space)
Theo hệ toạ độ trụ: khai báo số đường tròn đồng tâm, số góc chia, số khoảng chia theo phương Z và giá trị của 3 tham số trên
Các bước thao tác khi tạo lưới:
o Tạo ra một hệ lưới đều: File New Modal Chọn loại lưới
Khai báo
Trang 9
o Chỉnh sửa các bước lưới cho phù hợp: Nhấn Edid Grid hoặc từ Menu Define Coordinate System/ Grids Modifine/Show System
Trang 103 Thiết lập sơ đồ và tính toán kết cấu hệ thanh
3.1 Tạo lập kết cấu
3.1.1 Mô hình sơ đồ tính
Trong SAP2000 có một hệ thống thư viện mẫu phong phú để tạo sẵn các kết cấu
hệ thanh, vỏ
Để tạo kết cấu này, người sử dụng chọn loại sơ đồ kết cấu và sau đó cung cấp các giá trị cho một tham số cụ thể mà sơ đồ đòi hỏi Tuỳ theo các dữ liệu này có thể có các dạng khác kết cấu khác nhau
3.1.2 khai báo vật liệu (Define Material)
Có 3 loại vật liệu mẫu là bê tông, thép và bất kỳ, mặc định luôn lấy là Steel Nếu giá trị không phù hợp thì phải thay đổi Để thay đổi các giá trị mặc định về dạng đặc
Trang 11trưng vật liệu của SAP2000: vào Option Preferences khai báo cho các giá trị sẽ hiện đối với Steel, Concrete, Aluminum; hoặc Frame/ Cable Frame Property Modifier thay đổi cho các nhóm mới khai báo
3.1.3 khai báo các loại tiết diện: Define Frame/Cable Section
khai báo các tiết diện trong SAP2000 có thể dùng một trong các kiểu:
Lấy các tiết diện có sẵn trong các tệp của SAP2000: Define
Frame/Cable Section Import Wide Flange (đối với thép có thể
theo tiêu chuẩn của Mỹ- AISC, Canada – CISC, Anh …) bằng cách chọn các tệp *.pro sau đó chọn kiểu thép (thép góc, hình L, T,…)trong trường hợp này không phải khai báo kích thước tiết diện
Chọn một trong số các tiết diện có hình dạng của SAP2000 đã có sẵn như tiết diện chữ nhật, tròn, T, U, C…(đối với bê tông), trong trường hợp này chỉ cần khai báo một số kích thước tối thiểu như chiều cao, chiểu rộng…
mà SAP2000 yêu cầu tuỳ theo kích thước đưa vào mà có các dạng hình
học khác nhau Để khai báo cho các tiết diện này vào: Define Frame
Properties Add Rectagular…
Hộp thoại khai báo tiết diện:
Trang 12 Ngoài ra, người dùng có thể tự thiết kế một tiết diện bất kì khi chọn Add SD Section
3.1.4 Vẽ phần tử: Draw Draw Frame/Cable/Tenden
Trang 13Để chọn chức năng vẽ, có thể gọi lệnh từ thanh menu hoặc từ biểu tượng trên thanh công cụ:
Có thể vẽ phần tử thông thường hoặc vẽ nhanh (Quick Draw)
Nên thống nhất hướng của các phần tử trong quá trình vẽ (từ dưới lên trên,
từ trái qua phải)
Tận dụng chức năng biến đổi đối tượng như Coppy, Move, Delete, Device, Replicate… trong quá trình tạo phần tử
Để có thể hiện được các sơ đồ hình học của kết cấu đã tạo, dùng các chức năng:
3D View (hiện các hình vẽ không gian)
2D XY, XZ…(hiện từng mặt phẳng )
Nếu có hệ lưới, có thể di chuyển mặt phẳng theo các dòng lưới
Để xem kết cấu theo một số thông số cài đặt dùng View Set Display Option
Để xem các thông số của phần tử hay nút đang hiện hành trên mô hình, nhấn vào đối tượng và chuột phải:
Trang 143.1.5 Gán tiết diện cho phần tử:
Asign Frame/Cable/Tendon Frame Sections
Chọn phần tử muốn gán dùng các chức năng của Select
Mở hộp thoại Assign Frame/Cable/Tendon Frame Sections
Chọn tiết diện cần gán (đã có) trong danh sách bên trái
3.1.6 khai báo liên kết: Assign Joint Restraint
Chọn các nút cần gán liên kết nối đất
Mở hộp thoại Assign Joint Restraint, chọn loại liên kết cần gán
Trang 15 Trường hợp tải trọng là các phương án tải khác nhau, độc lập để từ đó só thể
đẽ dàng đưa vào các tổ hợp tải trọng trường hợp tải có thể chia nhỏ tuỳ ý, mỗi trường hợp có một hệ số riêng đối với tải trọng bản thân (Self Wieght Mutiplier), mặc định của SAP2000 là 1 cho DEAD
Khi tính toán, SAP2000 mặc định sẽ tính và cho kết quả của tất cả các trường hợp tải trọng đã khai báo Người sử dụng có thể hạn chế số trường hợp cần tính khi chọn tham số trong Define Analyse Case hoặc Analyse Set Analyse Case to Run trước khi phân tích kết cấu
Chú ý trong các trường hợp tải trọng, chỉ nên khai báo 1 trường hợp là có hệ
số Self Weight khác 0
Các bước khai báo một trường hợp tải trọng tĩnh (Static Load Case): Menu Define Load Case:
o Tên trường hợp tải: Load Case Name
o Kiểu tải trọng (type): Dead (tĩnh tải), Live (hoạt tải), Wind (gió), Snow (tuyết), Quake (tải trọng tĩnh do động đất)…Nếu có TCVN thì các lựa chọn này không quan trọng (Defaul Conbination)
o Self Weight: hệ số tính trọng lượng bản thân cho mọi phần tử có mặt trong kết cấu, nếu = 0 là không tính
o Delete: xoá một trường hợp tải trọng, sẽ xoá mọi giá trị đã gán cho phần
tử
3.1.8 Gán tải trọng cho phần tử của từng trường hợp tải trọng
Muốn thực hiện được bước này, các trường hợp tải trọng phải được khai báo trước trong Define.Để gán tải trọng cho phần tử theo các bước sau:
Chọn các phần tử cần gán (chú ý đơn vị)