Ví dụ phân tích thiết kế kết cấu bằng phần mềm Sap 2000

ng biên ngoài khi ch a hi u ch nh... và các đoàn xe t ng quát.

KHOA XÂY D NG C U NG - GV.THS NGUY N LAN

VÍ D PHÂN TÍCH VÀ THI T K

SAP 2000 V11 & SAP200 V12

à n ng, 2008

- Chi u dày s n d m 40 cm, b n n p 30cm, b n đáy 50cm

- T nh t i ph n hai (lan can, tay v n, m t c u) DC2=25 KN/m

1 Kh i đ ng SAP2000 v11: B m đôi bi u t ng ch ng trình

2 Ch n đ n v L c-chi u dài- nhi t đ :

3 Ch n l nh File\New Model , ch n bi u t ng d m liên t c

4 Gõ s nh p 3, chi u dài nh p 70 vào h p tho i, b m ch n Use Custom Grid and Locate Origin, b m nút Edit grid hi n h p tho i hi u ch nh l i

5 Ch nh s a các đ ng l i đ đ c s đ d m liên t c 50+70+50 (m) T o thêm đi m nút t i v trí h p long nh p biên và nh p gi a đ mô hình hóa ph n t có đ c ng thay

đ i theo chi u dài

- Dùng l nh File/Insert trong h p tho i define grid data đ chèn thêm dòng

- T o thêm các đ ng l i theo tr c x,y,z nh k t qu h p tho i sau

- B m nút OK hai l n đ thoát h p tho i

- B m nút X bên ph i c a s 3D view đ đóng c a s 3D

7 Khai báo v t li u cho mô hình

- B m l nh Define menu > Materials, Hi n h p tho i

- B m ti p nút Add New Materials , hi n h p tho i

- S a ô Material name thành BT, ch n ô Material type là Concrete (bê tông)

- Gõ vào các ô giá tr đ c tính v t li u bê tông M400 nh h p tho i sau

8 Khai báo m t c t d m h p thành xiên

- Khai báo m t c t t i g i d ng h p thành xiên s d ng ch ng trình Section Designer

đi kèm theo SAP2000:

+ Vào l nh Define menu > Frame Sections, hi n h p tho i, b m nút Add New Property

+ B m ch n bi u t ng section designer hi n h p tho i SD section data

+ Gõ vào ô section name tên m t c t là MCGOI

+ Ch n v t li u c s cho m t c t là BT

+ B m ch n nút section designer đ vào ch ng trình đ nh ngh a và ch nh s a m t c t c a

CSI tên là CSISD ây là m t ch ng trình con đi theo b SAP2000 dùng đ t o và tính toán đ c trung các lo i m t c t b t k , ch ng trình còn có kh n ng v các bi u đ ng

su t m t c t, v bi u đ đ ng cong t ng tác P-M-M c a m t c t c t BTCT

8.1- Thi t k m t c t d ng b t k b ng ch ng trình Section

designer c a CSI

- Màn hình đ h a c a CSISD c ng bao g m các ph n chính: Vùng th hi n mô hình trên c

s h l i, menu Bar, Thanh công c , nút l nh, h t a đ , ô đ n v

- S d ng l nh phóng to, thu nh , b t dính, chia l i m t đ l i và b m chu t vào các

đi m góc đã đ c đánh d u c a đ ng biên đa giác, rê th các đi m góc đ hi u ch nh kích th c biên ngoài cho phù h p v i kích th c chi ti t đã cho

- B m nút , dùng chu t v đ ng biên bên trong c a h p

- B m nút , sau đó b m chu t vào đa giác đ vào ch đ s a l i hình cho đúng kích

th c chi ti t c a biên trong

- S d ng l nh phóng to, thu nh , b t dính, chia l i m t đ l i và b m chu t vào các

đi m góc đã đ c đánh d u c a đ ng biên đa giác bên trong, rê th các đi m góc đ

hi u ch nh kích th c biên ngoài cho phù h p v i kích th c chi ti t đã cho

( ng biên ngoài khi ch a hi u ch nh )

( ng biên trong khi ch a hi u ch nh)

( ng biên trong đã hi u ch nh và gán đ c tính OPENING)

- Sau khi hi u ch nh xong đ ng biên trong ( đa giác 2), b m nút l nh ch n đa giác

2, b m nút ph i hi n h p tho i shape properties, b m ch n ô material là OPENING

t o l cho ti t di n h p

- B m nút l nh hi n h p tho i properties th hi n các đ c tr ng hình h c m t c t trong h to đ riêng (2-3)

- B m nút done k t thúc v m t c t h p t i g i (MCGOI)

- B m nút ti p nút OK đ thoát h p tho i SD section data k t thúc đ nh ngh a m t c t

ngang t i g i

- Trong h p tho i Frame properties, b m ch n nhãn MCGOI, b m nút Add Copy of

properties, hi n l i h p tho i SD section data

- Gõ tên MCGIUA vào ô section name

- B m nút Section Designer kh i đ ng ch ng trình thi t k m t c t CSISD

- Vào l i l nh Options menu > Preference thi t l p l i các thông s v l i nh c

- S d ng nút l nh reshaper và k thu t b m các đi m góc và kéo th đ ch nh đa giác trong và ngoài c a m t c t h p MCGOI thành MCGIUA Ví d này ta ch c n thay đ i chi u cao toàn b m t c t t 4m còn 2.5m

- Sau khi ch nh s a xong b m nút Done, b m OK hai l n đ thoát các h p tho i đ nh

ngh a m t c t h p

8.2- nh ngh a m t c t có đ c ng thay đ i theo chi u dài tr c thanh( M t c t không

ph i d ng l ng tr )

V i m c đích phân tích s b ví d này, ta t o m t c t không ph i d ng l ng tr đ gán cho các đo n d m có đ c ng thay đ i theo chi u dài Ta t o hai m t c t d ng tên GIUA_GOI

và m t c t tên GOI_GIUA đ gán cho các ph n t có đ c ng thay đ i sau này

- Vào l nh Define menu > Frame Sections

- B m nút Add New Property, ch n nhãn Other, B m ti p nút Nonprismatic hi n h p

tho i Nonprismatic Section Definition

- Gõ tên m t c t GIUA_GOI , ch n m t c t đ u (start section), m t c t cu i (end

section) và các thông s khác nh h p tho i sau

- B m OK thoat h p tho i Nonprismatic Section Definition

- B m nút Add copy of Property

- Ch n các thông s trong h p tho i Nonprismatic Section Definition nh sau

- B m nút OK 3 l n thoát các h p tho i

- Vào l nh Define menu > Load Cases hi n h p tho i

- B m Load name DC1 , nh p ô Self Weight Multipiler (h s t i b n thân) 1 b m nút

Add New Load đ đ nh ngh a tr ng h p t i b n thân cho máy t tính theo dung tr ng và kích th c các ph n t đã khai báo

- B m Load name DC2 , nh p ô Self Weight Multipiler (h s t i b n thân) 0 b m nút

Add New Load đ đ nh ngh a tr ng h p t i t nh giai đo n 2 , không k t i tr ng b n thân

d m vào tr ng h p t i này

11 nh ngh a các tr ng h p t i tr ng di đ ng:

đ nh ngh a m t tr ng h p t i tr ng di đ ng và khai thác các đ ng nh h ng trong SAP2000 V11 ph i đ nh ngh a đ y đ các b c sau: nh ngh a làn xe (lane), đ nh ngh a

xe (Vehicle), đ nh ngh a l p xe (Vehicle class), và xác đ nh các đáp ng phân tích c u

c n thi t (Bridge Response)

a- nh ngh a làn xe: B m l nh Define menu > Bridge Loads > Lanes

đ nh các d li u cho làn xe

Xác đ nh làn xe có hai cách:

Cách 1: Khai báo vào ô Frame l n l t tên các ph n t mà lane d a vào, đ l ch tâm

t ng ng (Centerline offset), b r ng làn (lane width)

Cách 2: Ch n các ph n t Frame r i gán vào làn đã khai báo

SAP2000 cho phép khai báo r t nhi u đoàn xe tiêu chu n nh HS20, HL93, và các đoàn

xe t ng quát Mô hình đoàn xe t ng quát có th đ c ng d ng đ mô ph ng h u h t các đoàn xe tiêu chu n trong các qui trình thi t k c u c a nhi u n c k c đoàn xe H13,H18,H30 c a tiêu chu n Vi t Nam c 22TCN 18-79 Tiêu chu n 22TCN 272-05 dùng đoàn xe HL93 phù h p v i đoàn xe tiêu chu n trong SAP2000

- B m nút Add Vihicle , hi n h p tho i

Ch n lo i xe HL-93M ( T i tr ng làn và xe hai tr c), b m OK

- B m l i nút Add Vihicle , hi n h p tho i

B m nút OK thoát l nh đ nh ngh a xe

c- nh ngh a l p xe:

L p xe là t h p c a nhi u đoàn xe Tuy nhiên đ đ n gi n m i đoàn xe ta gán cho m t

l p xe

Vào l nh Define menu > Bridge Loads > Vehicle Classes, hi n h p tho i

B m nút Add New Class , xác đ nh các thông s nh h p tho i sau, b m OK

B m nút Add New Class , xác đ nh các thông s nh h p tho i sau, b m OK

d- Ch n các đáp ng c n phân tích cho tr ng h p t i di d ng

B m l nh Bridge menu > Bridge Responses, hi n h p tho i

B m OK s hi n th s đ t i tr ng DC2

13 nh ngh a các tr ng h p t i phân tích

Vào l nh Define menu > Analysis Cases

B m nút Add New Case xác đ nh các tham s cho tr ng h p DC1 nh h p tho i sau

B m nút Add New Case xác đ nh các tham s cho tr ng h p DC2 nh h p tho i sau

B m OK thoát

B m nút Add New Case , hi n h p tho i Ch n nhãn Moving Load đ đ nh ngh a

tr ng h p t i di đ ng

Xác đ nh các tham s cho tr ng t i di đ ng HL93M nh h p tho i sau:

T ng t đ nh ngh a các thông s cho tr ng h p t i di đ ng HL93K nh h p tho i sau:

14 nh ngh a các t h p t i tr ng:

Vào l nh Define menu > Combinations , hi n h p tho i

DL=DC1+DC2 nh sau

B m OK, thoát h p tho i

B m nút Add Neww Combo , hi n h p tho i, xác đ nh các d li u cho t h p HL93= Bao (HL93K,HL93M) nh sau

B m nút Add Default Design Combos, đ xác đ nh các t h p m c đ nh cho bài toán thi t k

B m OK hai l n thoát các h p tho i

15 Ch y ch ng trình phân tích n i l c

- L a ch n tr c khi phân tích : Ch c n ng này đ l a ch n s b c t do cho bài toán, các tùy ch n xu t k t qu khác

B m l nh Analyze menu > Set Analysis Options, ch n các thông s nh h p tho i sau

- B m l nh Analyze menu > Run Analysis , hi n h p tho i

- B m nút Run Now máy b t đ u phân tích và hi n c a s phân tích

C a s phân tích hi n các thông tin phân tích, thông tin l i, n u cu i cùng hi n dòng

ANLYSIS COMPLETE thì ch ng t phân tích đã hoàn thành

B m OK, đóng c a s s hi n th s đ bi n d ng trên màn hình

- Hi n bi u đ N i l c: Display menu > Show Forces/Stress > Frames/Cables

( ví d hi n bi u đ bao momen do t i di đ ng )

- Hi n bi u đ ph n l c g i : Display menu > Show Forces/Stresses > Joints

- In bi u đ đang hi n : File menu > Print Graphics

- In bi u đ ra file nh : File menu > Capture Enhanced Metafile

Xác đ nh v trí m t c t v đ ng nh h ng theo tên ph n t (frame label) và kho ng cách

t ng đ i đ n đ u ph n t (0: m t c t đ u ph n t , 1: m t c t cu i, 0.5: m t c t gi a

ph n t ) Ch n Moment M33 v đah mômen u n d m ph ng; ch n Shear 2-2 v đah l c

c t trong m t ph ng u n c a d m

Chú ý : SAP2000 m c đ nh v đ ng nh h ng theo ki u tung đ d ng n m trên tr c

2 ph n t Frame, tung đ âm n m d i (ng c v i qui c c h c k t c u ) Tuy nhiên

tung đ d ng bi u đ momen v bên th ch u kéo (cùng qui c c h c k t c u)

table, hi n b ng tung đ đ ng nh h ng:

B m nút Copy Entire Table , M Execl dán b ng tung đ đah vào Excel sau đó dùng

Excel x lý đah nh tính các thông s đah và x p t i th công n u mu n

17 K t xu t k t qu ra các đ nh d ng khác:

- a k t qu ra file c s d li u c a Access: File menu > Export > SAP2000 MS

Access Database mdb File

- a k t qu ra file c s d li u c a Excel: File menu > Export > SAP2000 MS Excel

Spreadsheet xls File

- a k t qu ra file B n v AutoCAD: File menu > Export > AutoCAD dxf/.dwg File

-

Ghi chú cho ví d 01:

- Ví d trên nh m mô t các b c c b n cho nh ng b n m i làm quen v i SAP2000 đ phân tích

n i l c cho d m h p liên t c giai đo n khai thác Có th ng d ng đ tính toán n i l c khi thi t k

s b đ án c u d m liên t c

- Có th ng d ng các l nh trên đ phân tích n i l c các giai đo n thi công d dàng

- Có th ng d ng trình SD section đ v và tính toán các đ c trung hình h c c a m t m t c t đa

v t li u d ng b t k (qui đ i v m t v t li u c s )

- Có th ng d ng đ tính toán đ ng nh h ng d m liên t c khi tính b n m t c u d m I, T theo

mô hình d m liên t c trên các g i c ng

- Ví d này ch a khai thác tính n ng r t m nh c a SAP2000 v11 là Bridge Wizard , cho phép mô

ph ng t đ ng các đ i t ng c a nhi u d ng c u

- V i SAP2000 v12 mô ph ng s đ c u d m h p bê tông d ng l c b ng Bridge Wizard r t đ n

gi n và nhanh chóng