Huong dan co ban ve SAP 2000

- SAP2000 là bước đột phá của họ phần mềm SAP và chương trình lúc này chạy hoàn toàn trong môi trường Windows.Toàn bộ các quá trình xây dựng mô hình kết cấu Pre Processing, quá trình thự

MÔN HỌC

PHƯƠNG PHÁP THỰC HÀNH

TÍNH TOÁN KẾT CẤU

PHẦN MỀM SAP2000

CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN

KẾT CẤU THÔNG DỤNG

HIỆN NAY PHẦN MỀM SAP2000

PHẦN MỀM ETABS

PHẦN MỀM STADD

PHẦN MỀM MICRO FEAP

SAP2000 7.14 Nonlinear

ETABS Nonlinear 7.10

STAAD.Pro 2003

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH PHẦN MỀM SAP2000

- Bộ phần mềm SAP được xây dựng theo phương pháp tính toán phần tử hữu hạn (Finite Element Method – FEM)

- Phiên bản đầu tiên được mang tên SAP (Structural Analysis

Program) vào năm 1970 Các phiên bản sau lần lượt xuất hiện như SAP3, SAP-IV, SAP80, SAP86, SAP90 do công ty

COMPUTER and STRUCTURE INC (CSI) xây dựng sử dụng

trong môi trường Dos.

- SAP2000 là bước đột phá của họ phần mềm SAP và chương trình lúc này chạy hoàn toàn trong môi trường Windows.Toàn bộ các quá trình xây dựng mô hình kết cấu (Pre Processing), quá trình thực hiện các phân tích (Processing) và biểu diễn kết quả (Post Processing) đều được thực hiện trên giao diện đồ họa trực quan (Visual Graphic) Ngoài ra SAP2000 còn cung cấp một thư viện mẫu (Template) cho phép cung cấp một số dạng kết cấu thông dụng nhất hỗ trợ cho người sử dụng dễ dàng và nhanh chóng thực hiện các bài toán kết cấu.

- Phiện bản SAP2000 mới nhất hiện nay là SAP2000 version

8.2.6 Phiên bản giảng dạy là SAP2000 version 7.1.4.

NHÓM PHẦN MỀM SỬ DỤNG VỚI

SAP2000

TRÌNH TỰ GIẢI MỘT BÀI TOÁN KẾT CẤU BẰNG PHẦN MỀM PHẦN TỬ HỮU HẠN

- Chuyển từ sơ đồ kết cấu sang sơ đồ tính.

- Xác định yêu cầu tính toán, các kết quả cần tìm.

- Xác dịnh dạng hình học của kết cấu.

- Xác định tải trọng …

- Rời rạc hóa kết cấu, chọn loại phần tử mẫu thích hợp.

- Đánh số điểm nút, phần tử.

- Nhập dữ liệu nút, phần tử, tải trọng …

- Thực hiện giải bài toán.

- Kiểm tra độ chính xác của kết quả.

- Hiệu chỉnh dữ liệu ban đầu nếu cần thiết.

- Biểu diễn kết quả bằng hình vẽ.

- Xử lý các kết quả nếu cần, sử dụng kết quả để thiết kế.

KHẢ NĂNG CỦA PHẦN MỀM SAP2000

 Các khả năng giao tiếp :

- Dễ dàng sử dụng, giao tiếp đồ họa trực tiếp trên các cửa sổ

màn hình và được hỗ trợ các công cụ mạnh tương tự CAD để xây dựng mô hình kết cấu.

- Hỗ trợ các tiêu chuẩn thiết kế của Mỹ (ACI 318-99, AISC-ASD 89), Anh (BS8110-89, BS5950 2000), Châu Âu (EUROCODE 2-

khung không gian (Space Frame), bài toán mái che (Barrel), bài toán dàn chữ nhật (Vertical Truss), bài toán dàn không gian trụ điện (Space Truss), bài toán sàn nấm (Floor) …

 Các khả năng tính toán :

- Các phần tử mẫu của SAP2000 gồm có : loại phần tử thanh

(Frame), loại phần tử tấm vỏ (Shell), loại phần tử khối (Solid), phần tử phi tuyến (NLlink) …

- Bài toán áp dụng đối với vật liệu tuyến tính đẳng hướng (Linear) hoặc phi tuyến trực hướng (NonLinear).

- Có thể sử dụng rất nhiệu loại liên kết : liên kết cứng, liên kết đàn hồi, liên kết cục bộ.

- Nhiều hệ toạ độ : có thể dùng nhiều hệ tọa độ để xây dựng mô hình hóa từng phần của kết cấu.

- Nhiều cách thức ràng buộc các phần khác nhau của kết cấu.

- Các loại tải trọng bao gồm : tải trọng tập trung tại nút (Joint

Static Loads), tải trọng phần tử (Frame Static Loads) dạng chữ nhật phân bố đều hoặc phân bố dạng tam giác hình thang, các dạng tải trọng di động, tải trọng điều hòa, phổ gia tốc nền …

- Có thể sử dụng nhiều cách tổ hợp tải trọng khác nhau (Load Combinations)

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA SAP2000

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN

Điểm nút ( Joint )

-Số thứ tự

-Tọa độ (X,Y,Z)

Phần tử thanh ( Frame ) -Số thứ tự

-Hai điểm

Phần tử tấm vỏ ( Shell ) -Số thứ tự

-Ba điểm, Bốn điểm

Thư viện mẫu ( Template ) Dựng hình từ lưới ( Grid line )

GIAO DIỆN & CÁC NÚT CÔNG

CỤ CỦA PHẦN MỀM

SAP2000

Menu chính Thanh công cụ chuẩn

Thanh công cụ hỗ trợ

Hộp lựa chọn đơn vị

CÁC NÚT CÔNG CỤ CƠ BẢN

“New Model“ Mở File mới

“Open *.SDB file“ Mở file số liệu cũ của

Sap2000

“Refresh Windows” Ghi nhận trạng thái mới của màn

hình

“Lock/ Unlock Model” Giữ hoặc không giữ lại kết quả tính toán

“Run Analysis” Chạy chương

“Zoom Out” Thu

“Show 2d-xy View” Nhìn mặt phẳng xy

“Show 2d-xz View” Nhìn mặt phẳng

CÁC NÚT CÔNG CỤ HỖ TRỢ

“Pointer Tool ” Thoát ra khỏi chế độ vẽ

“Select All “ Chọn tất cả

“Restore Previous Chọn lại các yếu tố đã chọn ở bước Selection” trước gần nhất

“Clear Selection” Huỷ bỏ các yếu tôù lựa chọn

“Set Intersecting Vào chế độ chọn cắt qua

đường

Line Select Mode” rê chuột

“Reshape Element” Chỉnh, sửa lại hình dáng phần

tử

“Add Special Joint” Vẽ nút

“Draw Frame Element “ Vẽ phần tử thanh

“Draw Shell Element” Vẽ phần tử tấm - vỏ

“Quick Draw Frame Vẽ thanh bằng điểm trong

khoảng

Element” mắt lưới toạ độ

“Quick Draw Shell Vẽ tấm bằng điểm trong

khoảng

Element“ mắt lưới toạ độ

“Assign Joint Restraints” Gán gối

“Quick Draw Frame Vẽ thanh bằng điểm trong

khoảng

Element” mắt lưới toạ độ

“Display Element Xem biểu đồ nội lực, ứng

contours for Shells” phần tử tấm vỏ “Set Output Table Mode” Tạo bảng kết quả

“Draw Quadrilateral Vẽ phần tử tấm qua bốn điểm

“Snap to Perpendicular” Chế độ bắt điểm vuông góc

“Snap to Lines Chế độ bắt điểm theo đường và cạnh and Edges”

MỘT SỐ QUY ƯỚC CHUNG KHI SỬ DỤNG PHẦN MỀM

SAP2000

NỘI LỰC & HỆ TRỤC TỌA ĐỘ ĐỊA PHƯƠNG PHẦN TỬ THANH

HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ CỦA PHẦN TỬ

HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ CỦA PHẦN TỬ

TẤM VỎ (SHELL)

NỘI LỰC PHẦN TỬ TẤM VỎ

( SHELL )

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG TRÊN

PHẦN TỬ THANH

KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA TIẾT DIỆN MẪU PHẦN TỬ THANH

CÁC MÔ HÌNH KẾT CẤU

CÁC MENU CHÍNH CỦA

PHẦN MỀM

SAP2000

 Menu File

1 Click → New Model xuất hiện hộp hội thoại có 2 trang Hệ toạ độ Đêcac Hệ toạ độ trụ

Có thể thêm hệ toạ độ mới cho hệ kết cấu :

Nhập hoặc đồng ý với

tên mặc định của

hệ toạ độ mới

2 Click → New Model from Template xuất hiện hộp sơ đồ mẫu

 Click → vào sơ đồ thích hợp sẽ xuất hiện hộp hội thoại hình dưới

 Beam → Dầm liên tục

 Portal Frame → Khung phẳng

 Braced Frame → Khung phẳng có giằng

 Shear Wall → Vách cứng

 Cylinder → Bể hình trụ

 Eccentric Frame → Khung phẳng có giằng

 Space Frame → Khung không gian

 Perimeter Frame → Hệ cột sàn không gian

 Barrel → Vỏ hình trụ

 Dome → Chỏm cầu

 Sloped Truss → Dàn

 Vertical Truss → Dàn đứng

 Space Truss → Hệ trụ điện không gian

 Floor → Hệ sàn nấm

 Bridge → Heä caàu

3 Click → Print Setup Chế độ in

 Click → Setup sẽ

xuất hiện hộp hội

thoại đặt lề, cỡ giấy,

chiều in

4 Click → Print Input Tables Chế độ in dữ liệu nhập

5 Click → Print Ouput Tables

Chế độ in kết quả tính toán

6 Click → Print Design Tables Chế độ in kết quả thiết kế

 Menu Edit

 Click → Chọn đối tượng cần

Edit\Paste (dán đối tượng)

sẽ xuất hiện hộp hội thoại

như hình bên

1 Cắt bỏ, sao chép, dán đối tượng

 Nhập toạ độ ∆ X, ∆ Y, ∆ Z nơi cần dán vào các ô Denta X, Denta Y, Denta Z

2 Xoá đối tượng

 Click → Chọn đối tượng cần xoá

 Nhấn phím Delete

3 Thêm vào hệ kết cấu một mẫu mới

thoại tương tự như File\New Model from Template

xuất hiện hộp thoại

như hình bên

dán cấu kiện mới ở mục Translations,

tham số quay nghiêng so với hệ trục toạ

độ tổng thể (Rotations in Degrees)

4 Click → Merge Joints Trộn các nút lân cận vào một khi vẽ không chính xác

 Click → “Bằng cửa sổ” chọn các đối tượng nút

 Click → Edit\ Merge Joints xuất hiện hộp thoại

 Nhập khoảng cách các nút lân cận cần trộn vào một

 Click → OK

5 Click → Move Di chuyển đối tượng

 Click → “Bằng cửa sổ” chọn các đối tượng nút

 Click → Chọn các đối tượng cần di chuyển

 Nhấp phím Ctrl + M hoặc Click → Edit\Move xuất hiện hộp thoại

 Nhập khoảng cách tương đối theo X,Y,Z cần di chuyển tới

 Click → OK

6 Click → Replicate Sao chép dãy đối tượng

Khác với lệnh Copy - Paste là lệnh Replicate sao chép được tất cả các đặc tính của đối tượng , còn lệnh Copy – Paste chỉ sao chép được nút và hình dáng phần tử

 Click → Chọn các đối tượng cần sao chép

 Click → Edit\Replicate xuất hiện hộp hội thoại

chép theo tuyến tính

đường thẳng

theo hướng X,Y, Z mà ta muốn

sao chép tới

sao chép (Number)

 Chọn trang Radial để sao chép theo tuyến tính đường tròn

 Click → trục cần lấy làm tâm quay

 Click → trị số góc tương đối cần chép tới

 Nhập số lượng cần sao chép (Number)

 Click → OK

 Chọn trang Mirror để sao chép đối xứng

 Click → mặt phẳng cần lấy làm mặt tâm đối

7 Click → Divide Frames Chia nhỏ phần tử thanh

 Click → Các thanh cần chia

 Click → Edit\Divide Frame xuất hiện hộp hội thoại

 Click → Chọn mục Divide into

 Gõ số đoạn chia vào ô Divide into

 Gõ tỷ số đoạn sau/đoạn

trước (Last/First ratio)

 Click → OK

 Nếu chia thanh theo giao

điểm nút thì Click → Break at

intersections with selected

Frame and Joints ở hình bên

8 Click → Mesh Shells Chia nhỏ phần tử tấm vỏ

a Chia đều

b Chia theo điểm nút chọn

ở cạnh

và tấm cần chia

selected Joints on edges

c Chia tấm theo đường lưới

 Click → Chọn tấm cần chia

 Click → Edit\Mesh Shells

 Click → Chọn Mesh of intersection with grids

9 Click → Join Frames Nối liền phần tử thanh

 Click → Chọn các thanh kề và thẳng nhau

 Click → Edit\Join Frames

10 Click → Disconnect Tách rời phần tử tại một nút thành nút kép

 Click → Chọn nút cần tách rời

 Click → Edit\Disconnect

 Việc tách thành nút kép sẽ có tác dụng trong việc giải

phóng liên kiết cho các phần tử kề nhau nhưng khác nhau về điều kiện liên kết (Chẳng hạn tấm đan đặt lên cửa nắp)

11 Click → Connect Nối lại nút kép thành một nút

 Click → Chọn nút cần nối

 Click → Edit\Connect

12 Click → Show Duplicates Các nút kép sẽ đổi màu

13 Click → Change Labels Thay đổi số hiệu

 Click → Ô First và ô Second

lại theo ý muốn

 Click → OK

 Click → Chọn các đối tượng tử cần thay đổi số hiệu

 Click → Edit\Change Labels Đánh dấu vào các ô như hình bên

- Tên nút đầu là 1 cách 1

- Tên phần tử bắt đầu 1 cách 1

- Trước tiên theo phương X

- Sau đó theo phương Z

 Menu View

1 Click → Set 3D View Chọn hướng nhìn không gian

 Click → View\Set 3D View

xuất hiện hộp hội thoại

 Click → Nút lên xuống trong

mục hướng và góc nhìn (View

Direction Angle) để chọn ra

góc nhìn thích hợp

 Click → chọn hướng nhìn xy,

xz hoặc yz (khác với các nút

xy, xz, yz trên thanh công cụ

chuẩn ở chỗ là hình ảnh được

thể hiện không gian)

 Click → OK

2 Click → Set 2D View Chọn mặt phẳng nhìn 2D

 Click → View\Set 2D View

 Click → Chọn mặt phẳng

nhìn ở Y-Z plane, X-Z

plane hoặc X-Y plane

 Nhập toạ độ vào ô tương

ứng bên phải hoặc Click →

vào đường lưới chọn ở

cửa sổ bên trên

 Click → OK

3 Click → Set Limits Chọn giới hạn nhìn

 Click → View\Set Limits xuất hiện hộp hội thoại

 Click → Chọn mặt phẳng nhìn ở mục Choose Plane

 Nhập toạ độ giới hạn

Max, Min theo các

hướng X, Y, Z hoặc

Click → Chọn khung

nhìn trong cửa sổ bên

trên

 Huỷ bỏ giới hạn này

Click → Đánh dấu vào

Ignore Limit Setings

3 Click → Set Limits Chọn giới hạn nhìn

Vào hộp lựa chọn thể hiện kết cấu xuất hiện hộp hội thoại

 Click → Đánh dấu vào Labels – Cho hiện số hiệu

phần tử (địa phương)

nội lực

 Click → Đánh dấu vào End Offsets – Cho hiện độ lệch đầu thanh so với tim nút

lực

“Shrink Element” Tách rời phần tử khỏi nút –

Cho hiện phần tử ở dạng thu nhỏ rời khỏi nút

không gian các phần tử

hoặc hiển thị tiết diện thật của phần tử thanh

phần tử

5 Phóng to sơ đồ kết cấu ở cửa sổ chọn

 Click → View\Rubber Band Zoom hoặc Click →

"Zoom"

6 Nhìn kết cấu cân đối giữa màn hình

 Click → View\Restore Full View hoặc Click →

7 Khôi phục lại hình ảnh ở bước trước

 Click → View\Previous View hoặc Click → “Restore Previous View”

8 Phóng to sơ đồ kết cấu

 Click → View\Zoom in One Step hoặc Click →

9 Thu nhỏ sơ đồ kết cấu

 Click → View\Zoom Out One Step hoặc Click →

10 Di chuyển sơ đồ kết cấu

11 Cho Ẩn/Hiện đường lưới

12 Cho Ẩn/Hiện hệ trục toạ độ

13 Cho hiện các đối tượng chọn

nhấn phím Ctrl+H

14 Cho hiện tất cả các đối tượng

15 Lưu kiểu nhìn sơ đồ kết cấu

 Click → View\Set 3D View hoặc View\Set 2D View

 Điều chỉnh góc nhìn thích hợp

 Click → View\Save named View xuất hiện hộp hội thoại

 Nhập tên kiểu nhìn

 Click → Add New View

Name

 Click → OK

16 Xem sơ đồ kết cấu theo tên đã đặt

17 Ghi nhận trạng thái mới của màn hình

 Click → View\Refresh Windows hoặc Click → hoặc nhấn phím Ctrl+W

18 Nhìn kết cấu cân đối giữa của sổ màn hình

 Click → View\Show named

View Xuất hiện hộp

thoại (hình bên)

 Click → Chọn tên kiểu nhìn

 Click → OK

 Menu Define

1 Định nghĩa vật liệu

 Click → Material Xuất hiện hộp thoại (Hình dưới)

có sẵn

định nghĩa (Beton –CONC,

Thép – STEEL, Vật liệu

b Định nghĩa vật liệu mới

Beâ toâng (Concrete)

Thép (Steel)

 Hộp hội thoại OTHER tương tự như nửa trái hình trên

2 Ñònh nghóa tieát dieän thanh

 Click → Define\Frame Sections

a Tiết cột chữ nhật (ví dụ 200x300)

 Click → Add/Rectangular xuất hiện hộp thoại

- Đặt tên tiết diện ở ô

Chú ý : Nếu cần thiết kế nhập số thanh cốt thép theo các cạnh và chiều dày lớp bảo vệ cốt thép trong cột thì tiến hành như

sau :

sẽ xuất hiện hộp thoại :

b Tiết diện cột bê tông tròn (ví dụ Þ500)

 Click → Add/Circle xuất hiện hộp hội thoại :

- Đặt tên tiết diện ở

ô Section Name :

c Tiết diện dầm bê tông chữ T

d Tiết diện ống thép tròn

e Tiết diện ống thép chữ nhật

f Tiết diện thay đổi

h Định nghĩa tiết diện lấy từ thư viện

Giả sử ta chọn tiết diện thép góc kép đôi đặt cách nhau10 mm

 Click → Define\Frame Selections

 Click → Chọn trong ô Import/ (*) và Click → Import\Import Double Angle

xung quanh tiết diện định chọn

Gom các tiết diện đã chọn về nhóm

chọn

Chú ý : Sap2000 trang bị 3 file chứa tiết diện các loại thép hình :

 Aisc.pro (đơn vị inches)

 Cisc.pro (đơn vị mm)

 Sections.pro (đơn vị inches)

Đơn vị trong file Cisc.pro là quen thuộc với chúng ta hơn

 Ký hiệu tiết diện :

3 Định nghĩa tiết diện tấm vỏ Shell

hình dưới :

mới

Nút Modify/Show Section

xuất hiện hộp hội thoại

hình trên

mặc định SSEC1 (ví dụ nhập tên : SAN)

 Nhập chiều dày vào mục

Membrane (nếu tấm là màng

mỏng – không chịu uốn) hoặc

mục Bending (nếu là tấm chịu

uốn)

mục Type : Shell – Vỏ vừa

chịu nén vừa chịu uốn,

Membane – Màng mỏng chịu

nén hoặc chọn Plate – Bản

chịu uốn

Chú ý : Nếu quên không định nghĩa tấm thì chương trình lấy mặc định là tấm Shell có chiều dày 1 đơn vị (chẳng hạn, dày 1 m)

4 Định nghĩa phần tử phi tuyến NLLink Properties

 Phần tử phi tuyến Nonlinear NNlink có thể có dạng :

a Viscoelastic damping (cản đàn nhớt)

b Gap (chỉ chịu nén) và Hook (chỉ chịu kéo)

c Uniaxial plasticity (dẻo một trục)

d Biaxial-plasticity base isolator

e Friction-pendulum base isolator

 Click → Define\NLLink Properties xuất hiện hộp thoại

 Click → Add New Property

 xuất hiện hộp hội thoại dưới :

Khả năng chịu lực trong mặt phẳng dọc trục

 Click → Modify/Show for U1 xuất hiện hộp hội thoại :

Khả năng chịu lực ngoài mặt phẳng

Đánh dấu vào hướng U1