Chuong 1+2+3 nghiem thu_sua_

Hệ thống thanh công cụ hỗ trợ: Hệ thống thanh công cụ giúp người sử dụng gọi các lệnh bằng cách Click vào biểutượng trên thanh công cụ ngoài màn hình thay vì Click vào menu.. Click Defin

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, việc tính toán kết cấu công trình bằng phương pháp thủ

công (tính tay), là khó đáp ứng được yêu cầu học tập cũng như công việc Tài liệu “Sap

2000 V10.01” phần nào giúp sinh viên tính toán kết cấu công trình một cách nhanh chóng,

Tác giả xin chân thành cám ơn các Giáo sư, các nhà khoa học đã viết các tài liệu vềSap 2000 và Kết cấu Bê tông cốt thép; Đặc biệt cảm ơn Ths Phạm Minh Kính; Ths ThạchSôm Sô Hoách; Ths Nguyễn Ngọc Thanh - Khoa Xây dựng - Trường Đại học Xây DựngMiền Tây; Thầy Nguyễn Hữu Anh Tuấn - Khoa Xây dựng - Trường Đại học Kiến trúcThành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tác giả trong quá trình biên soạn tài liệu này

Chúc quí độc giả và các bạn sinh viên tự tin, sáng tạo và thành công trong công việc cũngnhư học tập

TÁC GIẢ Lâm Văn Ánh

CHƯƠNG 1:

LÀM QUEN VỚI SAP 2000.

1 KHỞI ĐỘNG CHƯƠNG TRÌNH SAP 2000

Khởi động chương trình Sap 2000 giống như khởi động các chương trình khác

Cách 1: Click đúp (nhấp hai lần) phím trái chuột vào biểu tượng trên màn hình

Cách 2: Click vào Start\Programs\SAP2000 10 Demo\SAP2000

2 CỬA SỔ CHÍNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH SAP 2000

Hệ thống menu: Khi người sử dụng Click vào các menu, bên trong chúng có chứa các lệnh

của chương trình Các lệnh này cũng có tác dụng tương tự như các biểu tượng trên thanhcông cụ ngoài màn hình

Hệ thống thanh công cụ hỗ trợ:

Hệ thống thanh công cụ giúp người sử dụng gọi các lệnh bằng cách Click vào biểutượng trên thanh công cụ ngoài màn hình (thay vì Click vào menu) Người sử dụng có thể

Hệ thốngmenu

Hệ thanhcông cụ

Hệ thốngđơn vị

lấy các thanh công cụ hỗ trợ ra ngoài màn hình bằng cách: Nhấp phải chuột vào bất kỳthanh công cụ hỗ trợ nào đã có ngoài màn hình, khi đó xuất hiện danh sách tên các thanhcông cụ hỗ trợ Người sử dụng chỉ việc Click chọn vào tên thanh công cụ nào cần hiển thịngoài màn hình Để tắt thanh công cụ người sử dụng cũng thực hiện tương tự rồi Click bỏchọn Hoặc Click vào dấu X (Close) nằm góc phải phía trên cùng của thanh công cụ hỗ trợ.

3 ĐÓNG CHƯƠNG TRÌNH SAP 2000

Cách 1: Click vào menu File/Exit

Cách 2: Click vào nằm ở góc trên cùng phía bên phải màn hình

4 LƯU VÀ MỞ FILE DỮ LIỆU

 Lưu file

Khi khởi động SAP2000 chương trình sẽ tạo ra một file có tên là Untitled Để đề phòng cúpđiện hoặc sự cố ngoài ý muốn xảy ra, sau một vài thao tác người sử dụng nên lưu dữ liệuthành file

Thao tác thực hiện:

Cách 1: Từ menu click chọn File/Save hoặc File/Save as

Cách 2: Click chọn biểu tượng trên thanh công cụ Hộp thoại Save Model File As

 Mở file

Thao tác thực hiện:

Cách 1: Từ menu click chọn File/Open

Cách 2:

- Click chọn biểu tượng trên thanh công cụ

Hộp thoại Open Model File xuất hiện

- Chọn tên file cần mở (VI DU MO DAU)

- Click chọn Open.

5 BẢNG CHỨC NĂNG CÁC BIỂU TƯỢNG

5.1 Thanh công cụ Main

4. Undo Hủy bỏ thao tác vừa làm

10. Restore Previous Zoom Quay trở về màn hình trước

21. Object Shrink Toggle Hiển thị các phần tử tách rời

Toggle Hiển thị đặc tính phần tử

5.2 Thanh công cụ Edit

tượng

Tên tiếng anh Tên tiếng Việt

4. Delete Xóa nhóm đối tượng

Points/Lines/Areas Di chuyển đối tượng

5.3 Thanh công cụ Select

Selection

Khôi phục đối tượng chọn trướcđó

5.4 Thanh công cụ Frame and Line Assigns

5.5 Thanh công cụ Display

5.6 Thanh công cụ Draw

tượng

Tên tiếng anh Tên tiếng Việt

CHƯƠNG 2:

TÓM TẮT LÝ THUYẾT PHẦN TỬ FRAME

1 Hệ tọa độ địa phương (Local axit) của phần tử Frame.

- Trục 1: Theo trục dọc của phần tử, chiều dương hướng từ nút i (nút đầu) đến nút j (nútcuối)

- Trục 1 và 2 hợp thành mặt phẳng 1 -2 thẳng đứng song song với trục Z

- Trục 2: hướng về chiều dương của trục Z, (trừ khi phần tử thẳng đứng thì trục 2 song song

Plane 1-3

z

YPlane X-YX

Joint i

Joint J

2 Cách nhập các kích thước tiết diện của dầm, cột trong thực tế.

2 3

M2: Mo men uốn quanh trục 2 (My);

M3 : mo men uốn quanh trục 3 (Mx)

CHƯƠNG 3:

TÍNH DẦM CHỊU UỐN BÀI TẬP 1.

Để làm quen với SAP 2000, đồng thời có thể thấy được các bước chính khi giải 1 bài toán

có sự hỗ trợ của Sap, ta giải 1 kết cấu như hình 3.1

- Dùng chuột trái chọn đơn vị tính toán

- Sau khi chọn dòng này, ô đơn vị sẽ có dạng :

B1 Tạo mô hình : Tạo mô hình bằng cách chọn mô hình mẫu trong Sap hoặc tạo các ô lưới

sau đó vẽ các đối tượng bằng các lệnh vẽ

Sau đây chọn cách đơn giản là chọn mô hình có sẵn :

- Click File menuNew Model Hoặc nút Chọn biểu tượng dầm liên tục (hình 3.3)

Nhập các thông số trong hộp thoại như hình 3.4

Hình 3.3

Hình 3.4

Hình 3.5

- Màn hình xuất hiện hình 3.5, có thể tắt cửa sổ 3-D, chỉ để lại cửa số 2-D (mặt phẳng XZ)

- Click để lưu bài toán Trong quá trình làm việc, sau vài thao tác nên click

B2 Định nghĩa vật liệu, tiết diện.

- Định nghĩa vật liệu bê tông B20- Click Define menuMaterials… hoặc nút

 chọn CONC Modify/Show Material …

 hình 3.6 và hình 3.7

- Định nghĩa tiết diện chữ nhật 200x400 bằng vật liệu CONC đã định nghĩa

Vào Define menuFrame Sections … hoặc nút  hình 3.8 và 3.9

B3 Định nghĩa các trường hợp tải trọng.

Click Define menuLoad Cases… hoặc nút  nhập như hình 1.10

Trường hợp TT (tĩnh tải) có hệ số nhân trọng lượng bản thân (Self Weight Multiplier) bằng

1,1 để kể đến trọng lượng bản thân dầm với hệ số độ tin cậy 1,1

Các trường hợp còn lại là hoạt tải nên sẽ có hệ số nhân trọng lượng bản thân bằng 0

Hình 3.10

Có thể xem thông tin và hiệu chỉnh một trường hợp tải nào đó bằng cách chọn trường hợp

đó rồi click Modify Load…, hoặc xóa một trường hợp phân tích (ví dụ DEAD) bằng cách click Delete Load …, hoặc định nghĩa thêm một trường hợp tải Add New Load…, vv… B4 Định nghĩa các tổ hợp phản ứng:

Ở ví dụ này ta chỉ có 1 trường hợp tải, nên phần này sẽ trình bày ở ví dụ sau

B5 Gán tiết diện cho các phần tử dầm:

- Chọn phần tử cần gán bằng cách click

vào phần tử

- Click nút hoặc vào menu Assign

 Frame/Cable/Tendon Frame Sections…

 xuất hiện from Frame Properties

(hình 3.11) chọn tiết diện D20x40

rồi click OK màn hình cho thấy các phần

Click Display menu Show Undefomed Shape

hoặc nút hoặc phím F4 để thôi không hiển

thị tiết diện trên màn hình nữa

Hình 3.12

B6 Gán tải trọng ứng với từng trường hợp tải:

- Chọn phân tích theo bài toán khung phẳng trong mặt phẳng XZ:

- Vào Analyze menu Set Analysis options…

Click biểu tượng XZ Plane (hình 3.15)

- Click Analyze menu  Run Analysis hoặc nhấn

F5Chạy chương trình

Hình 3.15

Khi phân tích xong thì sẽ có thông báo “ANALYSIS COMPLETE”Click OK đểđóng cửa sổ analysis SAP tự động cho hiển thị biến dạng của kết cấu đồng thời khóa môhình bài toán để phòng ngừa các thay đổi làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích.Muốn thay đổi mô hình thì phải mở khóa, lúc đó kết quả tính toán trước đó sẽ bị xóa.

B8 Xem kết quả phân tích kết cấu.

- Biến dạng: Click Display menu Show Deformed Shape… hoặc click

- Phản lực gối: Click Display menu  Show Forces/Stresses  Joints… hoặc click 

Hình 3.18 Hình 3.19

*/ Đường biến dạng, biểu đồ lực cắt, biểu đồ bao moment uốn, phản lực gối tựa:

Hình 3.20

BÀI TẬP 2: DẦM LIÊN TỤC CHỊU TẢI TRỌNG PHÂN BỐ

Cho một hệ sàn sườn BTCT hai phương l1 x l2 = 4x6m Dùng bê tơng B15 (M200) Tảitrọng tính tốn phân bố trên sàn gồm tĩnh tải gs= 4 kN/m 2 và hoạt tải ps = 2,5 kN/m 2

Khảo sát dầm trục B (hình 3.21), cĩ tiết diện chữ nhật (20x40) cm, 4 nhịp, tạm thời đượctính như một dầm liên tục

6000

g tđ + p tđ

Tải trọng trên 1 nhịp dầm

Hình 3.21 Khảo sát và so sánh hai trường hợp

(I) Giữ nguyên dạng hình thang của tải trọng từ sàn truyền vào dầm

- Xét các trường hợp tải trọng như (hình 3.22), gồm cĩ tĩnh tải trên tồn dầm và một sốtrường hợp xếp hoạt tải bất lợi

Sau đĩ, tổ hợp nội lực để tìm các giá trị nội lực nguy hiểm tại từng tiết diện

Đánh giá sai số của trường hợp thứ hai

TĨNH TẢI

HOẠT TẢI 2

HOẠT TẢI 3 HOẠT TẢI 4 HOẠT TẢI 1

Hình 3.24

B3 Màn hình xuất hiện hình 3.25, có thể tắt cửa sổ 3-D, chỉ chừa lại cửa số 2-D (mặt phẳngXZ)

Hình 3.25

B4 Click để lưu bài toán Trong quá trình làm việc, nên click

2 Định nghĩa vật liệu, tiết diện.

- Định nghĩa vật liệu bê tông B15 Click Define menuMaterials…

hoặc nút Chọn CONC  Modify/Show Material … hình 3.26 và hình 3.27

- Định nghĩa tiết diện chữ nhật 200x400 bằng vật liệu CONC đã định nghĩa ở trên Vào Define menuFrame Sections … hoặc nút  hình 3.28 và 3.29

Hình 3.28 Hình 3.29

3 Định nghĩa các trường hợp tải trọng.

Click Define menuLoad Cases… hoặc nút  nhập như hình 3.30

Trường hợp TT (tĩnh tải) có hệ số nhân trọng lượng bản thân (Self Weight Multiplier) bằng

1.1 để kể đến trọng lượng bản thân dầm với hệ số độ tin cậy 1.1 Các trường hợp còn lại làhoạt tải nên sẽ có hệ số nhân trọng lượng bản thân bằng 0

Hình 3.30

4 Xóa những trường hợp không cần thiết (không tạo ra):

Có thể xem thông tin và hiệu chỉnh một trường hợp tải nào đó bằng cách chọn trường

hợp đó rồi click Modify Load, hoặc xóa một trường hợp tải (ví dụ DEAD) bằng cách click Delete Load, hoặc định nghĩa thêm một trường hợp tải Add New Load…, vv…

Chọn tên trường hợpDEADNhấp chọn Delete Load như hình 3.31

COMB1 là tổng đại số nội lực của trường hợp TT và HT1

COMB2 là tổng đại số nội lực của trường hợp TT và HT2

COMB3 là tổng đại số nội lực của trường hợp TT và HT3

COMB4 là tổng đại số nội lực của trường hợp TT và HT4

COMB5 là tổng đại số nội lực của trường hợp TT và HT5

B3 Tiếp theo, để có các giá trị BAO max, min từ kết quả của các tổ hợp {COMB1,

COMB2, COMB3, COMB4, COMB5} ta định nghĩa tổ hợp BAO như hình 3.33 Xong click OK Xuất hiện hình 3.34, cho biết ta đã định nghĩa xong 5 tổ hợp Click OK.

Hình 3.33 Hình 3.34

6 Gán tiết diện cho các phần tử dầm:

B1 Chọn tất cả các phần tử bằng cách click vào phần tử

B2 Click nút hoặc vào Assign menu  Frame/Cable/Tendon Frame Sections…

xuất hiện from Frame Properties

 chọn tiết diện D20x40 rồi click OK hình 3.35.

Màn hình cho thấy các phần tử dầm được gán

tiết diện như hình 3.36

Click Display menu Show Undefomed Shape

hoặc phím F4 để thôi không hiển thị tiết diện

trên màn hình nữa

Hình 3.35

Hình 3.36

7 Gán tải trọng ứng với từng trường hợp tải:

B1 Gán tĩnh tải (TT) dạng hình thang trên tất cả các nhịp dầm:

Tĩnh tải sau khi được gán vào dầm có

- Vào Assign menu Frame/Cable/Tendon Loads Distributed…

Hoặc click  nhập các thông số như hình 3.39 Xong click OK

B3 Gán trường hợp hoạt tải 2 (HT2) cho nhịp 2 và 4: tương tự mục B2

B4 Gán trường hợp hoạt tải 3 (HT3) cho nhịp 1,2 và 4: tương tự mục B2

B5 Gán trường hợp hoạt tải 4 (HT4) cho nhịp 2 và 3: tương tự mục B2

B6 Gán trường hợp hoạt tải 5 (HT5) cho nhịp 1, 3 và

4: tương tự B2

Năm trường hợp hoạt tải HT1, HT2, HT3, HT4, HT5

sau khi gán cho dầm được thể hiện trên hình 3.40

Hình 3.39

Khi phân tích xong thì sẽ có thông báo “ANALYSIS COMPLETE”  click OK để đóngcửa sổ Analysis SAP tự động cho hiển thị biến dạng của kết cấu đồng thời khóa mô hìnhbài toán để phòng ngừa các thay đổi làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích.

Muốn thay đổi mô hình thì phải mở khóa , lúc đó kết quả tính toán trước đó sẽ bị xóa

9 Xem kết quả phân tích kết cấu.

B1 Biến dạng: Click Display menuShow Deformed Shape… hoặc click

B2 Phản lực gối: Click Display menu Show Forces/Stresses Joints hoặc click

Biến dạng và phản lực do hoạt tải đặt tại nhịp 1 và 3 (HT1)

Biểu đồ bao lực cắt và bao momen uốn II- DẦM CHỊU TẢI TRỌNG PHÂN BỐ ĐỀU DẠNG CHỮ NHẬT.

Sau đây ta làm lại ví dụ trên với trường hợp dầm chịu tải trọng phân bố đều trênchiều dài dạng chữ nhật, thay cho tải trọng chính xác phân bố dạng hình thang Sau đó đánhgiá sai số (Sinh viên tự làm)

Tĩnh tải

BÀI TẬP SỐ 3 : DẦM LIÊN TỤC CHỊU TẢI TRỌNG TẬP TRUNG

Xét một dầm chính được xem là dầm liên tục ba nhịp (L=6.3 m), tiết diện (300x700)mm.Dầm này nằm trong hệ sàn sườn một phương, chịu tải trọng tập trung từ các dầm phụ truyềnvào : G=55,5kN; P=141,12kN; Dùng bêtông B15 (M200) có E=23*103Mpa = 23*106kN/m2; v=0.2 Trong đó tĩnh tải G đã bao gồm cả trọng lượng bản thân sườn dầm được quyđổi thành tải tập trung như hình 3.45

Biểu đồ bao momen và bao lực cắt KHẢO SÁT THÊM

Bạn hãy làm lại ví dụ trên nhưng chia mỗi nhịp dầm thành 3 phần tử, như vậy cả dầm

có 9 phần tử, rồi nhập tải trọng tập trung tại các nút mới tạo ra

Hoàn toàn tương tự ví dụ trước, ta thực hiện các bước: khởi tạo mô hình, định nghĩa vậtliệu, định nghĩa và gán tiết diện, định nghĩa các trường hợp tải trọng, các trường hợp phântích và các tổ hợp phản ứng

Ở bài tập này chỉ có 2 điểm mới:

1 Chia đều mỗi nhịp dầm thành 3 phần tử Frame

* Chọn tất cả

* Vào Edit menu Divide Frames  nhập như hình

3.47 OK  Dầm được chia ra như hình 3.48 Lưu ý là

có các nút mới được tạo thành

2 Gán tải trọng tập trung tại nút với mỗi trường hợp tải

- Chọn nút muốn gán tải, vào Assign menu  Joint Loads  Forces …

Hình 3.48

Nhận xét sau khi giải:

So sánh nội lực khi chia nhỏ dầm để nhập tải trọng tại nút và khi không chia dầm mà nhậptải tập trung trên nhịp dầm Kết quả như nhau!

BÀI TẬP 4 :

DẦM KHÔNG ĐỀU NHỊP LUYỆN TẬP NHẬP TẢI TRỌNG

Phân tích dầm liên tục bằng BTCT B20 (M250 ); E=27*106 kN/m2, có sơ đồ, tiết diện và tảitrọng cho trên hình 3.49

Hình 3.50: Mô hình dầm đã gán tiết diện

Tổng hợp các thao tác đã thực hành ở bài tập 1 và 2, bạn hãy dùng để gán tải tập trungtrên phần tử (nhịp 2 và nhịp 3); và để gán tải phân bố đều trên toàn nhịp (nhịp 1;2 và4), hoặc tải phân bố chỉ trên một đoạn nhịp dầm (nhịp 2)

Ví dụ thao tác gán tải cho nhịp 1;2 và 3 được thể hiện trên hình 3.51

Gán tải cho nhịp 4 thì tương tự nhịp 1

Hình 3.51: Gán tải trọng Phân tích kết cấu và khảo sát kết quả.

Biểu đồ moment uốn được cho ở hình 3.52 Lưu ý hệ số nhân trọng lượng bản thân củatrường hợp DEAD trong ví dụ này bằng 1

Hình 3.52

BÀI TẬP 5: DẦM CÓ ĐẦU THỪA - LUYỆN TẬP TỔ HỢP NỘI LỰC

Dầm liên tục bằng BTCT dùng bêtông B20 (M250); Eb =27x106 kN/m2, tiết diện 200x300

(1) Tìm biểu đồ bao nội lực khi dầm chịu tĩnh tải và 6 trường hợp hoạt tải (Hoạt tải 1, Hoạt

tải 2, Hoạt tải 3, Hoạt tải 4, Hoạt tải 5, Hoạt tải 6)

(2) Vào Define Analysis Case để định nghĩa thêm trường hợp hoạt tải chất đầy là tổng của

hoạt tải 1 và hoạt tải 2 (ta không cần phải nhập hoạt tải chất đầy, chương trình sẽ tự tính)

Sau đó định nghĩa thêm một tổ hợp (define combination) gồm có tĩnh tải cộng với hoạt tải

chất đầy (2) Rút ra tác dụng của tổ hợp tải trọng

(3) So sánh nội lực dầm do tổ hợp BAO với nhiều trường hợp đặt hoạt tải so với tổ hợp chỉ

gồm có Tĩnh tải cộng với Hoạt tải chất đầy (2) Rút ra tác dụng của tổ hợp tải trọng (Sinhviên tự làm)