Bai giang Tin ung dung

Các bước cơ bản để giải một bài toán bằng phần mềm SAP2000 a.[r]

M Ở ĐẦ U

Thế kỷ 19, sự ra đời của đầu máy hơi nước đã gó phần nhân lên gấp bộisứcmạnhvềcơbắpcủaconngười thếkỷ20sựrađời củamáyt nhđiệntửđãg pphầnnhânlêngấpbội sứcmạnhvềtrítuệcủaconngười

I T Ổ NG QUAN V Ề CÔNG NGH Ệ THÔNG TIN VÀ Ứ NG D Ụ NG TIN H Ọ C TRONG XÂY D Ự NG

A S Ự PHÁT TRI Ể N CNTT T Ạ I VI Ệ T NAM VÀ CÁC XU H ƯỚ NG C Ủ A CÔNG NGH Ệ CAO TRÊN TH Ế GI Ớ I

-Hơn 20nămquađánhdấusựtrưởng thànhvềt nhọcViệt Nam Giữathập

kỷ 80 khi chiế máy t nh BAMBOO được lắp ráp thành côn tại Học viện KTQSthì đó cóthể xem là chiế máyt nhđầut êncủaViệt Nam Khi đóđội ngũt n họccủatachỉ làmột sốlượngí đượcđàotạochủyếutừLiênXôcũvàĐôngÂu

- Vào cuối thập kỷ 80, tại Việt Nam chủ yếu cũng chỉ có c c máy t nh XTmàn hình đen trắng loại CGA, bắt đầu xuất hiện 1 số loại máy t nh 286 có mànhìnhmàuEGA,1MBRAM,vàd nglượngđĩacứngkh ảng40MB

Đầu nhữn năm 1990 bắt đầu xuất hiện c c máy t nh AT 386 với màn hìn VGA

256 màu, có từ 4-8MB RAM, và đĩa cứng lớn hơn với dung lượng từ từ 170MB

80 Vàonăm1994 -1995bắt đầuph biếnrộngrãi c cthếhệmáyt nh48 vớiđĩacứnglênđến540MB,tốcđộCPUcóthểđạt 66MHz.Môi trườngWindows3.1

đãđượcphổc ptại ViệtNam

- Năm 1997 c c máy t nh thế hệ thứ 5 như PENTIUM, K5, CIRUS đã trởthànhphổbiến,dunglượngđĩacứngđãlênđến2GB Hầuhết c cmáyt nhđềuc iđặt Wind ws 95 Cá máy t nh văn phòng đã được nối mạng, việ sử dụn c cthiếtbị ngoại vi trênmáyt nhđãtrởthànhphổbiến; nhưSc nler,Plot er,Digi iz r

Cá phần cứng cũng như c c phần mềm cơ bản của thế giới x ất hiện tại ViệtNam chỉ chậm vài thán so với c c nước công nghiệp phát triển Cá phần mềmViệt Nam đã bắt đầu xuất khẩu sang c c nước cô g nghiệp lớn (phần mềm củacôngtyFPT, côngtyHài Hoà)

-Năm 1999-2000 c c máyt nh siêu mạnh đãxuất hiện ngàyc ng nhiều v igiá c ngày c ng hạ (t ến gần đến bằng 1 chiế t vi th ng thường) Đến khoảngnăm 20 5, Intel dừng việ đẩyc o tốcđộ củabộvi xử lý ở mức3GHz(cómột sốsản p ẩmlêntới 3.8GHznhưngkhôngđại trà)vàthayvào đ phát triểncôngnghệ

đa lõi trong CPU Bản chất của cô g nghệ này nhằm tăng cườn khả năng xử lý

so g song củahệ thố g với giá rẻ: thay vì phải sử dụng 2 bộ vi xử lý đ c lập với

bo mạ h ch phải h trợ chỗ lắp cho 2 bộ vi xử lý, Intel c i t ến công nghệ để cóthể coi như t ch hợp 2 CPU trên cùng một sản phẩm để tăng cường khả năn t nh

toán của máyt nh Bắt đầu với công nghệ HT (Hy erThre ding)- có thể coi là2

bộ (lõi) vi xử lý logic trên cùng một chíp, đến công nghệ Dual Core và sau đó làCore2 Duo, Core 2Quad Bản chất của c c công nghệ nàyđều có thể gọi làDualCore logic hoặ Quad Core logic - 2 hay 4 bộ vi xử lý logic trên cùng 1 chíp Đãbắt đầuhìnhthànhthị trườngmuabánquamạng máyt nh.Cá thiết bị kỹthuật sốphát triển mạnh mẽ Cá khả năng công nghệ đang được phát triển và phát h ychưa từngthấy.Đã vàđanghình thànhngàyc ng nhiềuc cthiết bị mangt nh t chhợp côngnghệ n ư: máyt nh cókhả năng nhậnbiết giọng nói thẻt n dụngthônminh; máy điện thoại truyền hình Chưa bao giờ và chưa khi nào CNTT trở nêngần gũi và hữu dụng n ư bây giờ Nói khá đi ngày nay CNTT đã phát triển vàxâm nhập đến hầu như toàn bộ c c khía c nh l ên quan đến hoạt động và nghiêncứucủaconngười Nóđặt chúngtatrướcnhữngcơhội mới đểt ếpc nvàlàmchủcôngnghệnhưngcũngđồ gthời lànhữn thửthá h mới đòi hỏisựnỗlựcvàvươntớicủamỗic nhântrongxãhội

B NGÔN NG Ữ L Ậ P TRÌNH

-Sự bù g nổ tn họctron những năm gần đây đã dẫn đến sự ra đời và pháttriển của rất nhiều n ô ngữ lập trình tện ích Giúp ch c c nhà lập trình có thêmnhiềucơ h i lựach n.Bênc n c cng nn ữlậptrìnhtruyềnth ngn ưAs embler,Basic, Fortran, Pasc l ngày nay đã có thêm Fo base, Fo pro, C, C+ , Visual basic,Autolps,Java.Mỗin ônn ữđe ucóđiểmmạnhđiểmyếukhá nhau

C CÔNG NGH Ệ THÔNG TIN Ứ NG D Ụ NG TRONG XÂY D Ự NG T Ạ I

- Việ ứng dụng t n học trong xây dựng của Việt Nam đã từng biết đến từvài chục năm gầnđây, tuynhiênnó thựcsựtrở nênphát triển mạnh mẽ vàcóhiệuquảhơn10nămtrở lại đây

-Ngàynaykhông thể nói không một giai đoạn nào của côn trình là khônthểứng dụngCNTT.Từ khảo sát địachất đến thiết kếkiến trúc, t nh toánkết c u,lập dựtoánđềucóthểnhậnđượcc ctrợ giúp củaCNTTở c cmứcđộkhá nhau

Đặ biệtlàtro gc cgiaiđoạn: Thiếtkếkiếntrúc,t nhtoánkếtc uvàlậpdựtoán

1 Công ngh ệ thông tin ứ ng d ụ ng t rong t hi ế t k ế ki ế n trúc

-Trong thiết kếkiến trúct nhọcđãtrở thànhbộ phận k ôngthểthiếu.Hiệnnayrấtnhiềucôngtrìnhđãđượcthiếtkếvàvẽhoàntoàntrênmáyt n Cá bảnvẽmặt bằng mặt đứng nhờ có sự h trợ của máy t nh đã được thể hiện một c chnhan chóng, hẩmmỹvàđạt độchínhxá c o

Phầnmềm AutoCAD củahãng Autodesk là một chương trình vẽ cơ khí xâydựnrất mạnh, hiệnđan phổc p tại Việt Nam.TừAutoCAD cóthểdễ dàngthểhiệný

đồ thiết kế AutoCAD cũng cho phép lập trìn thông quangôn ngữ Autol p, ngôn

ngữ C+ hoặ VB để xây dựng c c ứng d ng nh ng trong môi trường AutoCADgiúp người tacó thểđưa thêm c c thư viện đồhoạ,hoặ c i t ến c c giao diện,bộlệnhtheoc cyêuc usửdụngcủatừngđịaphương.

Ng ài rahiệnđangcómặt tại Việt Nam cò cóc cphầnmềm đ hoạk ámạn khá

đ là:3DStu io,3DHome,3DHomeAchie t 3DSMax,Microstaton

2 Công ngh ệ thông tin và ứ ng d ụ ng nó trong tính toán k ế t c ấ u t ạ i

Vi ệ t Nam

-Bằng nhiều con đường khá nhau hiện nayở Việt Nam cũng đãxuất hiệnkhá nhiều c c chương trình t nh toán kết c u của nước ngoài dưới dạng thươngphẩm Phần lớn c c chương trình đó đều được xây dựng bằn phương pháp phần

tử hữu hạn Trong đó có những chương trình mang t n vạn năng c o, có thể tnhtoánđượcc cbài toánp ứctạpcủacơ họckết c u.Songchươngtrìnhđócũngđòihỏi người sử dụng phải có trìn độ hiểu biết tốt về cơ h c lẫn t n h c mới có thểkhaithá sửdụng.Cá chươngtrìnhđãđượckhai thá tại nướctanhư: Microfe p,của Đại học AIT Thái Lan; c c chương trình Sap (bao gồm Sap3, Sap4, Sap 0,Sap86, Sap90, Sap200 ) d đại học Berkeley Cal fornia (Mỹ) lập trình; chươngtrình Strand của Autral a Ngoài ra cũng còn một số chương trình t nh toán kháđượclậptrìnhbởi c cc nbộ kỹthuật trongnước; như chương trình KP(t nhtoánkhungphẳng chạymôi trường DOS) của trung tâm t n họcBộ Xâydựng; chươngtrình FBT5 (t nhkhungphẳngBTCTchạytrongmôi trườn Windows)của tá giảTrầnNhất Dũng-Họcviênkỹthuật Quânsự

3 Các ch ươ ng trình n ướ c ngoài

- Chương trình Microfe p (Microcomputer Fini e Element Analysis

Pa kage): Làchương trình t nhtoán thanh phẳng, dàn phẳn hoặ hệ kh ng + dàn+ tường kết hợp Lập trình bằn ng n n ữ Pasc l chạy trong môi trường Dos.Chương trình được xây dựng bởi 1 nhóm c c giáo sư và n hiên cứu sinh của đạihọcAITThái Lan

-Khối c c chươn trìnhSap (Structure Analysis Program): Là chương trìnhphân t ch t nh học và động học hệ kết c u từ đơn giản đến phức tạp Được xâydựn bằng ngôn ngữ Fortran được xây dựng từ 1 70 tại trường đại học Mỹ Trảiqua c c thế hệ từ Sap, Sol d Sap, Sap3, Sap4 chạy trên c c máy chủ, cho đến c cthếhệsaunàynhưSap80,Sap86,Sap90,Sap2000chạytrênmáyPC

ChươngtrìnhSta dI I(StructureAnalysisAndDesign):Đượcxâydựngở Mỹ.Làchương trìn p ân t ch t nh và động hệ kết c u chạy trong môi trườngWindows.Sta d

-Chươn trìnhPKPM: làchươn trìnhđượcxâydựn b i Việnkh ahọc xâydựngTrun Qu c.Làchươngtrìnhphânt chthiếtkếđ h ạ,baogồmc thiếtkếkiếntrúc lẫn thiết kế kết c u và trang thiết bị tron nhà Tro g PKPM có chươn trìnhTAT là một chương trìn p ân tch kết c u nhà c o tần theo sơ đ tườn mỏn

kh n gian.Ng àiraTATcóthểtnhtoánkếtc uthép,kếtc uthép bêtông

-ChươngtrìnhADINA:Làchươngtrình củaMỹ,t nhtoánđ nglựchọcphituyếnhệcơ h cvậtrắnbiếndạng,hệcơhọcchất lỏng

- Chương trình LUSAS: Là chương trình của Anh, t nh toán độ g h c và

t nh h c hệkết c u LUSAS có khảnăn t nh toántuyến t nhvà p i tuyến, nhất làphituyếnvậtlý.

4 Các ch ươ ng trình trong n ướ c

- Chươn trình KP: Là chương trình t nh toán khun phẳng BTCT.KP đượclập trìnhbằngngônngữPasc l vàlậpbởi TrungtâmTinhọcBộ Xâydựng.Ngoàiphầnt nhtoánnộilựccòncókhảnăngt nhtoáncốt thépchoc ukiện

-Chươn trìnhFBT5:Làchươngtrìnht nhtoánkhun phẳngBTCTđượcxâydựn sauKP.FBT5ng ài việ t nhtoánnộilựckhung,còncóthểtổhợp tảitrọng,

t nh toáncốt thép ch c ukiện vàinkết quả cốt thép trựct ếp ra mànhìnhđồ hoạcủasơđồkếtc u

-Chươngtrình CASA: Là chương trình t nhtoán khu g kh ng gianđược viếtbởi ngônngữC+ chạytrongmôi trường Windows Đượclậpbởi côngtyHài Hoà

nócóthểt nhtoánt nhhọchệkết c u với c cphần tửthanh, dàn,phầntửvỏhoặ

hệh nhợp; cóthểt n toánc ctầnsốdaođộngriêngcủakếtc u

5 Công ngh ệ thông tin ứ ng d ụ ng trong vi ệ làm d ự to n v l ậ p ti ế n độ thi công

-Tại ViệtNamviệ ứngd ngt nhọcvàolậpdựtoánvàlậpt ếnđộthi cô g

đã được t ến hành khá sớm Từ việ tạo ra định mức xâydựng như định mức 22,

42, 5 , 24 đến việ tạo c c bộ đơn giá cho c ct nh thành tro g c nướcđều có sự

hỗtrợ củaCNTT Cá chươngtrình dự toánđượcxâydựn từkhásớmvàonhữnnăm 1990-1991 Được lập trình bằng nhiều n ôn n ữ và chạy trong môi trườngDos hoặ Windows Mỗi chươngtrình đều có c c ưu nhượcđiểm khá nhau Đếnnay,tạiViệt Namviệ lậpdựtoántừmáyt nhđốivớic ccôngtrìnhvốnnhànước

đãgầnnhưtrởthànhđiềubắtbuộc

- Khá với chương trình lập dự toán, việ lập t ến độ thi công từ máy t nhchocôngtrìn đếnnayvẫnlàđiềuxalạđối với hầuhếtc cđơnvịvàc n ânđanghành n hề tại Việt Nam Cá bản t ến độ thi công vẫn chủ yếu được lập bằng tay(trừ những công trình v n đầu tư nước ngoài) Mu n xây dựng một chương trìnhlập t ến độ thi công đòi hỏi lập trình viên phải có hiểu biết tốt về kỹthuật có khảnănglập trìnhtốt c c hiểubiết vềtoánhọc, c ckhái niệmvề sơ đoà mạng, đườnggăng, biểuđồnhânlựclàc ck ái niệmcơ bản thuộckỹthuậtthi công.c cđòi hỏinày khá c o do vậy cho đến nay chưa thấy xuất hiện chương trình nào do ngườiViêt Nam xây dựng Hiện nay ở Việt Nam chủ yếu sử dụng chương trình MsProje t cógiaodiệnkháhoànthiệnvàc ckhảnăngkết suấtsốl ệurấtl nhhoạt

D MÁY TÍNH VÀ MÔI TR ƯỜ NG LÀM VI Ệ C

1 Các b ộ ph ậ n ch ủ y ế u c ủ a máy tính PC (Pe sonal Copute )

-CPU(Central Proc s ing Uni ): Làbộphậnxửlý trungtâm, c uhìnhquantrọngn ất củamáyt nh.CóthểhiểuCPUnhưlànãobộcủamáyt nh,nơi đâydiễn

ra mọi q á trình xử lý thô g t n, c c phép t n toán, lời gọi hàm CPU phải đượcnuôi bằn nguồnđiện, nênnếu n uồn điện bị ngắt đột ngột thì mọi thôngt n đang

xửlýsẽbịxoá

-Bộ nhớ truy xuất ngẫu n iên RAM (Random Ac es Memory): Là nơi xử

lýsốl ệu,nơilưutrữtạmthờic cthôngt n,nơi chứac cchươngtrìnhchạy.RAMcũngphảiđượcnuôibằngng ồnđiệnnênk i c t ngu nđiệnthìc cthôn t nchứa

trong RAM sẽ bị xoá Khi bật máy trở lại ta phải đợi một vài ph t rồi mới hoạtđộngđượclà do máyt nh phải mất thời gian để nạp trở lại c c chương trình quản

lýbộnhớ,c cthôngt nđiềukhiển,c cfi etạomôi trườnghoạt độn v.vc cthô g

t n này đều được tải lên RAM Máy t nh có nhiều RAM thì tốc độ thực thi c cchươngtrìnhc ngnhan , k i lượngRAMtrênmáyt nhkhôngđủlớnmáyphải sửdụngđến bộ nhớ ảo (virtual memory) thực chất là đĩa cứng k i đó tốc độ thựcthichươngtrìnhsẽgiảmđi đángkể

-Đĩacứng(HardDisk): Lànơi lưutrữthôngt n,c cthôngt nđượclưu trênđĩa cứngdưới dạngfi evà chứatrongthưmục(Dire tory).Cá thôngt nđượclưutrữdưới dạngtừ(giố gnhưbăn Cas ets)hoặ quangtừnênc cthô gt ntrênđĩakhôngbị lệ thu c vào ng ồn điện do vậykhi mất điện ng ồn c cthôn t n đã ghitrênđĩacứng vẫn còn.Đơn vị lưu trữthôngt n trênđĩacứngđượct nh bằng Byte

vàc cdẫnsuấtcủaByten ư:

sá hsẽtươn ứng3150Bytesvà1GB sẽlưutrữđược317.000trangsá h,nếugiảthiết mỗi cuốn sá h dày 300 trang thì 1GB đĩa cứng sẽ lưu trữ được 105 cu n

sá h,vàtươngứngmột đĩacứng200GB sẽlưu trữđược200.0 0 cuốnsá h (nghĩa

làtươngđươngvới10thưviệnlớn)

-Đĩamềm(Flop yDisk): Lànơilưutrữthôn t n(với lượngth ngt ní )và

là côn cụ phổbiến để trao đổi thôn t n giữa c c máyt nh với nhau Dung lượngchứatrênđĩamềmrất nhỏ(1.44MB)

Màn hình (Moni er hoặ Display): Là nơi hiển thi thôn t n Thông qua màn hình

mà người sử dụn có thể đọc được c c kết q ả t nh toán, xử lý do CPU gửi tớicũngtừ màn hình mà người sử dụng mới biết chính xá c c yêu c u, c u lệnh màmàn hình muốn CPU thực hiện Tóm lại màn hình là bộ phận hiển thị không thểthiếuđượccủamộtmáyt nh

-Bànphím(Key oard):Làcôngcụ giaot ếp chủ yếugiữangườisửdụngvàmáyt nh,th ngquabànphímngườisửdụn cóthểrac cmệnhlệnh, yêuc u trực

t ếpđếnCPU

-Chu t (Mouse): Cũnglàmột dạngcôngcụgiao t ếpngười sửd ngvàmáy

t nh.Chuộtth ngthườngchỉ có2hoặ 3phímdovậyc chthựchiệnlệnhtừchuộtđượcthựchiệnbằngviệ rêchuộtđếnvị trí c cphímbấm(đãl ênkết với c clệnh

cụ thể) rồi bấm một phím chuột Cá h giao t ếp này nhanh, trực quan hơn và dễthực hiệnhơnso với việ sửdụngbàn phím, dovậy hiện nay c c máyt nhđều cógắn c c thiết bị chuột so g song với bàn phím, giúp người sử dụng có thể điềukhiểnmáymột c chnhanhvàl nhhoạthơn

- Đĩa CD ROM (Compa t Disk Re d-Only Memory): Là một loại thiết bịlưu trữ rẻ và t ện dụ g, đang khá thịnh hành, được sử dụng để lưu trữ và trao đổi

những gói thông t n kích thước lớn (mỗi chiế đĩa CD có thể chức đến 64 MB

th ng t n) Ưu điểm của đĩa CD là giá rẻ, kích thước gọn nhẹ, tốc độ đ c c o, íhỏng hơn đĩa mềm, do chỉ có thể đọc (ROM) nên khôn có khả năng Virus xâmnhậpvàođĩaCD

Hơn 3thập kỷqua kể từ khi ra đời họ chươngtrình phân t ch kết c u SAP

đã l ên tục phát triển, hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi trong l nh vực cơ kết

c uvàkết c ucô g trình.Với thời gian n ưvậySAP đãtạodựngđượcdan t ếncũngnhưlòngt ntrênkhắpthếgiới

- Chươn trình có x ất xứ từ một đề tài nghiên cứu khoa h c của giáo sưEdward L.Wi so , trường đại học tổ g hợp Berkeley bang Cal fornia, về phươngphápphầntử hữu hạnvàứngdụng trên máyt nh điệntử.Năm 1970,giáo sư cùn

c ccộng sự chính thức cho rađời phiên bản đầu t ên củaSAP Trong nhữn năm

t ếptheo,nhữngnghiêncứuvàpháttriểnsâuhơnvềphươngphápphầntửhữuhạn

và c c phương pháp t nh toán số đã tạo điều kiện cho c c phiên bản t ếp theo củaSAPrađời SOLIDSAP,SAP3,SAPIV,SAP80,SAP90

- Cho đến nay bộ SAP20 0 đã được công b và được đón nhận, với nhiềucông cụ mạnh, là chươn trình chạy hoàn toàn trên môi trường Windows BộSAP2000 có nhiều phiên bản khá nhau, ở đây sẽ giới thiệu phiên bản V12, làphiênbảnmớivớinhiềuc it ếnthuậnlợi ch người sửdụng

1 Tóm t ắ t các đặ c đ i ể m chính

-SAP2000cókhảnăngt nhtoánmạnh,hỗtrợnhiều loại kết c ulàmviệ ởnhiều trạng thái khá nhau chịu tá động của nhiều loại tải trọng Có thể áp dụ gSAP2000 để giải c c kết c u với c u tạo khá nhau như: hệ thanh, hệ tấm vỏ, kết

c u đặ Cá kết c u có thể làm việ ở c c trạng thái đặ biệt như: trạng thái ứngsuất phẳng,biếndạngphẳng,đốixứngtrục,biếndạnglớn.Vềvật l ệucóthểmôtả

vật l ệu đẳnghướng,trực hướn , dịhướn hayvật l ệuvới c ct nhchất phi tuyến.

Về mặt tải trọngtá dụng,SAP2000hỗ trợ rất tốt v i sự đadạngvềthểloại đólà:

t nhtải với c c loại lực,nhiệt độ, gối lún,dựứnglực… ; hoạt tải với nhiềuloại xe

t êu chuẩn, xe do người dùng tự định nghĩa tá dụ g trên nhiều làn phức tạp p ùhợp với nhiều q y trìn đặ biệt là quy trình AASHTO; tải trọ g độn với nhiềudạngcóphương p ápt nh toánt ên t ến như: tải trọngthayđổi theothời gian, p ổphảnứng…Kết quảt nh toán của chươngtrình đầyđủ vàt n c y Có thểxuất kếtquảramànhình đ hoạ, văn bảnhay máyin, hơnnữacóthểx ất kết q ảdạngtập

t n cho c c chương trình thiết kế sau t nh toán So với phiên bản trước, SAP20 0

đã hoàn thiện và t ch hợp phần thiết kế mặt c t thép và bê tông cốt thép vàochươngtrìnhchínhgiúpviệ sửdụ gđượcthuậnt ện,nhờ đókếtquảt nhtoánkết

c usẽđượcsửdụ gngaytron phầnthiết kếmặt c t

-Bênc nhnhữngưuđiểmvượt trội trên,chươngtrìnhcũngcónhữngkhiếmkhuyết nhất định như t nh tương thích và hỗ trợ c c bàn toán chuyên biệt Nhữngquytrìnht nhtoán sửdụngtrongchươngtrìnhchủ yếuthích hợp v i c c nướcÂu

Mỹ Tính toán theo quy trình của ta cũn có thể thực hiện được nhưng đòi hỏingườidùngphảimất nhiềuthời gianhơn.DoSAP2 00hỗtrợ tnhtoángầnnhưtất

c c cloạikết c udovậysovới c cchươngtrìnhchuyêndụng(ví d chươngtrìnhchuyênt nhtoánthiết kếc uRM2000)nókhôngthểthuậnt ệnbằng

Tómlại SAP2000làmột côngcụmạnh, cóđột nc yc ovàcóthểsửdụ gtrong hầu hết c c bài toán t nh toán kết c u Chương trình sử dụng phương phápphầntửhữu hạnkết hợp với c cthuật toánxửlýsố làm nềntảng Việ hiểu và sửdụng tốt chương trình khôn những trang bị cho người sử dụn một côn cụ hữuhiệu tron họctập, nghiêncứuvàcôngtá mà còn giúp n ười dù g hiểuđượcc ckháiniệmcơ bản,phươngphápt nhtừđódễdàngt ếpc nc cphầnmềmt nhtoánkếtc ukhá

2 Phiên B ả n SAP2000 V12

-Từ c c môi trườngmô hình h a đồ họa tới c ctùychọn phân t chvà thiết

kế đa dạng, SAP2000 đã chứng minh là một chương trình kết c u tổng quát với

t êuchí thựchànhđượct chhợpnhiềunhất hiệuquảnhấttrênthị trườnghiệnnay

-Giao diệntrực quan cho phép tạo c cmô hìnhkết c u nhanh vàtrực quan

mà khôngc n phải họclâu Cá mô hìnhphức tạp có thểđượctạora vàchia lướivới c cMẫurất mạnhđượcc i sắnvàogiaodiện

- Cá kĩ thuật phân t ch c o c p cho phép phân t ch từng bước Biến dạnglớn, Nhiều dạng P-Del a, Phân t ch ve tor riêng và trị riêng, phân t ch c p, phân

t chc ukiệnchỉ chịu kéo hoặ nén, phânt ch ổn ịnh, phânt ch tải trọng nổ, phân

t ch phi tuyến n anh cho c c b c n, bộ cô lập nền, hỗ trợ p ân t ch chảy dẻo,Phương pháp năng lượng đối với kiếm soát độ lệ h tầng và phân t ch theo phânđoạnxâydựng

B NH Ữ NG CH Ứ C N Ă NG CÓ B Ả N TRONG SAP2000

1 Các tính n ă ng c ơ b ả n c ủ a SAP2000 V12

SAP2000 có 3 cấp khác nhau: Cơ bản - Basic (B), Bổ sung - Plus (P) vàNâng cao- Advanced (A) Có cả các môđun thêm vào (add-on modules) Cầu-Bridge (BR), Công trình ngoài khơi/sóng - Offshore/wave (OS), Thi công theo giai

đoạn - Staged Construction (SC)

a Mô hình hóa (A, P, B)

- Giao diện dựa trên đối tượng đồ họa

- Các đối tượng mẫu và tự động chia lưới

- Các cấu kiện Thanh (Frame), Cáp(Cable) và thanh chống (Tendon)

- Các đối tượng miền Area (Shell) và khối - Solid với tự chia lưới bên trong

- Sửa đổi bằng cách lệnh Move, Merge, Mirror và Replicate

- Các kích thước chính xác bằng bắt điểm

- Tự động tạo ràng buộc cạnh cho chia lưới không đúng

- Các lựa chọn vẽ nhanh khi tạo đối tượng

- Hỗ trợ đa hệ tọa độ

- Các tùy chọn nhóm và chọn đối tượng

- Tự sinh tải gió và động đất theo tiêu chuẩn

- Tự truyền tải các đối tượng miền vào khung

b Phân tích

- Tính với các đối tượng Frame và Shell (A, P, B)

- Bộ giải kép cho tối ưu hóa phân tích (A, P, B)

- Ràng buộc nút gồm các thực thể cứng và vách (A, P, B)

- Phân tích P-Delta(A, P, B)

- Tải trọng gồm lực và chuyển vị cưỡng bức (A, P, B)

- Tải trọng trọng lực, áp lực, nhiệt (A, P, B)

- Tải kéo sau trong khung, miền, và khối (A, P, B)

- Phần tử vỏ nhiều lớp - Layered Shell Element (A, P, B)

- Các đối tượng phẳng, Plane, khối đối xứng - Asolid và khối đặc- Solid (A, P)

- Phân tích lịch sử thời gian, gồm nhiều kích thích tại chân (A, P)

- Phân tích theo miền tần số - mật độ phổ năng lượng (A, P)

- Tải trọng di động (A, P, BR)

- Khớp dẻo đối với ứng xử dọc trục, uốn, cắt và xoắn (A)

- Phân tích phi tuyến tĩnh đẩy dần - Pushover (A)

- Bộ cản nhớt (A)

- Bộ cô lập nền (A)

- Đối tượng khe hở (A)

- Phân tích phi tuyến theo lịch sử thời giam – Wilson FNA, Phương pháp tíchphân trực tiếp (A)

c Hiển thị

- Diển thị đồ họa phối cảnh 3 chiều (A, P, B)

- Biến dạng tải tĩnh và Dạng dao động riêng(A, P, B)

- Hiển thị các tải người dùng định nghĩa và tải tự động (A, P, B)

- Hoạt cảnh mô hình (A, P, B)

- Biểu đồ đồng mức lực và ứng suất (A, P, B)

- Hiển thị dạng bảng cho mô hình đầu vào và đầu ra (A, P, B)

- Định nghĩa mặt cắt đồ họa cho lực và ứng suất (A, P, B)

- Chương trình xem hỗ trợ OpenGL (A, P, B)

- Hiển thị cây phân tích (A, P, B)

- Hiện chuyển vị và bản ghi lực theo lịch sử thời gian (A, P)

- Tệp lịch sử thời gian dạng AVI (A, P)

- Tải trọng làn xe, vẽ mặt ảnh hưởng (A, P, BR)

- Vẽ lực-biến dạng phi tuyến (A)

d Thiết kế (A, P, B)

- Thiết kế khung thép theo rất nhiều tiêu chuẩn quốc tế

- Thiết kế khung BTCT theo rất nhiều tiêu chuẩn quốc tế

- Thiết kế khung nhôm theo tiêu chuẩn AA

- Thiết kế khung thành mỏng theo tiêu chuẩn AISI

- Thiết kế cho tải trọng tĩnh và động

- Lựa chọn và tối ưu tiết diện

e Môđun thi công theo giai đoạn

- Cho phép thêm tuần tự hoặc bỏ các đối tượng/tải/gối đỡ

- Từ biến theo thời gian, co ngót, chùng thép

- Mô hình hiện các ảnh hưởng phụ thuộc thời gian sử dụng các đối tượngthanh chống

2 Các tính n ă ng giao ti ế p

-Nét nổi bật của SAP2000làngười sử d ng cóthểgiao t ếpvề đồhọa trực

t ếp trên màn hình Với sự hỗ trợ của c c công cụ mạnh tương tự CAD, việ tạo

môhìnhkếtc utrởnêndễdànghơn

-Cá giao t ếp đồ họa trên c ccửa sổ cho phép nhanh chóng tạo ra c c môhình kết c u từ c cthư viện sẵn có Người dù g có thể thao tá trực t ếp trên c chìnhảnhđ họahai bachiều

- SAP 2000 cung c p nhiều t nh năng mạnh để mô tả c c bài toán kết c uphổbiếntro gthựctếnhưc ctòanhà,bồnchứa,c u,đậpchắn…

- SAP 2000 có khả năng giao t ếp với một số phần mềm khá đặ biệt làAutoCAD14

3 Các phiên b ả n chính

-Standardversion(Phiênbảnchuẩn):

+Capa i y:1500nodes

+Analysis: Stat candDynamicResponseSpe trumAnalysis

+Elements: Frame,Shel ,andl ne rNLLinkelementsonly

+ Concrete Design: ACI 318-95, AASHTO LRFD 97, BS8110-85, A23.3-94,EUROCODE 2ENV1992-1-1,andNZS3101-95

CSA-+ Ste l Design: AISC-ASD89, AISC-LRFD 94, AASHTA LRFD 97,BS5950-90,CAN/CSA-S16.1.9 ,andEUROCODE3ENV 19 3-1-1

-Plusversion(Phiênbảnnângc o):

+ Capa i y: Limi ed by memory and disk spa e, upper l mi of2.147.483.647nodes

+ Analysis: Stat c, Dynamic Respo se Spe trum, Bridge Moving load, andLine rTimeHistoryAnalysis

+Elements: Frame,Shel ,Plane,Asol d,Sol dan l ne rNLLinkelements.+ConcreteDesign: SameastheStandardversion

+Ste lDesig : SameastheStandardversion.

-No l ne rversion(Bảnphi tuyến):

+ Capa i y: Limi ed by memory and disk spa e, upper l mi of2.147.483.647nodes

+ Analysis: Stat c, Dy amic Response Spe trum, Bridge Moving load,Line r/Nonl ne rTimeHistoryAnalysis,an Nonl ne rStat cAnalysis(includinPush ver

+Elements: Frame,Shel ,Plane,Asol d,Sol dandl ne r/ no l ne rNLLink(Damper,Plast ci y, BaseIsolator,Gap/ Hook)elements

+ConcreteDesign: SameastheStandardversion

+Ste lDesig : SameastheStandardversion

-Student version(Bảndànhchonghiêncứu):

+Capa i y:100nodes

+Analysis: SameasthePlusversion

+Elements:SameasthePlusversio

+ConcreteDesign: SameasthePlusversion

+Ste lDesig : SameasthePlusversio

-Edua atonversio (Bảndànhchoh ctập):

+Capa i y:30nodes

+Analysis: SameastheNonl ne rversion

+Elements:SameastheNonl ne rversio

+ConcreteDesign: SameastheNonl ne rversion

+Ste lDesig : SameastheNonl ne rversio

C Ứ NG D Ụ NG SAP2000 TRONG THI Ế T K Ế

Người sử d ng c c phần mềm nói chung và SAP2000 n i riêng c n phảihiểumột c chtườngtậnbảnchất củac cphần mềmvàphải kiểmtramộtc chđộclập kết quảt nh toánđể đảmbảo t n chính xá : Quyết địnhcuối cùn vẫnphải làconngười bằngc ckiếnthứctổn hợp

1 Phương pháp phần tử hữu hạn

a Khái niệm chung: Phươngphápphầntửhữuhạn(PTHH)đượcứngdụng

t nh kết c u với sự trợ giúp của máyt nh, ra đời vào năm 1970.Phươn pháp nàydùngmôhìnhđểrời rạ đểlýtưởn hóakết c uthực

-Thựchiệnrờirạ hóakếtc ubằngc chchiakết c ul êntụcthànhhữuhạn

c cmiềnhoặ c ckếtc ucongọilàPTHH

+Đốivớihệthanh:Phầntửhữuhạnlàthanh

+Đốivớikếtc utấm: Phầntửhữuhạnlàtấmtamgiá ,chữnhật v.v

Sau khi rời rạ hóa, giả thiết c c phần tử hữu hạn chỉ nối với nhau một sốđiểmquyđịnh(thườnglàc cđầuhoặ c cgócphầntử)gọilànút

-Toànbộtậphợpc cPTHHgọi làlướiphầntử

-Sốlượngphầntửảnhhưởn đếnsốẩncủabàitốn.

2 Trình t ự gi ả i bài tốn k ế t c ấ u b ằ ng ph ươ ng pháp PTHH

a.Bước1: Chuyểntừsơ đ kếtc usangsơđồt nh:

-Xá địnhyêuc ut nhtốn,kết q ảc nt m

-Xá địnhdạnghìnhhọccủakếtc u

-Xá đinhtải trọng,c cđặ trưngcủavậtl ệu

b.Bước2: Rời rạ hĩakết c u,chọnloại phầntửthíchhợp:

-Đánhsốc cđiểmnút c cp ầntử

-Phânchiac ctrườnghợptải trọn (c cphươngáncủahoạt tải)

-Nhậpdữl ệu

c.Bước3: Thựchiệngiải bài tốn:

-Khai báoc cthơngsốt nhtốn,c cbậ tựdohoạt động

-Kiểmtrađộchínhxá cuat kết quả

-Hiệuchỉnhlạidữl ệunếuc n

d.Bước4: Biểudiễnkếtquảbằnghìnhvẽ:

-Inkết quảxuấtrafi e,xửlýc cfi rkếtquảnếuc n

- Dữ liệu tải trọng

3 Khả năng của SAP2000

SAP2000 là phần mềm phân tích và thiết kế kết cấu khá nổi tiếng, và hiện

đang được giảng dạy ở hầu hết các trường Đại học cĩ chuyên ngành xây dựng

- Mở đầu tơi xin nêu ra một số khả năng mới nhất của SAP2000 version 12 để các

- Khả năng phân tích tải trọng di động rất tuyệt: các đoàn xe tiêu chuẩn

HL-93 phù hợp 100% với 22TCN-272-05 và cả mô phỏng đoàn xe tổng quát(H30,H10,XB80, ) Thực tế đã kiểm chứng thấy SAP2000 xếp tải rất chính xác

- Khả năng vẽ được mặt ảnh hưởng: dùng phân tích các mô hình sàn, tấmchịu tải trọng di động

- Khả năng thiết kế cấu kiên BTCT và Thép theo các tiêu chuẩn tiên tiến mớinhất: ACI,AISC,AASHTO,

D M Ộ T S Ố BÀI T Ậ P TIÊN ĐỀ

1 Các bước cơ bản để giải một bài toán bằng phần mềm SAP2000

a Nhập dữ liệu

Bước 1: Chọn hệ thống đơn vị

- Chọn đơn vị tính toán trên thanh trạng thái phía dưới, góc phải màn hình

Bước 2: Tạo mô hình kết cấu

Có 2 cách để tạo mô hình kết cấu

Bước 4: Định nghĩa đặc trưng mặt cắt phần tử

- Define - Frame Sections

- Define - Shell Sections

Bước 5: Gán các đặc trưng vật liệu, mặt cắt cho phần tử

- Assign - Frame

- Assign - Shell

Bước 6: Định nghĩa trường hợp tải trọng

- Define - Static Load Cases

Bước 7: Định nghĩa tổ hợp tải trọng

- Define - Load Combinations.

Bước 8: Gán tải trọng

- Assign -Joint Static Loads

- Assign - Frame Static Loads

- Assign - Shell Static Loads

Bước 9: Chia nhỏ phần tử

- Edit - Divide Frames

- Edit - Mesh Shell

Bước 10: Chọn bậc tự do

- Analyze - Set Options

b Giải bài toán

Phân tích nội lực

- Analyze - Run (F5)

c Xử lý kết quả tính toán

* Dạng kết cấu sau khi biến dạng

- Display - Show Deformed Shape

* Xem nội lực phần tử

- Display - Show Element Forces / Stresses

* In kết qủa phân tích kết cấu

- File - Print Input Tables

- File - Print Output Tables

* Thiết kế kết cấu

- Design - Steel Design

- Design - Concrete Design

2 M ộ t s ố bài t ậ p tiên đề

a Bài to n h ệ khung

Cókíchthướcvàchịutảitrọngnhưhìn vẽ

q=40kN/m P=50kN

; 2 , 0

; m / kN 10 5 , 2

- Tảitrọn phânbốđều: q  40 kN / m.

Yêuc u: Hãyt nhchuyểnvịvànộilựccủakhung

Bước2: Địnhnghĩađặ trưngvật l ệuvàt ếtdiệnhìnhhọc

-Địnhnghĩađặ trưngvật l ệu

MenuDefi e/Materials/AddNewMaterial

-Địnhnghĩat ết diện(đặ trưnghìn học):

-Gánc cđặ trưn hìnhhọcch dầmcột

Chọnp ầntửDầm: As ign/Frame/FrameSe t ons

Chọnloạit ếtdiệnDAM-OK

Làmtươn tựđối với cột

-Khai báođiềukiệnbiêncủanút

Chọnbanútdưới cù g-MenuAs ign/Joint Retraints

Bước4:Địnhnghĩatrườnghợptảitrọ gvàgántải trọng

-Địnhnghĩatrườnghợptảitrọng-MenuDefine/ LoadPat erms

Khai báo một trườnghợptải trọng làTINHTAIvới hệsốnhântải trọng bảnthânlà1

-Gántải trọng:

+ChọnphầntửDAM: As ign/ FrameLoads/Distributed

+ChọnphầntửCOT:As ign/FrameLoads/ Point

Ph ầ n 2: GI Ả I BÀI TOÁN

Bước5: Khai báoc cthôngsốchoquátrìnhgiải vàxuấtkếtquả

-MenuAnalyz / Set AnlysisOpt ons(BấmchọnXZPlame)

-Lưuvàgiảibàitoán(F5)

-Nếuthấykhóatrênthanhcôngcụchìmxuốnglàquátrìnhgiảithàn côngBước6: Xemkết quảchuyểnvị n i lực:

-Hiểnthị n i lực

Biểuđ lựcdọc

Biểuđồlựcc t

- Tải trọng: Tác dụng vào dầm gồm có

Tĩnh tải: P = 1,4T/m (Đã kể đến trọng lượng bản thân của dầm)

Yêu cầu:

- Tổ hợp nội lực:

+ Tổ hợp 1: Tĩnh tải + Hoạt tải 1

+ Tổ hợp 2: Tĩnh tải + Hoạt tải 2

+ Tổ hợp 3: Tĩnh tải + Hoạt tải 1 + Hoạt tải 2

- Chọn đơn vị tính là Ton-m trên thanh trạng thái phía dưới, góc phải màn hình:

Bước 2: Tạo mô hình kết cấu.

- Dùng kết cấu mẫu có sẵn:

+ File / New model from Template:

+ Từ Template, chọn mẫu:

+ Khai báo các thông số:

Ta được:

{- Muốn sửa liên kết ở các nút:

+ Đánh dấu các nút bằng cách click vào nút ấy

+ Vào Menu Assign / Joint / Retraints:

+ Đánh dấu:

* Tranlation 1 (khóa chuyển vị thẳng theo phương X)

* Tranlation 2 (khóa chuyển vị thẳng theo phương Y)

* Tranlation 3 (khóa chuyển vị thẳng theo phương Z)

* Rotation about 1 (khóa chuyển vị xoay quanh X)

* Rotation about 2 (khóa chuyển vị xoay quanh Y)

* Rotation about 3 (khóa chuyển vị xoay quanh Z )}

Bước 3: Định nghĩa đặc trưng vật liệu.

- Define / Materials

- Modify / Show Material

+ Mass per Unit Volume: Khối lượng trên một đơn vị thể tích+ Weight per Unit Volume: Trọng lượng trên một đơn vị thể tích

+ Moduls of Elasficity: Mođun đàn hồi

+ Poisson's ratio: Hệ số Poisson

+ Coeff of thermal expansion: Hệ số giãn nở nhiệt

+ Reinforcing yield stress, fy: Ứng suất dẻo của BTCT

+ Concrete strength, fc: Độ bền của bê tông

+ Shear steel yield stress, fys: Ứng suất dẻo chịu cắt của thép+ Concrete shear strenght, fcs: Độ bền chịu cắt của bê tông

Ở đây:

+ Đối với bài toán tĩnh nên cho: Mass per Unit Volume = 0

+ Không xét trọng lượng bản thân: Weight per Unit Volume = 0

+ Mođun đàn hồi vật liệu: Moduls of Elasficity = 2,5E6

+ Hệ số Poisson: Poisson's ratio = 0,25

+ Hệ số giãn nở nhiệt: Coeff of thermal expansion = 0

- Click OK - OK

Bước 4: Định nghĩa đặc trưng mặt cắt phần tử.

- Define / Frame Sections

- Import New Propety

- Modify / Show Section

- Dementions:

+ Depth (t3): 0.3

+ Width (t2): 0.2

- Click OK; OK; OK

Bước 5: Gán các đặc trưng vật liệu, mặt cắt cho phần tử.

- Chọn các phần tử dầm cần gán đặc trưng vật liệu bằng cách Click vào cácphần tử đó (phần tử nào được chọn sẽ chuyển từ đường nét liên tục sang đường nétkhông liên tục)

- Assign / Frame / Sections FSEC2

- Click OK

Bước 6: Định nghĩa trường hợp tải trọng.

- Define / Load Pattens Name

- Sửa DEAD thành TT (tĩnh tải) - Add New load Patten

- Sửa TT thành HT1 (hoạt tải 1); Sửa Seft Weight Multiplier = 0

- Click Add New Load (thêm trường hợp tải)

- Sửa HT1 thành HT2 (hoạt tải 2); Seft Weight Multiplier = 0

- Click Add New Load

- Click OK

Bước 7: Định nghĩa tổ hợp tải trọng.

- Define / Load Combinations

- Click Add New Combo (thêm tổ hợp tải trọng)

- Load Combination Name: COMB1

- Load Combination Type: ADD

- Chọn TT Load Case từ Case Name; Click Add

- Chọn HT1 Load Case từ Case Name; Click Add

- Click OK: ta được tổ hợp tải trọng thứ nhất:

Tương tự cho tổ hợp tải trọng thứ 2:

- Load Combination Name: COMB2

- Load Combination Type: ADD

- Chọn TT Load Case từ Case Name;