CHUYÊN ĐỀ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG TRONG Sap2000

Ths. Dương Nguyễn Hồng Toàn Page 1

PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG TRONG Sap2000

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Mục đích chính của phân tích động lực học kết cấu là dự báo độ chính xác của chuyển
vị và nội lực trong kết cấu thực. Trong tính toán các dạng tải trọng thay đổi theo thời gian như
sóng, gió, động đất có thể được biểu diễn bởi tổng các vector không gian hoàn toàn không
phụ thuộc vào thời gian. Các vector này đều được xấp xỉ một cách gần chính xác bằng các
hàm tuyến tính hóa và phương pháp Rayleigh - Ritz được dùng rộng rãi để tìm nghiệm xấp xỉ.
Ngày nay với sự phát triển của máy tính người ta sử dụng vector tải Ritz ( Load Dependent
Ritz vector base – LDR) do GS. E.L Wilson (UCB, 1982) đề xuất, là trường vector phụ thuộc
tải trọng dùng để phân tích cho cả hai trường hợp tuyến tính và phi tuyến. Ưu điểm của cách
tính này là các tần số từ phân tích vector Ritz luôn cho giá trị gần với dao động tự do chính
xác và thời gian tính toán giảm đáng kể so với thời gian yêu cầu.
Hiện nay việc giải các bài toán động lực học trong Sap2000, Etabs và Safe sử dụng
phiên bản mới của phương pháp Jacobi trong tính toán cho vector tải Ritz (LDR).
CHUẨN BỊ GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC
Phân tích động học công trình thường theo các bước như sau:
o Thành lập sơ đồ kết cấu trong đó giả thiết kích thước các cấu kiện.
o Giải các bài toán động để xác định các đặc trưng động học: tần số, chu kỳ, biên độ
dao động bản thân công trình. Khi giải chỉ xét đến ảnh hưởng của tải trọng dài hạn.
So sánh với quy định trong tiêu chuẩn để quyết định số dao động cần xét.
o Tính toán lực ngang tác động lên công trình dựa trên dao động vừa phân tích bao
gồm gió động và động đất (nếu có).
Khi phân tích động học cần lưu ý về quy luật phân bố các khối lượng như sau:
o Khối lượng của các phần tử thanh được quy về 2 đầu nút thanh.
o Khối lượng của các phần tử sàn (Shell) được phân về các nút (giao giữa các thanh).
o Tải trọng phân bố trên thanh quy đổi khối lượng gán về 2 nút đầu thanh.

Thực hiện gán số lượng Mode dao động và dạng dao động Define\Load cases
chọn Modal.
Trong Modify/Show Load Case… chọn Eigen Vectors còn lại để mặc định.
Thực hiện giải bài toán trong bước này khi thực hiện Run Analysis (F5) thì
MODAL dùng Run còn lại để Do Not Run để cho máy tính được tính nhanh hơn.
Sau khi máy tính giải xong lần lượt xem các dạng biến dạng của kết cấu phù hợp
với ba dạng cơ bản cần tìm (F6).
Bước 4:Chuyển kết quả sang Excel
Để tính toán lực ngang tác động lên công trình cần chuyển kết quả phân tích dao động
sang dạng Excel trong đó cần có các thành phần sau:
\Joint Output\ Displacements (Chuyển vị ở nút)
\ Joint Masses (Khối lượng ở nút)
CHUYÊN ĐỀ PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG TRONG Sap2000

Ths. Dương Nguyễn Hồng Toàn Page 3

\Structure Output\Modal Information\ Modal Participation Factors
(chu kỳ Ti cần tính)
Khi đó ta được một file kết quả phân tích dao động lưu ở dạng Excel như hình

Bước 5: Thực hiện tính lực ngang thay thế (R
ti
)
Mở File Excel kết quả tính được ở bước 3 ra sẽ có 4 Sheet sau:
o Assembled Joint Masses: là Sheet Khối lượng phần phối tập trung tại nút
o Joint Displacements: là Sheet chuyển vị của các nút (tại các khối lượng tập trung)
của các dao động T(i).
o Modal Participation Factors: Các dao động riêng
o Program Control
Theo kết quả phân tích dao động có (mass m, chuyển vị y

tính toán.