Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 1
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÁC PHẦN MỀM
ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG
1. Tình hình ứng dụng tin học trong nước
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng tin học trong xây dựng đã có bước
phát triển vượt bậc. Các phần mềm hỗ trợ thiết kế xây dựng ngày càng hiện đại và
liên tục được cập nhập. Công tác thiết kế và quản lí xây dựng trong các cơ quan
được tin học hóa mạnh mẽ giúp cho công việc được tiến hành một cách nhanh
chóng, khoa học và tiện lợi.
Trong sự phát triển của ngành xây dựng nói chung, ngành Cầu cũng có những
đóng góp tích cực, đặc biệt là với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin. Đa số các phần
mềm ứng dụng trong thiết kế cầu đều được viết dựa trên cơ sở phương pháp số mà
trong đó việc phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM - Finite
Element Method) được sử dụng nhiều nhấ
t và có nhiều ưu việt hơn cả. Phương
pháp FEM giúp cho việc tính toán kết cấu chính xác và nhanh chóng.
2. Giới thiệu các phần mềm ứng dụng trong xây dựng
Các phần mềm hỗ trợ vẽ thiết kế và kiến trúc.
• AUTOCAD : Là phần mềm hỗ trợ vẽ kĩ thuật
• PHOTOSHOP
• 3D-STUDIO Max
Các phần mềm hỗ trợ phân tích kết cấu và công trình cầu
• SAP2000
• RM2000
• MIDAS
• STADD III
Các phần mềm phân tích địa kỹ thuật, nền móng
• FB-FIER
• GEO-SLOPE
c và hình học đơn giản hơn so với cả kết cấu. Các
phần tử này liên kết với nhau bằng điểm nút, lúc này các điều kiện
tương thích về chuyển vị hay biến dạng của kết cấu chỉ thỏa mãn tại
nút. Thông thường, ẩn cơ bản của PP PTHH là các chuyển vị của nút.
Dựa vào điều kiện cân bằng của toàn kết cấu ta có được phương trình:
[F] = [K].[U]
Trong đó [F] : Ma trận ngoại lực nút.
[K] : Ma trận độ cứng của kết cấu, được xây dựng từ ma trận
độ cứng của các phần tử.
[U] : Ma trận chuyển vị nút.
Sau khi giải phương trình trên ta tìm được chuyển vị của nút, từ đó
tìm được chuyển vị của một điểm bất kì trong kết cấu thông qua hàm
dạng (hàm biểu diễn chuyển vị của đi
ểm bất kì với điểm nút).
• Ta thấy khi chia càng nhỏ kết cấu tức càng nhiều phần tử thì kết quả
càng chính xác. Như vậy với sự phát triển công nghệ thông tin như
hiện nay, việc giải bài toán kết cấu với độ chính xác cao bằng phương
pháp số là hoàn toàn thuận lợi và có tính ứng dụng cao .
3.2. Khái niệm về cách mô hình hóa bài toán trong Sap2000
(Version 9.03)
• Mô hình là gì? Mô hình là mô tả khái quát một đối tượng nhằm mụ
c
đích nghiên cứu sự làm việc của đối tượng đó. Cùng một đối tượng có
thể có nhiều mô hình khác nhau.
• Mô hình hóa kết cấu là mô tả đối tượng thành một sơ đồ tính nhằm
giải quyết bài toán kết cấu. Kết quả dung để thiết kế hay đánh giá sự
làm việc của đối tượng.
• Trong Sap2000, việc mô hình bài toán được thực hiện thông qua giao
diện đồ họa nên người s
ử dụng có thể mô hình và sau đó gán các tải
1 file duy nhất cho phép sao chép, di chuyển và trình duyệt rất dễ dàng, thuận lợi ở
bất cứ nơi nào, kể cả những nơi mà máy tính chưa cài chương trình DTBK.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 4
CHƯƠNG 2 : THỰC HÀNH PHẦN MỀM SAP 2000 VERSION
9.03 TRONG THIẾT KẾ CẦU
A. CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN
1. Những khái niệm cơ bản
1.1. Sơ đồ kết cấu - sơ đồ tính
1.1.1. Nút (Joint)
a/ Vị trí của nút:
• Điểm liên kết các phần tử .
• Điểm thay đổi về đặc trưng vật liệu.
• Điểm cần xác định chuyển vị & điểm có chuyển vị cưỡng bức.
• Điểm xác định điều kiện biên.
• Tải trọng tập trung (trừ t
ải trọng tập trung trên Frame).
• Khối lượng tập trung.
b/ Khai báo nút trong SAP:
• Các nút được tạo tự động khi tạo phần tử .
• Số hiệu nút được gán tự động.
• Có thể thêm nút tại vị trí bất kỳ.
• Hệ toạ độ cho nút có thể lấy mặc định theo hệ toạ độ tổng thể hoặc hệ toạ
độ riêng của nút.
• Nút có các loại h
ệ toạ độ riêng cho: liên kết, bậc tự do, lực tập trung, khối
lượng tập trung…
c/ Bậc tự do của nút:
• Một nút có 6 bậc tự do: U1, U2, U3 (thẳng); R1, R2, R3 (xoay).
Trục 2 tương đương với trục Y,
Trục 3 tương đương với trục Z.
Góc toạ độ phần tử: Khi đổi chiều trục 1, nếu xoay trục 2 và 3 một góc
quanh trục 1: Góc là dương nếu chiều xoay từ 2 đến 3 và ngược lại là âm.
• Thanh coi là thẳng đứng nếu góc nghiêng với trục Z không quá 10°.
• Khi vẽ các phần tử nên theo trật tự từ trái sang phải, từ dưới lên trên.
• Thanh có thể có tiết diện không đổi (Primastic) hoặc thay đổi (Non-
Primastic).
• Thanh có thể có các loại liên kết khác nhau tại các nút (Release, Regid)
•
Các đặc trưng hình học của phần tử thanh: (do chương trình tự tính nếu dùng
các tiết diện mẫu của SAP)
+ Section modulus : mô men chống uốn
+ Plastic modulus: mô men dẻo
+ Radius of Gyration: bán kính quán tính
• Các loại tải trọng tác dụng lên phần tử thanh:
+ Tải trọng tập trung trên phần tử
+ Tải trọng phân bố (đều hoặc không đều)
+ Trọng lực, tải trọng bản thân
+ Tải trọng nhiệt
+ Tải trọng
ứng suất trước
+ Tải trọng động (Response Spectrum & Time history)
+ Tải trọng di động
• Nội lực của phần tử thanh: 6 thành phần: P, V1,V2, T, M22, M33. Với bài
toán phẳng chỉ có 3 thành phần: P,V2, M33.
b/ Phần tử vỏ (shell)
• Có thể có 3 hoặc 4, là mặt phẳng trung bình của các kết cấu loại tấm, vỏ,
bản,… được khai báo qua chiều dày của phần tử.
• Có các loại: (Type)
tấm, tường
đê chắn…chịu tải trọng đối xứng trục, biến dạng phẳng và ứng suất
phẳng.
d/ Phần tử khối 3D (solid): 9 nút, dùng cho các kết cấu khối chịu tải trọng 3 chiều.
1.1.3. Liên kết: có các loại liên kết sau:
• Liên kết tại giao điểm của các phần tử (nút)
• Liên kết nối đất
• Ràng buộc chuyển vị
a/ Liên kết cứng (Restraints)
•
Chuyển vị theo phương các bậc tự do mà nút gán bằng 0, tương ứng
vớicác thành phần phản lực của nút đó.
• Các thành phần gán Restraints có thể có chuyển vị cưỡng bức theo loại
tải trọng Displacement Load( chuyển vị của các bậc tự do có giá trị bằng
chuyển vị cưỡng bức, chuyển vị này cũng gây ra nội lực trong mô hình).
• Liên kết Restraint đảm bảo cho mô hình khác bị biến hình. Nếu kế
t cấu bị
biến hình, chương trình sẽ thông báo “ Structure to be unstable”.
b/ Liên kết đàn hồi (Spring)
• Cũng có các thành phần chuyển vị:
o Translation U1, U2, U3 = UX, UY, UZ
o Rotation R1, R2, R3 = RX, RY, RZ
• Độ cứng của gối liên kết có giá trị hữu hạn
• Giá trị chuyển vị của liên kết hữu hạn và phụ thuộc vào gối đàn hồi
• Phản lực gối là phản lực đàn hồi
• Lo
ại cũng phải đảm bảo cho kết cấu không bị biến hình
• Gối đàn hồi cũng có thể chịu các chuyển vị cưỡng bức và phản lực đàn
hồi bằng tổng phản lực của 2 chuyển vị
o Hệ toạ độ riêng dùng để vào dữ liệu cho phần tử, tải trọng trên phần tử, hiệ
n
nội lực của phần tử…
1.3. Đơn vị
• Nên chọn đơn vị trước khi thao tác với quá trình thiết lập sơ đồ kết cấu.
• Có thể dùng nhiều hệ đơn vị khác nhau cho dữ liệu khác nhau trong một sơ
đồ kết cấu.
• Các hệ đơn vị sẽ được chương trình tự động quy về một loại.
• Kết quả
đưa ra theo một hệ đơn vị chung (hệ khai báo đầu tiên).
1.4. Những bước chính khi thực hiện phân tích kết cấu
1.4.1. Thiết lập sơ đồ kết cấu
• Xây dựng hệ lưới hoặc chọn thư viện mẫu
• Khai báo vật liệu
• Khai báo các đặc trưng hình học (tiết diện, chiều dày…)
• Vẽ phần tử
• Gán tiết diện cho phần tử
• Khai báo liên kết nối đất
• khai báo các trường hợp tải trọng
• Gán tải trọng cho phần tử đối với từng trường hợp tải trọng: tải trọng bản
thân, tải trọng nút, tải trọng tập trung, tải trọng phân bố đều, tải trọng phân
bố không đều…
• Tổ hợp tải trọng
1.4.2. Phân tích kết cấu:
• Chọn ki
ểu kết cấu: dàn, khung, vỏ…
• Khai báo một số tham số cần thiết (tham số để tính, in, hoặctham số động)
• Thực hiện phân tích (chạy chương trình)
1.4.3. Xem kết quả
cả 4 cửa sổ, trong đó cửa sổ thứ nhất hiên thị sơ đồ chưa biến dạng, cửa sổ
th
ứ 2 hiển thị một trường hợp tải trọng nào đó, cửa sổ thứ 3 hiênt thị một sơ
đồ chuyển vị nào đó của kết cấu khi đã tính toán và cửa sổ thứ 4 hiện các tỉ
lệ ứng suất thiết kế. Cũng có thể mở 3 cửa sổ hiện mặt bằng, một cửa sổ
hiện mặt đứng và cửa sổ còn lạ
i hiện hình chiếu phối cảnh của kết cấu…Tuy
nhiên, tại mỗi thời điểm, chỉ có 1 cửa sổ là đang hoạt động và các tác động
chỉ có hiệu quả trong cửa sổ này. Có thể thay đổi một cửa sổ bất kỳ thành
cửa sổ hoạt động bằng cách nhấn vào một điểm bất kỳ trong cửa sổ đó.
• Status Line: cho biết các thông tin về
trạng thái hiện tại. Ở phía phải của
dòng có một hộp nhỏ hiện và thấy đổi hệ đơn vị đang dùng, toạ độ hiện thời
của con trỏ và các điều khiển hoạt động trong trường hợp hiện các biểu đồ
chuyển vị hoặc các dao động.
2.2. Thanh Menu
• Chứa tất cả các hộp thoại và các câu lệnh của SAP2000
• Để vào các lệnh, đ
i từ menu chính→ menu con→ hộp hoại:
o Check box: chọn một phương án
o List box: chọn một giá trị trong số các giá trị liệt kê
o Hộp giá trị: đưa vào một giá trị cụ thể
• Một số lệnh có thể có trạng thái On – Off liên hoàn
2.2.1. Các thao tác với File
• Open – Save – Save as – Close: các chức năng thông thường như mở, lưu,
đóng file.
• New Modal: bắt đầu một mô hình mới qua vi
ệc khai báo hệ lưới gọi như một
thư viện bằng cách sử dụng một trong những kết cấu đã thiết lập sẵn do
chương trình cung cấp. Các kết cấu này có dạng đơn giản và đều nhau về
ảnh…
• Modify/ Show Project Information: xem và thay đổi các thông tin chung
của dự án (mô hình ) đã chạy trên SAP2000 như tên công ty, người tính, tên
khách hàng…
• Modify/ Show Coments and Log: đưa thêm vào các lời chú giải (Text ) vào
các file văn bản đã có của SAP2000.
• Show Input/ Output text file: Xem các tệp cơ sở dữ liệu vào, kết quả ra của
SAP2000 dưới dạng Text.
2.2.2. Các thao tác với Edit
Chức năng này dùng trong quá trình thay đổi mô hình. Hầu hết các thao tác của
Edit tác động tới một hoặc nhiều đối tượng vừa chọn. Các thao tác này nằm trong
menu Edit. Trước khi dùng các thao tác này, phải lựa chọn các đối tượng cần tác
độ
ng (nút, phần tử, liên kết…).
Một số chức năng cơ bản:
• Undo, Redo: cho phép huỷ hoặc quay lại các thao tác vừa làm.
• Cut, Copy, Paste, Delete: dùng để cắt, sao chép, dán, xoá một nhóm đối
tượng trong quá trình tạo lập sơ đồ kết cấu.
• Add to Model Form Template: nối một kết cấu trong thư viện của
SAP2000 với một mô hình đã có.
• Interactive DataBase Editing: sửa chữa các dữ liệu đưa vào qua các bảng
d
ữ liệu. Các dữ liệu mới được cập nhật ngay vào mô hình nếu chấp nhận
(apply) các dữ liệu này. Trong quá trình sửa chữa, SAP2000 cung cấp các
chức năng để sao chép, xoá, sửa thuận tiện và đôi khi hiệu quả hơn biến đổi
trực tiếp trên đồ hoạ.
• Add Grig at Selected Point: thêm các đường lưới tại các điểm đánh dấu đã
lựa chọn, đường lưới này có thể theo một trong 3 trụ
c của hệ toạ độ bất kỳ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
• Joint Frame: cho phép nối các thanh đã lựa chọn thành một phần tử và bỏ đi
các nút không cần thiết trong quá trình nối.
•
Trim/ Extend Frame: chức năng này cũng giống như ở AutoCAD sẽ chặt
bớt các đoạn thẳng từ 2 đầu của thanh.
• Mesh Area: Chia nhỏ các phần tử shell thành một lưới theo hai phương
• Mesh Solid: chia đều các phần tử Solid thành các phần tử nhỏ hơn.
• Disconect: tách các phần tử quanh nút chung thành mỗi phần tử có một nút
độc lập, tự thêm vào tên các nút tương ứng( có thể sử dụng chức n
ăng này để
Realease hoặc Constraint, Restrain).
• Connect : Dùng nối các nút của các phần tử tại cùng một vị trí có tên khác
nhau thành một nút chung,các nút thừa tự loại bỏ (ngược lại của quá trình
Disconect).
• Show Duplicates: chức năng này dùng để hiện (đổi màu) các phần tử trùng
nhau. Sau đó có thể xoá hoặc nhập lại các nút hoặc phần tử giống nhau
(trùng tên).
• Merge Duplicates: ngược lại với Show Duplicates.
• Change Lable: thay đổi lại cách đánh s
ố nút, phần tử theo một tổ hợp mới
gồmcó chữ hoặc số, có thể đánh theo trật tự hướng X,Y, Z tuỳ chọn.
2.2.3. Các thao tác với View
• Set 2D – 3D view: hiển thị 2 chiều là hiện kết cấu trong một mặt phẳng song
song với một trong 3 mặt phẳng X-Y, X-Z hoặc YZ của hệ toạ độ chung, chỉ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 11
thấy được các đối tượng trong mặt phẳng đó. Hiển thị theo không gian 3
chiều có thể thấy toàn bộ kết cấu từ một điểm nhìn đã chọn. Các đối tượng
nhìn thấy không bị hạn chế bởi một mặt phẳng nào. Hướng nhìn khai báo qua
• Area Sections: tương tự như Frame Sections, chú ý đến:
o Section name: đặt tên
o Type: loại phần tử, có Shell, Membrene, Plate
o Thickness: chiều dày phần tử
o Material: chọn loại vật liệu.
• Link/Support Properties: khai báo tiết diện cho phần tử NL Link - giống
phần tử Frame
• Coordinate System/ Grid: ch
ức năng này có thể:
o Tạo hệ toạ độ mới (hệ toạ độ riêng)
o Thêm, sửa, bớt các dòng lưới theo phương X, Y, Z của một lưới đã
có. Vị trí mới của lưới có thể trong các trạng thái Hide, Glue.
Hide All Grid Line: không hiển thị các đường lưới
Glue Joint to Grid: ở trạng thái On, các nút sẽ luôn thay đổi
cùng với sự thay đổi của các dòng lưới (dẫn đến phần tử có thể
thay đổi theo).
• Joint Constraints: khai báo các ràng buộc với nút.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 12
• Joint Patterns: tạo ra các mẫu cho nút (chỉ khai báo tên, không đưa vào giá
trị). Các mẫu này sau này có thể dùng gán cho một nhóm nút nào đó và sử
dụng tên của nhóm để gán tải trọng cho các nút đó.
• Groups: tạo sẵn các tên nhóm. Các nhóm này có thể dùng để gán cho một
nhóm phần tử nào đó và sử dụng tên của nhóm thay cho lựa chọn phần tử
trong quá trình gán tiết diện, tải trọng, …cho các phần tử đó.
• Load Cases: khai báo các trường hợp tải trọng tĩ
nh, bao gồm:
o Load name: Tên trường hợp tải trọng.
tại nút, đầu các phần tử, các điểm giao nhau…
• New Label: đánh số lại tên của một số nút, ph
ần tử theo ý muốn hoặc thay
đổi tên nút, phần tử với một số thông số sau: thêm tiếp đầu ngữ, thay tên, tên
được dánh với một số gia nào đó…
2.2.6. Các thao tác với Select
Chức năng này khai báo một nhóm đối tượng sẽ cho dùng các thao tác tiếp theo.
SAP2000 dùng khái niệm “ Noun Verb” - chọn trước, trong đó có thể đầu tiên tạo
ra một tập chọn (bằng cách nhấn trực tiếp vào các đối tượng) và sau đó thực hiện
các thao tác trên tập ch
ọn đó. Các thao tác cần thiết thực hiện trên một tập chọn
trước bao gồm các thao tác: gán, sửa đổi dữ liệu, hiển thị, in ấn…
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 13
Để chọn đối tượng phải đặt chương trình vào chế độ Select bằng cách nhấn một
trong các nút của thanh công cụ di động. cũng có thể chọn một hành động bất kỳ từ
menu Select hoặc Display để đưa chương trình vào chế độ chọn. Có thể chọn đối
tượng theo một trong các cách sau:
• Point: chọn các đối tượng đơn, chỉ chính xác các đối tượng
• Window: ch
ọn đối tượng bằng cách vẽ một cửa sổ quanh đối tượng chọn
• Crosing: chọn đối tượng bằng cách vẽ một đường thẳng đi qua các đối tượng
chọn
• Group: chọn các đối tượng trong cùng một nhóm
• Chọn các đối tượng có cùng loại đặc trưng nào đó: cùng mặt phẳng (XY, XZ,
YZ plane), cùng loại mặt cắt…
) Trong chế độ chọn, nút trái chuộ
t dùng để chọn đối tượng, nút phải
dùng để tra cứu các đặc tính của đối tượng. Mọi thao tác (trừ vẽ)
o Area Load: gán tải trọng cho phần tử vỏ:
Gravity: khai báo hệ số trọng lực
Uniform: gán tải trọng phân bố cho phần tử
Serface Pressure: khai báo tải trọng áp lực mặt cho các phần tử
tấm, vỏ…
- Load Case: khai báo trường hợp tải tr
ọng.
- By Element: khai báo giá trị lực tác động vuông góc với bề mặt
phần tử và phân bố trên cả bề mặt phần tử.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 14
- By Joint Pattern: khai báo tên mẫu đã có và hệ số
- Option: add, modify, delete.
o Joint Pattern: khai báo dạng của mẫu tải trọng qua các nút (hệ số A, B,
C)
o Solid Load: khai báo tải trọng Solid.
2.2.8. Các thao tác với Analyze
Sau khi đã khởi tạo xong mô hình kết cấu bằng các thao tác trên, có thể phân
tích mô hình để tính toán kết quả chuyển vị, ứng suất, phản lực…
Trước khi phân tích sơ đồ, có thể lựa chọn các kiểu phân tích từ menu Analyze
bao gồm:
•
Loại kết cấu phân tích (đưa vào UX, UY, UZ, RX, RY, RZ: các bậc tự do bị
giữ).
• Loại kết cấu: trong phần này có sẵn 4 loại kết cấu:
o Khung không gian
o Khung phẳng (X-Z)
o Dầm lưới (X - Y)
o Giàn không gian
liệu về Lane, độ lệch tâm và các dãy phần tử Lane.
• Show Deform Shape: hiện các biểu đồ chuyển vị của từng trường hợp tải
trọng.
• Show Mode Shape: hiện các dao động.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 15
• Show Element Forces/ Stress: hiện các biểu đồ nội lực và ứng suất của các
phần tử (có thể kèm theo cả giá trị) ứng với từng trường hợp tải trọng.
• Show Influence Lines: hiện các biểu đồ đường ảnh hưởng.
• Show Definite Data Table: hiện các bảng dữ liệu đưa vào (dạng text) gồm
các dữ liệu về dạng hữu hạn, tải trọng, liên kết…
• Show Analysis Results Table
: hiện các bảng dữ liệu kết quả phân tích kết
cấu (dạng text).
• Show Design Results Table: hiện các bảng dữ liệu kết quả thiết kế (dạng
text).
• Show All Table Type: hiện tất cả các bản dữ liệu vào ra.
2.2.11. Các thao tác với Option (một số cài đặt ban đầu và lực chọn)
• Preference: cài đặt một số tham số có sẵn cho chương trình:
o Dimensions/ Tolerances: các tham số về kích thướ
c như dung sai của
Snap, Select, Font của các chữ trên hình vẽ…
o Steel Frame Design: các tham số của thép như tiêu chuẩn thiết kế,
các tệp chứa các mặt cắt, tham số cho các trường hợp tính theo phổ và
hàm thời gian.
o Concrete Frame Design: các tham số của bê tông như các tiêu chuẩn
thiết kế, hệ số giảm độ bền…
• Color: cài đặt màu sắc hiển thị cho các nút, phần tử, màu nền…
• Window: lựa chọn s
giá trị cho một tham số cụ thể mà sơ đồ đòi hỏi. Tuỳ theo các dữ liệu này có th
ể có
các dạng khác kết cấu khác nhau
3.1.2. khai báo vật liệu (Define → Material)
Có 3 loại vật liệu mẫu là bê tông, thép và bất kỳ, mặc định luôn lấy là Steel. Nếu
giá trị không phù hợp thì phải thay đổi. Để thay đổi các giá trị mặc định về dạng đặc
trưng vật liệu của SAP2000: vào Option → Preferences khai báo cho các giá trị sẽ
hiện đối với Steel, Concrete, Aluminum; hoặc Frame/ Cable → Frame Property
Modifier thay đổi cho các nhóm mới khai báo.
3.1.3. khai báo các loại tiết diện
: Define → Frame/Cable → Section
khai báo các tiết diện trong SAP2000 có thể dùng một trong các kiểu:
• Lấy các tiết diện có sẵn trong các tệp của SAP2000: Define →
Frame/Cable → Section → Import Wide Flange (đối với thép có thể
theo tiêu chuẩn của Mỹ- AISC, Canada – CISC, Anh …) bằng cách chọn
các tệp *.pro sau đó chọn kiểu thép (thép góc, hình L, T,…)trong trường
hợp này không phải khai báo kích thước tiết diện.
• Chọn một trong số các tiết diện có hình dạng của SAP2000 đã có sẵ
n như
tiết diện chữ nhật, tròn, T, U, C…(đối với bê tông), trong trường hợp này
chỉ cần khai báo một số kích thước tối thiểu như chiều cao, chiểu rộng…
mà SAP2000 yêu cầu. tuỳ theo kích thước đưa vào mà có các dạng hình
học khác nhau. Để khai báo cho các tiết diện này vào: Define → Frame
Properties → Add Rectagular…
Hộp thoại khai báo tiết diện: • Ngoài ra, người dùng có thể tự thiết kế một tiết diện bất kì khi chọn
Add SD Section.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
• Chọn phần tử muốn gán dùng các chức năng của Select
• Mở hộp thoại Assign → Frame/Cable/Tendon → Frame Sections
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 20
• Chọn tiết diện cần gán (đã có) trong danh sách bên trái
3.1.6. khai báo liên kết: Assign → Joint → Restraint
• Chọn các nút cần gán liên kết nối đất
• Mở hộp thoại Assign → Joint → Restraint, chọn loại liên kết cần gán.
3.1.7. khai báo các trường hợp tải trọng: Define → Load Case
• Trường hợp tải trọng là các phương án tải khác nhau, độc lập để từ đó só thể
đẽ dàng đưa vào các tổ hợ
p tải trọng. trường hợp tải có thể chia nhỏ tuỳ ý,
mỗi trường hợp có một hệ số riêng đối với tải trọng bản thân (Self Wieght
Mutiplier), mặc định của SAP2000 là 1 cho DEAD
• Khi tính toán, SAP2000 mặc định sẽ tính và cho kết quả của tất cả các trường
hợp tải trọng đã khai báo. Người sử dụng có thể hạn chế số trường hợp cần
tính khi chọn tham số
trong Define → Analyse Case hoặc Analyse → Set
Analyse Case to Run trước khi phân tích kết cấu.
• Chú ý trong các trường hợp tải trọng, chỉ nên khai báo 1 trường hợp là có hệ
số Self Weight khác 0.
Các bước khai báo một trường hợp tải trọng tĩnh (Static Load Case): Menu
Define → Load Case:
o Tên trường hợp tải: Load Case Name
o Kiểu tải trọng (type): Dead (tĩnh tải), Live (hoạt tải), Wind (gió), Snow
(tuyết), Quake (tải trọng tĩnh do động đất)…Nếu có TCVN thì các lựa
chọn này không quan trọ
ng (Defaul Conbination).
o Self Weight: hệ số tính trọng lượng bản thân cho mọi phần tử có mặt
Tải trọng phân bố trên phần tử: Assign → Frame Load → Distributed
• Trong SAP2000 mỗi phần tử chỉ được phép gán tối đa 4 tải trọng tập trung
trên phần tử hoặc 4 điểm có giá trị tải trọng khác biệt (đối với tải trọng phân
bố không đều), do vậy trong hộp thoại chỉ có 4 ô để vào các giá trị của các kết
cấu tại các điểm đặt lự
c (Distance), tính đến đầu thanh và giá trị lực tại từng
điểm (Load).
• Khi vào giá trị cho các kết cấu có 2 cách:
o Nếu chọn Relative Distance from End - I : thì các giá trị này là tỉ lệ
của khoảng cách tính từ điểm đặt lực đến đầu thanh/ chiều dài cả
thanh.
o Nếu chọn Absolute: là giá trị thực của độ dài điểm đặt lực đến đầu
thanh
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 22
Để xem các tải trọng đã gán: Display → Show Load (chọn Joint, Frame,
Shell…). Có thể xem cho từng trường hợp tải trọng của từng loại, hiểm
thị hình dạng và giá trị. Riêng tải trọng mô men sẽ xuất hiện dưới dạng
ngẫu lực.
3.1.9. Tổ hợp tải trọng.
• Tổ hợp tải trọng là các phương án tải cần tính trong thực tế (đưa ra kết quả)
dựa trên các tr
ường hợp tải trọng đã khai báo. Trong mỗi tổ hợp tải trọng có
thể xắp xếp nhiều trường hợp tải trọng một lúc và mỗi trường hợp tải trọng có
thể có hệ số tổ hợp khác nhau.
• Cách khai báo tổ hợp:
o Chọn tên (Name).
o Chọn phương pháp tổ hợp (Type).
3.2.2. Thực hiện tính toán: Analyse → Set Analysis Case to Run
Để thực hiện tính toán, vào Analyse → Set Analysis Case to Run để lựa chọn
các trường hợp cần tính có khai báo và hiện trong Action (Run) sau đó nhấn Run
Now. Các loại phân tích:
• Phân tích tĩnh: chỉ chịu tải trọng tĩnh
• Tính dao động riêng: khai báo Mode Shape
• Phân tích P- Delta: bài toán ổn định (chọn P - Delta)
• Phân tích dao động:
o Tải trọng điều hoà (Harmonic steady - state)
o Phân tích phổ phản ứng (Response Spectrum) tải trọng có gia tốc nề
n
o Phân tích theo hàm thời gian ( Time History) : tuyến tính, phi tuyến
• Phân tích với tải trọng di động: bài toán cầu (Moving Load)
• Các kiểu phân tích được thực hiện một lần có thể in riêng hoặc tổ hợp với
nhau.
* Bài toán dao động riêng (Dynamic Analysis) T: chu kỳ dao động, f: tần số ;
T = 1/f.
Phân tích Eigenvector
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 24
• Gán khối lượng tập trung (xem lại đơn vị khi tính theo phương pháp
Eiggen thì khối lượng m = P/g)
• Khối lượng của các phần tử không phải tính, SAP2000 tự quy đổi
• Khối lượng còn lại tính quy đổi về nút (thường tính khối lượng của cả
tầng rồi chia cho số nút chính tại vị trí có cột, lõi).
• Chỉ tính khối lượng của tĩnh tải và hoạt tải dài hạn.
• Ch
ỉ nhập khối lượng gây lực quán tính → Menu Assign → Masses →
• Hiện cho từng trường hợp tải trọng (chọn Load name)
• Từng loại tải trọng: (Load Type) Joint, Frame, Area, Solid, Link…
• Hiện hình dạng và giá trị
(Value): có thể hiện tải trọng nút cùng tải
trọng trên phần tử
• Hệ toạ độ khi hiện (Coordinate Sys)
c/Xem các đại lượng đã gán cho kết cấu: Display → Show Misc Assign
d/ Phân bố Lane trong bài toán cầu: Display → Show Lane.
3.2.3.2. Hiện các kết quả tính
a/ Hiện các biểu đồ chuyển vị: Display → Show Deformed Shape
• Chọn trường hợp, tổ hợp muốn hiện: Case/ Combo
• Chọn tỷ lệ hiệ
n: Scaling
• Chọn kiểu hiện
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 25
o Wire: hiện sơ đồ kết cấu mờ và dạng chuyển vị.
o Cubic: chỉ hiện dạng chuyển vị
b/ Hiện các biểu đồ nội lực: Display → Show Force/Stress
• Chọn trường hợp- tổ hợp (Case/Combo)
• Chon đối tượng hiện:
o + Joint: Reaction – Spring
o + Frame/Cable: 6 thành phần nội lực: Axial – Shear – Moment
o + Shell, Plane
• Scaling: chọn tỷ lệ
• Option: Fill – tô màu; Show Value - hiển thị giá tr
ị.
c/ Hiện các biểu đồ: Display → Virtual Work Diagrame
d/ Hiện các hàm: Spec – Time
• Tất cả các d
ữ liệu của SAP2000 có thể dùng giao diện đồ hoạ hoặc truy
nhập đến các dữ liệu đặt trong bảng
• Các bảng được tổ chức thành tập hợp bảng, mỗi bảng có tên riêng và
tên của các trường là các cột.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Copyright: Tài liệu đại học ©