BÀI 6
MÔ HÌNH HOÁ CÁC CẤU KIỆN DẠNG THANH
BẰNG PHẦN TỬ FRAME CỦA SAP2000
1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
2. KHAI BÁO CÁC THÔNG TIN VỀ MẶT CẮT CỦA PHẦN TỬ FRAME
3. QUI ƯỚC DẤU CỦA CÁC THÀNH PHẦN NỘI LỰC
4. CÁC KHAI BÁO KHÁC ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁCH TÍNH TOÁN PHẦN TỬ
FRAME.
5. KHAI BÁO TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN PHẦN TỬ FRAME.
6. XEM SỐ LIỆU ĐÃ NHẬP VÀ KẾT QUẢ TÍNH CỦA CÁC PHẦN TỬ
FRAME.
7. VẤN ĐỀ TỰ ĐỘNG LỰA CHỌN LOẠI MẶT CẮT VÀ TÍNH TOÁN
CÁC PHẦN TỬ FRAME CÓ TIẾT DIỆN MCNGANG THAY ĐỔI.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
1.1. Sự làm việc của các cấu kiện dạng thanh
- Khái niệm các cấu kiện dạng thanh (trong tính toán kết cấu)
- Các thuật ngữ : mặt cắt ngang, trọng tâm, trục quán tính chính trung tâm, mặt phẳng
quán tính chính trung tâm của cấu kiện dạng thanh thẳng.
- Mục tiêu khi tính toán các kết cấu dạng thanh là phải xác định được 6 thành phần nội
lực (P, V2, V3, M2, M3, T) tại các mặt cắt bất kỳ do ta chọn trên thanh, tức là phải vẽ
được 6 biểu đồ nội lực P, V2, V3, M2, M3, T. Sau đó tiến hành thiết kế để xác định cách
cấu tạo của các cấu kiện này
Muốn mô tả một cấu kiện dạng thanh, ta cần khai báo các loại dữ liệu sau:
- Vị trí của cấu kiện dạng thanh đang xét trong kết cấu, chiều dài của cấu kiên và liên kết
ở hai đầu của cấu kiện…
- Các số liệu liên quan đến vật liêu và mặt cắt (mô tả các đặc trưng về vật liệu, hình dạng
và kích thước mặt cắt, loại cấu kiện và cách cấu tạo cốt thép)
- Chỉ rõ hướng chịu lực chính của mặt cắt, tức là xác định vị trí các mặt phẳng quán tính
chính trung tâm của cấu kiện trong không gian.
- Khai báo thêm một số đặc điểm đặc biệt (nếu cần) để xác định cách tính toán cấu kiện
Chú ý: Ta thấy khả năng chịu lực của cấu kiện khi bố trí mặt cắt ở 2 trường hợp như

Khai báo mặt cắt
(Define Section)
Khai báo về vật liệu
(Define Material)
Chọn hình dạng mặt cắt
Nhập kích th ớc mặt cắt
Chọn vật liệu làm mặt cắt
Cách cấu tạo cốt thép
Chọn h ớng các trục của hệ toạ độ
địa ph ơng của phần tử (Local
Axis)
Định
nghĩa
xong phần
tử Frame
SAP tự động
xác định các
số liệu cần
thiết cho việc
tính toán KC
(EF, EJ )
Đánh số thứ tự cho phtử
Các khai báo khác về : sự giải
phóng liên kết, vùng cứng, số
l ợng MC cần xuất số liệu
Nhn xột : Khi khai bỏo
y cỏc s liu ny thỡ
cỏc phn t Frame s cú
cỏch ng x tng ng
vi cu kin dng thanh

báo) trước đó.
Bước 3: Xác định vị trí cụ thể của các mặt phẳng quán tính chính trung tâm của các phần
tử Frame sao cho giống như sự làm việc của cấu kiện này trong thực tế bằng cách điều
chỉnh lại hướng của các trục tọa độ địa phương 2-2 và 3-3 của phần tử này (nếu cần).
2.1. BƯỚC 1 : Khai báo các loại mặt cắt của phần tử Frame (Frame Section) dự định
sẽ được sử dụng trong mô hình.
Trong SAP, có thể khai báo một phần tử Frame có dạng mặt cắt thuộc một trong các kiểu
như sau :
Để quản lý các khai báo về các loại mặt cắt của các phần tử Frame (Frame Section), ta gọi
lệnh : Define>Frame Sections… SAP mở hộp thoại “Define Frame Section”. Trong hộp
thoại này ta có thể :
- Xoá bỏ các loại mặt cắt (Delete Section).
- Xem hay sửa đổi lại các khai báo về các loại mặt cắt (Show/Modify Section).
- Khai báo thêm các loại mặt cắt có thể sẽ được dùng trong mô hình bằng một trong
hai cách : Tạo mới một loại mặt cắt (cách 1 - Add Section) hay nhập một loại mặt cắt
từ thư viện các loại mặt cắt có sẵn của SAP2000 (cách 2 - Import… Section)
Cách 1 : Khai báo thêm các loại mặt cắt có thể sẽ được dùng trong mô hình bằng cách
Tạo mới từ đầu (Add Section)
Cách 2 : Khai báo thêm một loại mặt cắt có thể sẽ
được dùng trong mô hình bằng cách nhập từ thư viện
các loại mặt cắt có sẵn của SAP2000 (Import…
Section)
2.2. BƯỚC 2 : Gán cho mỗi phần tử Frame tên của một trong các loại mặt cắt đã
được khai báo trước đó.
Chọn các phần tử Frame muốn gán mặt cắt, sau đó chọn: Assign>Frame>Section SAP
mở hộp thoại “Define Frame Section”. Chọn một trong các dạng mặt cắt đã khai báo trong
hộp danh sách “Name” rồi nhấn OK, hộp thoại đóng lại và các phần tử đã chọn liền được
gán dạng mặt cắt đã chọn trong hộp danh sách.
2.3. BƯỚC 3 : Khai báo hệ toạ độ địa phương để xác định cách bố trí mặt cắt ngang
của các phần tử Frame trong không gian.

hướng âm trục Y).
b) Xoay hệ toạ độ địa phương của phần tử
Frame
Để chương trình có thể tính toán đúng, thì hệ toạ
độ địa phương của một phần tử Frame phải có
các mặt phẳng toạ độ địa phương (Local Axis)
trùng với các mặt phẳng quán tính chính trung
tâm của mặt cắt của phần tử Frame trong thực tế.
Do vậy, nếu không phải như vậy thì ta phải xoay
hệ toạ độ địa phương đó lại (tất nhiên là quanh
trục 1 của nó) một góc nào đó
Giá trị góc xoay quanh trục 1 của hệ toạ độ địa
phương phải được xác định cẩn thận. Nếu gọi
trục 2 là trục mặc định do SAP tự động gán cho
phần tử Frame khi vừa tạo ra, còn trục 2’ là trục
quán tính chính trung tâm của mặt cắt của phần
tử cần có trong thực tế (tức trục 2’ chính là vị trí
mà trục 2 cần xoay tới). Lúc đó góc xoay sẽ là
góc tính từ trục 2 xoay đến trục 2’ và có giá trị
dương nếu xoay theo chiều quay thuận của cái
vặn nút chai khi tiến theo chiều dương trục 1
3. QUI ƯỚC DẤU CỦA CÁC THÀNH
PHẦN NỘI LỰC CỦA PTỬ FRAME
Nhận xét chung.
- Trong trường hợp tổng quát, tại một mặt cắt
bất kỳ của các phần tử FRAME sẽ có 6 thành
phần nội lực là: lực dọc (Axial Force; P); lực
cắt theo phương 1 và 2 (Shear 2 & 3), mômen
uốn quanh trục 2 và 3 (Moment 2 & 3),
mômen xoắn quanh trục 1 (Torsion). Các

4. CÁC KHAI BÁO KHÁC ĐỂ XÁC
ĐỊNH CÁCH TÍNH TOÁN PHẦN
TỬ FRAME
4.1. Khai báo sự giải phóng liên kết hai đầu
thanh (Release).
Các tổ hợp giải phóng liên kết không được
phép (UnStable):
- Giải phóng chuyển vị thẳng U
1
(chọn Axial
Load) cho cả hai đầu thanh.
- Giải phóng chuyển vị thẳng U
2
(chọn Shear
Force 2) cho cả hai đầu thanh.
- Giải phóng chuyển vị thẳng U
3
(chọn Shear
Force 3) cho cả hai đầu thanh.
- Giải phóng chuyển vị xoay R
1
(chọn
Torsion) cho cả hai đầu thanh.
- Giải phóng chuyển vị xoay R
2
(chọn Momen
M2) cho cả hai đầu thanh và U
3
(chọn Shear
Force 3) tại một trong 2 đầu thanh.

combo Direction. Nếu dạng tải ta chọn
là:
- Tải tập trung (Force): phương của tải
cần khai báo sẽ song song với phương
của trục mà ta chọn trong hộp combo
Direction. Còn giá trị của tải sẽ là dương
nếu có chiều cùng chiều với chiều dương
của trục mà ta chọn trong hộp combo
Direction, âm khi ngược lại.
- Moment tập trung: Mặt phẳng tác
dụng của mômen sẽ là mặt phẳng vuông
góc với phương của trục mà ta chọn
trong hộp combo Direction. Còn giá trị
của mô-men sẽ là dương nếu có chiều
cùng chiều với chiều quay thuận của cái
vặn nút chai khi tiến theo hướng dương
của trục mà ta chọn trong hộp combo
Direction, và âm khi ngược lại.
Một số hướng khai báo chính trong hộp chọn Direction: