MỞ ĐẦU- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN A. MỤC TIÊU BÀI: - Biết được ứng dụng, tính năng của phần mềm Sap 2000 - Biết được giao diện Sap 2000 - Cài đặt được phần mềm Sap 2000 - Trình bày được các khái niệm về nút, phần tử thanh, tấm - Trình bày được hệ tọa độ trong Sap 2000 - Phân biệt được hệ tọa độ trong Sap và hệ tọa độ địa phương - Sử dụng được các ứng dụng trong thao tác di chuyển, phóng to , thu nhỏ,chọn và bỏ đối tượng trong Sap 2000 B. NỘI DUNG BÀI: I. Giới thiệu chƣơng trình, mục tiêu, ứng dụng Sap 2000 - SAP 2000 (Structural Analysis Program) ra ®êi vµo n¨m 1998 (Version 6.
- C¸c phiªn b¶n cña SAP 2000 : + Nonlinear Version : phiªn b¶n phi tuyÕn. + Standard Version : phiªn b¶n chuÈn. + Plus Version : phiªn b¶n n©ng cao. + Education Version : phiªn b¶n dµnh cho häc tËp.
- SAP 2000 dùa vµo c¸c phÇn tö mÉu như : pt thanh, pt vá. - SAP 2000 tiÕn hµnh ph©n tÝch kÕt cÊu dùa theo phư¬ng ph¸p PTHH (dùa vµo m« h×nh tư¬ng thÝch), t×m ra chuyÓn vÞ t¹i c¸c ®iÓm nót cña c¸c phÇn tö, tõ ®ã tÝnh ®ưîc néi lùc, øng suÊt. - Kh¶ n¨ng cña SAP2000: + TÝnh n¨ng giao tiÕp: dÔ sö dông, dÔ m« t¶ c¸c d¹ng kÕt cÊu, söa ®æi-in Ên thuËn tiÖn. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cã thÓ xem trùc tiÕp trªn mµn h×nh hay ®äc ë d¹ng v¨n b¶n.
- Kh¶ n¨ng tÝnh to¸n-thiÕt kÕ: + TÝnh to¸n x¸c ®Þnh øng suÊt – néi lùc cña kÕt cÊu. - T¶i träng cã thÓ lµ tÜnh t¶i, ho¹t t¶i, nhiÖt ®é. - ThiÕt kÕ KCBTCT theo c¸c tiªu chuÈn: BS, ACI, AASHTO, CSA, EUROCODE, NZS. - Gi¶i c¸c bµi to¸n kiÓm tra kÕt cÊu thÐp theo c¸c tiªu chuÈn: BS, AISC, Trang 7 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu.
EUROCODE, CISC, AASHTO.SDB : file d÷ liÖu chÝnh.S2k: file d÷ liÖu d−íi d¹ng text, cã thÓ dïng c¸c phÇn mÒm so¹n th¶o v¨n b¶n ®Ó t¹o d÷ liÖu hoÆc söa ch÷a.TXT : file d÷ liÖu chøa c¸c kÕt qu¶ ®ưîc xuÊt ra.Hƣớng dẫn cài đặt phần mềm Bƣớc 1: Copy hai file SAP2000_V14_DVD.zip (file cài đặt) và Lưu ý : không copy vào ổ C để tránh mất mát do lỗi Windows hoặc phần mềm đóng băng ổ cứng. Bƣớc 2: Giải nén hai file trên : -Click chuột phải và chọn Extract Here. Bƣớc 3: Cài đặt chương trình. -Click đúp vào file Autorun.
- Click vào Install SAP2000 V14…. Trang 8 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Chọn Install của Standalone Installation. Trang 9 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu.
-Click nút Next Chọn I Acept… và nhấn Next Trang 10 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Khai báo tên người dùng và cơ quan công tác sau đó nhấn Next Next,Next rồi nhấn Install đợi ít phút cho đến lúc Finish Bƣớc 4 : Crack phần mềm. Trang 11 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. -Copy file vào folder cài đặt Sap 2000 Tìm folder cài đặt Sap 2000 bằng cách click chuột phải vào biểu tượng Sap 2000 chọn Properties Trang 12 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu.
Nhấn Find Target ( hoặc File Location Folder) để tìm folder cài đặt Nhấn Ctrl + V để dán file crack Trang 13 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Giới thiệu giao diện Sap 2000 Trong SAP 2000 ,việc thực hiện một số thao tác lệnh thường thông qua thanh công cụ chứa các biểu tượng tương ứng.Dưới đây là một số biểu tượng thường được sử dụng trong SAP 2000. Hình 1 Cửa sổ làm việc của SAP 2000 Trang 14 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Caùc leänh trong menu File Caùc leänh trong menu Edit Caùc leänh trong menu View Caùc leänh trong menu Define Trang 15 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu.
Caùc leänh trong menu Draw Caùc leänh trong menu Assign Caùc leänh trong menu Select Caùc leänh trong menu Analyze Trang 16 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Caùc leänh trong menu Display Caùc leänh trong menu Options Caùc leänh trong menu Help Trang 17 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Các khái niệm cơ bản nút, phần tử thanh, phần tử tấm a) Nút và bậc tự do của nút - Nút (node ): Nút được hiểu là một vị trí dùng để xác định các kích thước hình học cơ bản của kết cấu.
Mỗi nút được xác định thong qua tên nút và tọa độ của nó trong hệ tọa độ chung. SAP 2000 tự động đánh số các nút của mô hình.Các dữ liệu của nút thường là : tên (Joint Label), tọa độ (Coordinate), hệ toạn độ địa phương của nút, tải trọng nút (Joint Load), liên kết khống kế chuyển vị nút (Restraint), liên kết đàn hồi (Springs), chuyển vị cưỡng bức của nút… - Bậc tự do của nút (DOF – Degree of Free dom): + Sự biến dạng của kết cấu khi chịu tác dụng của ngoại lực, được biểu diễn qua sự chuyển vị của các nút. Đối với kết cấu không gian (3-D) trong trường hợp tổng quát một số nút có sáu thành phần chuyển vị của nó. + Bậc tự do của một nút tương ứng với một số thành phần chuyển vị của một nút gồm có : tọa độ riêng (U1,U2,U3).
+ 3 thành phần chuyển vị xoay quanh 3 trục 1,2,3 của hệ tọa độ riêng (R1,R2,R3) + Một số thành phần chuyển vị có hai trạng thái : có thể có chuyển vị hay bị không chế chuyển vị. Đối với các phần tử mẫu tương ứng với các mô hình phân tích khác nhau thì số thành phần chuyển vị của một nút tương ứng cũng khác nhau, nó tùy thuộc vào sự làm việc của phần tử đó. Số thành phần chuyển vị của một nút được gọi là bậc tự do (degree of freedom –DOF) của nút. + Mặc định hướng của các trục 1,2,3 của một nút sẽ song song với hướng của các trục X,Y,Z.
b) Phần tử thanh, phần tử tấm Là các thành phần khác nhau của kết cấu được xác định thông qua các điểm nút. Mỗi phần tử có một giá trị số đại diện cho tên phần tử và được xác định thông qua các điểm nút. Mỗi phần tử có một giá trị số đại diện cho tên phần tử và được xác định thông qua 2 hoặc nhiều nút tùy loại phần tử.Ví dụ phần tử frame(thanh) xác định thông qua 2 hoặc phần tử shell (vỏ,tấm) xác định thông qua 3 hoặc 4,8, Trang 18 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Các dữ liệu của phần tử : tên, nút biên của phần tử, hệ tọa độ địa phương, vật liệu phần tử, các đặc tính mặt cắt phần tử, tải trọng tác dụng lên phần tử ,… 2.
Các khái niệm cơ bản về hệ đơn vị và hệ tọa độ a) Hệ đơn vị cơ bản dùng trong SAP 20 0 0 Có 2 hệ đơn vị trong SAP 2000 : English và Metric.Một hệ đơn vị bao gồm đơn vị lực,chiều dài,nhiệt độ và thời gian. - Lực (lbs, kip, N, kN, etc.), - Chiều dài (ft, in, m, mm, etc.), - Thời gian (second), - Nhiệt độ (F, C Trang 19 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. b) Hệ tọa độ địa phƣơng của nút, phần tử thanh Mỗi thành phần cơ bản của kết cấu (nút, phần tử , hay ràng buộc chuyển vị) đều có các hệ tọa độ địa phương của chính nó. Các trục của hệ tọa độ địa phương cũng được xác định bằng quy tắc bàn tay phải và kí hiệu các trục 1,2,3.
Để tạo hệ trục này ta dung chức năng tạo hệ tọa độ địa phương của của SAP 2000 Hình 2. Trục tọa độ địa phƣơng của nút, phần tử thanh. Trục tọa độ địa phƣơng của phần tử tấm. Trang 20 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu.
c) Hệ tọa độ tổng thể (Global coordinate syst em ) Hệ tọa độ tổng thể là hệ tọa độ vuông góc trong không gian ba chiều, các trục tọa độ vuông góc với nhau và hợp thành một tam diện thuận, chiều của chúng được xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Các trục của hệ tọa độ tổng thể được quy ước là các trục X,Y,Z trong SAP 2000 hệ tọa độ này có tên là GLOBAL Hình 4. Hệ tọa độ tổng thể. Hướng mặc định của hệ trục tọa độ luôn có chiều dương của trục Z hướng thẳng đứng từ dưới lên trên.
Các hệ trục tọa độ địa phương cho nút, phần tử và tải trọng của gia tốc nền đều được định nghĩa tương ứng với hướng thẳng đứng này. Riêng đối với tải trọng bản thân được định nghĩa theo chiều ngược với trục Z mặt phẳng X-Y nằm ngang. Hệ tọa độ tổng thể có thể là hệ tọa độ vuông góc (Cartesian) và hệ tọa độ trụ (Cylindrical) Hình 5. Mặt bằng lƣới của hệ tọa độ vuông góc và hệ tọa độ trụ.
Trang 21 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Định nghĩa hệ tr ục tọa độ bổ sung. Hệ trục tọa độ bổ sung có thể được dùng để dễ dàng cho quá trình mô hình một bộ phận nào đó của kết cấu. Một hệ trục tọa độ phải có một điểm gốc và các trục, các trục này vuông góc với nhau và xác định theo quy tắc bàn tay phải.
Define > Coordinate Systems/Grids…>Add New System. Trang 22 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. Góc xoay dƣơng của hệ tọa độ mới. Đơn vị góc đo độ dùng trong SAP 2000.
Gồm độ (o) và radian : + Độ (o) được sử dụng để chỉ định thông số hình học chẳng hạn như góc của trục địa phương. + Radian dùng để chỉ định góc xoay của chuyển vị. + Kết quả góc xoay xuất ra sử dụng đơn vị radian. Bạn có thể thay đổi đơn vị hiện tại bất kì lúc nào bằng cách click hộp xổ xuống ở bên phải thanh trạng thái.
Liên kết (Restraints) Là điều kiện liên kết với trái đất của một nút. Sap 2000 dùng nhiều loại liên kết như gối tựa, khớp cố định, ngàm, liên kết hồi. Tải trọng (Load): -Trường hợp tải trọng (Load case) : Trong SAP 2000 cho phép khai báo nhiều trường hợp tải trọng, file kết quả SAP 2000 đưa ra chứa nội lực, chuyển vị của từng trường hợp tải. -Tổ hợp tải trọng (Load Combination): Người dùng có thể chỉ định sự có mặt cùng lúc của nhiều trường hợp tải gây ra kết quả bất lợi nhất cho kết cấu.
Khi đó SAP 2000 đưa ra kết quả là tổ hợp tuyến tính theo nguyên lý cộng tác dụng(Add) hoặc theo kiểu đường bao. Trang 23 Ứng dụng sap trong thiết kết kếu cấu. NHỮNG CÔNG CỤ HỖ TRỢ TRONG SAP 2000 1. Standard (tiêu chuẩn) New Model.
: Tạo mô hình (file) mới Open. : Mở file dữ liệu có trên đĩa Save : Lưu dữ liệu của mô hình hiện tại vào file. Print Graphics : In hình ảnh thể hiện trên cửa sổ hiện hành ra máy in. Undo : Huỷ lệnh vừa thực hiện.