Phân tích kết cấu cầu cong và cầu dây văng bằng SAP2000 (Tài liệu)

Tài liệu nghiên cứu Phân tích kết cấu cầu cong và cầu dây văng bằng sap 2000, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Đề tài: Phân Tích Kết Cấu Cầu Cong Và Cầu Dây Văng Bằng Sap 2000

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ HƯỚNG DẪN TÓM TẮT
• 1.1. Giới thiệu tóm tắt về SAP-2000
• 1.2. Xử lý sơ bộ các số liệu nhập
• 1.2.1. Chọn đơn vị đo lường
• 1.2.2. Xác định các kích thước hình học
• 1.2.3. Xác định vật liệu và tính chất mặt cắt của cấu kiện
• 1.2.4. Gán các tính chất mặt cắt cho phần tử
• 1.2.5. Xác định các trường hợp đặt tải trọng
• 1.2.6. Gán trị số và vị trí tải trọng
• 1.2.7. Gán các điều kiện biên (điều kiện liên kết gối)
• 1.3. Giải bài toán trên SAP-2000
• 1.4. Xử lý các kết quả tính toán
• 1.4.1. Vẽ dạng kết cấu sau khi đã bị biến dạng
• 1.4.2. Thể hiện các trị số nội lực của các phần tử kết cấu
• 1.4.3. In kết quả phân tích kết cấu
• 2. CHƯƠNG 2: KHÁI NIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN THỰC HIỆN TRÊN SAP-2000
• 2.1. Sự rời rạc hoá kết cấu
• 2.1.1. Các điều kiện biên của nút (Joint Support Conditions)
• 2.1.2. Các liên kết nút (Joint Constraints)
• 2.2. Các kiểu phần tử (Type of Elements)

Tóm tắt

I. Hướng dẫn phân tích cầu cong và cầu dây văng bằng SAP2000

Việc phân tích kết cấu cầu, đặc biệt là các dạng phức tạp như cầu cong và cầu dây văng, đòi hỏi một công cụ tính toán mạnh mẽ và chính xác. Phần mềm SAP2000, phát triển bởi Computers and Structures, Inc., là một chương trình phân tích phần tử hữu hạn tổng quát, được công nhận rộng rãi trong ngành thiết kế cầu đường. Tài liệu "Phân tích kết cấu cầu cong và cầu dây văng bằng SAP2000" của tác giả Nguyễn Viết Trung và Nguyễn Hữu Hưng nhấn mạnh rằng SAP2000 có khả năng phân tích tĩnh học và động học, tuyến tính và phi tuyến đối với các hệ kết cấu không gian phức tạp. Nền tảng của phần mềm này là phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH), một phương pháp số coi kết cấu liên tục như một tổ hợp của nhiều phần tử rời rạc liên kết với nhau tại các nút. Cách tiếp cận này cho phép giải quyết các bài toán siêu tĩnh phức tạp mà phương pháp giải tích truyền thống khó thực hiện. Đối với sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp cầu hoặc các kỹ sư thực hành, việc nắm vững SAP2000 không chỉ giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế mà còn đảm bảo độ chính xác và an toàn cho công trình. Chương trình cho phép mô hình hóa kết cấu cầu một cách trực quan, gán các đặc trưng vật liệu theo tiêu chuẩn, định nghĩa các loại tải trọng phức tạp và thực hiện các phân tích chuyên sâu. Kết quả được thể hiện dưới dạng đồ họa, biểu đồ nội lực, và các bảng số liệu chi tiết, giúp người dùng dễ dàng kiểm toán kết cấu cầu.

1.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm SAP2000 trong ngành cầu

Phần mềm SAP2000 là một công cụ tính toán kỹ thuật đa năng, ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải quyết các bài toán kết cấu. Trong lĩnh vực xây dựng cầu, SAP2000 nổi bật với thư viện phần tử phong phú, bao gồm phần tử Thanh (Frame), Vỏ (Shell), và Khối (Solid), cho phép mô phỏng chính xác hầu hết các bộ phận của công trình cầu. Theo tài liệu gốc, chương trình này đặc biệt mạnh mẽ khi giải quyết "các bài toán không gian của kết cấu cầu siêu tĩnh phức tạp như cầu cong, cầu treo dây võng, cầu dây xiên". Giao diện đồ họa chạy trên môi trường Windows giúp người dùng dễ dàng thao tác từ khâu dựng mô hình, gán tải trọng, đến xử lý và trình bày kết quả. Hơn nữa, SAP2000 tích hợp sẵn các tiêu chuẩn thiết kế hàng đầu thế giới như AASHTO LRFD, giúp tự động hóa quá trình kiểm toán kết cấu cầu và thiết kế cấu kiện, một tính năng cực kỳ hữu ích cho các kỹ sư và sinh viên ngành cầu đường.

1.2. Vai trò của phân tích phần tử hữu hạn PTHH trong thiết kế

Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (PTHH) là nền tảng lý thuyết cốt lõi của SAP2000. Ý tưởng cơ bản của phương pháp này là "coi vật thể liên tục như là tổ hợp của nhiều phần tử liên kết với nhau bởi một số hữu hạn các điểm, gọi là nút". Việc rời rạc hóa kết cấu thành một hệ hữu hạn phần tử cho phép chuyển đổi các phương trình vi phân phức tạp của cơ học kết cấu thành một hệ phương trình đại số tuyến tính có thể giải được bằng máy tính. Điều này mang lại khả năng phân tích các kết cấu có hình dạng hình học và điều kiện biên bất kỳ, điều mà các phương pháp giải tích cổ điển không thể làm được. Trong thiết kế cầu, PTHH giúp xác định chính xác sự phân bố ứng suất dầm, chuyển vị kết cấu và nội lực tại mọi điểm, từ đó đánh giá được khả năng chịu lực và độ an toàn của công trình dưới tác dụng của các tổ hợp tải trọng khác nhau.

II. Thách thức khi phân tích kết cấu cầu cong cầu dây văng

Phân tích kết cấu cầu cong và cầu dây văng đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật do tính phức tạp về hình học và cơ học của chúng. Đối với cầu cong, sự tương tác giữa uốn và xoắn là vấn đề cốt lõi. Tải trọng thẳng đứng không chỉ gây ra mômen uốn mà còn sinh ra mômen xoắn đáng kể trong dầm cầu cong, đòi hỏi một mô hình không gian 3D chính xác để nắm bắt được hành vi thực của kết cấu. Các hiệu ứng phân tích phi tuyến hình học cũng trở nên quan trọng khi xét đến các chuyển vị lớn. Trong khi đó, kết cấu cầu dây văng là một hệ cực kỳ nhạy cảm với sự tương tác giữa các bộ phận. Việc xác định lực căng ban đầu trong hệ cáp văng dự ứng lực để đạt được hình dạng hình học và trạng thái ứng suất mong muốn là một bài toán lặp phức tạp. Sự ổn định của tháp Pylon dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang, cùng với ảnh hưởng của hiệu ứng bậc hai (phân tích P-Delta), là yếu tố then chốt quyết định sự an toàn của toàn hệ. Ngoài ra, cả hai loại cầu này đều yêu cầu phân tích dao động cầu một cách cẩn thận để đánh giá đáp ứng dưới tác dụng của tải trọng gió, động đất và tải trọng di động.

2.1. Phân tích phi tuyến hình học và xoắn trong dầm cầu cong

Thách thức lớn nhất khi phân tích dầm cầu cong là sự xuất hiện đồng thời của mômen uốn và mômen xoắn. Khi tải trọng tác dụng lên dầm, đặc biệt là tải trọng không đối xứng, nó sẽ gây ra cả uốn và xoắn cho mặt cắt. SAP2000 cho phép mô hình hóa dầm cong bằng các phần tử Frame không gian, có đủ các bậc tự do để thể hiện được hành vi này. Hơn nữa, với các cầu cong có bán kính nhỏ hoặc nhịp dài, các chuyển vị kết cấu có thể trở nên lớn, làm thay đổi hình dạng hình học ban đầu và ảnh hưởng đến sự phân bố nội lực. Trong trường hợp này, việc thực hiện phân tích phi tuyến hình học, đặc biệt là phân tích P-Delta, là bắt buộc để có được kết quả chính xác, đánh giá đúng sự ổn định của kết cấu.

2.2. Vấn đề căng cáp văng dự ứng lực và ổn định tháp Pylon

Đối với kết cấu nhịp cầu dây văng, việc tính toán chính xác lực căng trong hệ thống cáp văng dự ứng lực là yếu tố quyết định. Lực căng cáp không chỉ đỡ dầm chủ mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến nội lực trong dầm và tháp Pylon. Đây là một bài toán phi tuyến, vì lực căng cáp phụ thuộc vào biến dạng của toàn hệ, và biến dạng của hệ lại phụ thuộc vào lực căng cáp. SAP2000 giải quyết vấn đề này thông qua các quy trình phân tích lặp, cho phép người dùng tìm ra trạng thái cân bằng cuối cùng. Sự ổn định của tháp Pylon, một cấu kiện chịu nén uốn phức tạp, cũng là một mối quan tâm hàng đầu, đòi hỏi phải xem xét kỹ lưỡng các hiệu ứng oằn và P-Delta để đảm bảo an toàn.

III. Phương pháp mô hình hóa kết cấu cầu cong bằng SAP2000

Quá trình mô hình hóa kết cấu cầu trong SAP2000 là bước nền tảng quyết định độ chính xác của toàn bộ bài toán phân tích. Quy trình này bắt đầu bằng việc thiết lập một hệ lưới tọa độ phù hợp với hình dạng hình học của cầu, có thể là hệ tọa độ Đề-các hoặc tọa độ trụ cho dầm cầu cong. Các cấu kiện chính như dầm, trụ, tháp Pylon được mô hình hóa bằng các phần tử Thanh (Frame), trong khi bản mặt cầu có thể được mô hình hóa bằng phần tử Vỏ (Shell) để có kết quả phân bố ứng suất chi tiết hơn. Việc khai báo đặc trưng vật liệu (bê tông, thép) và đặc trưng mặt cắt ngang là bước tiếp theo, cần tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 hoặc AASHTO LRFD. SAP2000 cung cấp một thư viện mặt cắt tiêu chuẩn phong phú và cho phép người dùng tự định nghĩa các mặt cắt phức tạp. Cuối cùng, việc gán các điều kiện biên (liên kết gối) một cách chính xác là cực kỳ quan trọng. Như tài liệu gốc cảnh báo: "Nếu quên không gán hoặc gán nhầm các điều kiện biên thì kết cấu sẽ trở thành loại kết cấu không ổn định... và như vậy thì chương trình SAP-2000 không thể giải được".

3.1. Quy trình mô hình hóa kết cấu cầu từ hệ lưới tọa độ

Bước đầu tiên trong mô hình hóa kết cấu cầu là tạo ra một khung lưới tọa độ chính xác. Với cầu thẳng, hệ tọa độ Đề-các (Cartesian) là đủ. Tuy nhiên, đối với dầm cầu cong, việc sử dụng hệ tọa độ trụ (Cylindrical) thường hiệu quả hơn, giúp định vị các nút trên đường cong một cách dễ dàng. Từ hệ lưới đã có, người dùng sử dụng các công cụ vẽ để tạo ra các phần tử. Dầm chủ, dầm ngang, trụ và tháp Pylon thường được mô hình bằng phần tử FRAME. Hệ cáp văng dự ứng lực được mô hình bằng phần tử FRAME có thuộc tính chỉ chịu kéo (Truss) hoặc phần tử Cáp (Cable) chuyên dụng trong các phiên bản mới hơn. Việc chia nhỏ các phần tử một cách hợp lý sẽ tăng độ chính xác của kết quả, đặc biệt tại các vị trí có sự thay đổi đột ngột về hình học hoặc tải trọng.

3.2. Khai báo vật liệu và đặc trưng mặt cắt theo 22TCN 272 05

Sau khi có mô hình hình học, bước tiếp theo là định nghĩa các thuộc tính vật lý. Người dùng cần khai báo các đặc trưng vật liệu như mô đun đàn hồi, hệ số Poisson, trọng lượng riêng cho bê tông và thép theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 hoặc các tiêu chuẩn tương đương. Tiếp theo, các đặc trưng mặt cắt ngang (diện tích, mô men quán tính) cho từng loại cấu kiện được định nghĩa. SAP2000 cho phép nhập mặt cắt từ thư viện có sẵn (ví dụ: mặt cắt thép hình chữ I) hoặc tự tạo các mặt cắt chữ nhật, chữ T, hình hộp. Đối với các cấu kiện có mặt cắt thay đổi như trụ cầu vát, SAP2000 cung cấp tính năng tạo mặt cắt không lăng trụ (Nonprismatic Section), giúp mô phỏng kết cấu gần với thực tế hơn, từ đó cải thiện độ chính xác khi tính toán nội lực cầu.

IV. Bí quyết tính toán nội lực và phân tích dao động cầu văng

Sau khi hoàn tất mô hình, bước tiếp theo là định nghĩa và gán tải trọng, sau đó tiến hành phân tích để tính toán nội lực cầu. Các trường hợp tải trọng tĩnh bao gồm tĩnh tải (trọng lượng bản thân, các lớp phủ mặt cầu) và hoạt tải (người đi bộ, xe cộ). SAP2000 có khả năng tự động tính toán trọng lượng bản thân dựa trên vật liệu và kích thước đã khai báo. Đặc biệt, module phân tích cầu (Bridge Analysis) của phần mềm rất mạnh mẽ trong việc xử lý tải trọng di động. Người dùng có thể định nghĩa các làn xe, các loại xe tiêu chuẩn (như H-30, XB-80 của Việt Nam hay HL-93 của AASHTO) và chương trình sẽ tự động xác định vị trí xếp tải bất lợi nhất để tìm ra đường bao nội lực. Dựa trên các trường hợp tải trọng đơn lẻ, các tổ hợp tải trọng được tạo ra theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế để phục vụ cho việc kiểm toán kết cấu cầu. Bên cạnh phân tích tĩnh, phân tích dao động cầu cũng là một phần không thể thiếu, đặc biệt đối với các kết cấu nhịp lớn và mềm như cầu dây văng, giúp xác định các tần số dao động riêng và dạng dao động của công trình.

4.1. Gán tải trọng di động và tạo các tổ hợp tải trọng chuẩn

Module Bridge của SAP2000 đơn giản hóa đáng kể việc phân tích tải trọng di động. Quá trình bao gồm: định nghĩa làn xe (Lanes) chạy dọc theo tuyến cầu, định nghĩa các loại xe tiêu chuẩn (Vehicles), và tạo ra các lớp xe (Vehicle Classes) để gán cho các làn. Sau đó, một trường hợp phân tích tải trọng di động (Moving Load Case) được thiết lập, trong đó SAP2000 sẽ tự động di chuyển các xe dọc theo làn để tìm ra giá trị nội lực và chuyển vị kết cấu lớn nhất tại mọi mặt cắt. Kết quả từ phân tích này được dùng để tạo các tổ hợp tải trọng theo công thức của AASHTO LRFD hoặc 22TCN 272-05, kết hợp tĩnh tải và các loại hoạt tải khác nhau để tìm ra trạng thái bất lợi nhất cho thiết kế.

4.2. Thực hiện phân tích dao động cầu và xác định tần số riêng

Phân tích dao động cầu (hay phân tích modal) là bước quan trọng để hiểu rõ đặc tính động lực học của kết cấu. Phân tích này nhằm mục đích tìm ra các tần số dao động riêng và các dạng dao động tương ứng của cầu. Đây là những thông số cơ bản để đánh giá sự cộng hưởng có thể xảy ra do tải trọng gió, động đất hoặc thậm chí là tải trọng di động có tính chu kỳ. Trong SAP2000, phân tích này được thực hiện thông qua việc giải bài toán trị riêng (Eigenvalue Analysis). Kết quả phân tích dao động là cơ sở cho các phân tích động lực học phức tạp hơn như phân tích phổ phản ứng (Response Spectrum Analysis) cho động đất hoặc phân tích lịch sử thời gian (Time History Analysis) cho tải trọng gió.

V. Cách kiểm toán kết cấu cầu và ứng dụng kết quả phân tích

Giai đoạn cuối cùng của quy trình là xử lý và ứng dụng kết quả phân tích. SAP2000 cung cấp nhiều công cụ trực quan để hiển thị kết quả, bao gồm sơ đồ biến dạng của kết cấu, các biểu đồ tính toán nội lực cầu (mô men, lực cắt, lực dọc) và bản đồ phân bố ứng suất dầm hoặc bản mặt cầu. Người dùng có thể dễ dàng kiểm tra các giá trị chuyển vị kết cấu tại các điểm quan trọng và so sánh chúng với giới hạn cho phép của tiêu chuẩn. Dựa trên các biểu đồ nội lực từ các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, kỹ sư sẽ tiến hành kiểm toán kết cấu cầu theo các tiêu chuẩn hiện hành như AASHTO LRFD. Quá trình này bao gồm việc kiểm tra khả năng chịu lực của các mặt cắt (uốn, cắt, nén, kéo) và tính toán cốt thép cho các cấu kiện bê tông. SAP2000 cũng tích hợp các module thiết kế (Design) có khả năng tự động thực hiện các bước kiểm toán này cho cấu kiện thép và bê tông cốt thép, giúp đẩy nhanh tiến độ và giảm thiểu sai sót trong quá trình thiết kế chi tiết. Độ chính xác của kết quả phân tích luôn phụ thuộc vào khả năng và kinh nghiệm của người kỹ sư sử dụng chương trình.

5.1. Xem xét biểu đồ nội lực và kiểm tra chuyển vị kết cấu

Sau khi chạy phân tích, SAP2000 cho phép hiển thị kết quả một cách linh hoạt. Người dùng có thể xem sơ đồ biến dạng của toàn bộ công trình dưới một trường hợp tải trọng hoặc tổ hợp cụ thể để đánh giá tổng thể hành vi của kết cấu. Việc kiểm tra giá trị chuyển vị kết cấu lớn nhất, đặc biệt là độ võng của dầm chính, và so sánh với giới hạn cho phép trong tiêu chuẩn là bước kiểm tra điều kiện làm việc ở trạng thái giới hạn sử dụng. Các biểu đồ nội lực (mô men uốn, lực cắt, lực dọc) có thể được hiển thị trực tiếp trên mô hình, cho phép xác định nhanh chóng các vị trí có nội lực lớn nhất để tập trung cho việc thiết kế và kiểm toán kết cấu cầu.

5.2. Quy trình kiểm toán kết cấu cầu theo tiêu chuẩn thiết kế

Từ các giá trị nội lực đã được xác định, quy trình kiểm toán kết cấu cầu được tiến hành. Đối với cấu kiện bê tông, kỹ sư sẽ sử dụng các cặp nội lực (M, N) hoặc (V, T) từ các tổ hợp tải trọng bất lợi nhất để tính toán diện tích cốt thép yêu cầu theo nguyên lý của AASHTO LRFD hoặc 22TCN 272-05. Đối với cấu kiện thép, quá trình kiểm toán bao gồm kiểm tra ứng suất, kiểm tra ổn định tổng thể và cục bộ. SAP2000 hỗ trợ quá trình này thông qua các module thiết kế tích hợp. Người dùng chỉ cần chọn tiêu chuẩn thiết kế mong muốn, và phần mềm sẽ tự động tính toán tỷ số khả năng chịu lực trên nội lực yêu cầu (capacity/demand ratio) cho từng cấu kiện, giúp nhanh chóng xác định các bộ phận cần gia cường hoặc tối ưu lại kích thước.

VI. Tương lai phân tích cầu SAP2000 và các phần mềm thay thế

SAP2000 đã và đang là một công cụ phân tích kết cấu mạnh mẽ và đáng tin cậy, được sử dụng rộng rãi trong các đồ án tốt nghiệp cầu và các dự án thực tế. Ưu điểm lớn của nó là tính tổng quát, có khả năng mô hình và phân tích nhiều loại kết cấu khác nhau, không chỉ riêng cầu. Tuy nhiên, trong lĩnh vực thiết kế cầu đường chuyên dụng, đã xuất hiện các phần mềm thay thế với nhiều tính năng chuyên biệt hơn. Midas Civil là một đối thủ cạnh tranh lớn, được nhiều kỹ sư cầu ưa chuộng nhờ giao diện thân thiện và các module phân tích chuyên sâu cho cầu như phân tích giai đoạn thi công, tính toán từ biến, co ngót. CSI Bridge, một sản phẩm cùng hãng với SAP2000, cũng là một lựa chọn mạnh mẽ, được xây dựng dựa trên nhân xử lý của SAP2000 nhưng được tối ưu hóa hoàn toàn cho việc mô hình hóa và phân tích cầu. Sự lựa chọn giữa các phần mềm này thường phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án, sự quen thuộc của người dùng và các tính năng đặc thù cần thiết. Dù vậy, các nguyên tắc cơ bản của phân tích phần tử hữu hạn và quy trình thiết kế vẫn là kiến thức nền tảng mà bất kỳ kỹ sư cầu nào cũng cần nắm vững.

6.1. Đánh giá ưu điểm của SAP2000 trong phân tích cầu phức tạp

Ưu điểm cốt lõi của phần mềm SAP2000 nằm ở bộ giải (solver) mạnh mẽ và tính linh hoạt cao. Nó cho phép người dùng kiểm soát chi tiết mô hình, từ việc định nghĩa các loại phần tử, thuộc tính vật liệu phi tuyến, đến việc thiết lập các loại phân tích phức tạp như phân tích phi tuyến hình học hay phân tích động lực học. Đối với các bài toán nghiên cứu hoặc các kết cấu cầu có hình dạng đặc biệt, khả năng tùy biến sâu của SAP2000 là một lợi thế lớn. Hơn nữa, sự phổ biến của SAP2000 trong các trường đại học giúp sinh viên và kỹ sư trẻ có một nền tảng vững chắc về hướng dẫn SAP2000 cơ bản trước khi tiếp cận các công cụ chuyên dụng khác.

6.2. So sánh SAP2000 với các phần mềm Midas Civil và CSI Bridge

Trong khi SAP2000 là một công cụ đa năng, Midas Civil và CSI Bridge lại là các phần mềm chuyên dụng cho cầu. Midas Civil nổi bật với khả năng phân tích giai đoạn thi công (Construction Stage Analysis) rất mạnh, cho phép mô phỏng chính xác quá trình xây dựng cầu dây văng hoặc cầu đúc hẫng. CSI Bridge cung cấp một quy trình làm việc tham số hóa (parametric workflow), giúp việc mô hình hóa các loại cầu tiêu chuẩn trở nên cực kỳ nhanh chóng thông qua các mẫu (templates) dựng sẵn. Về cơ bản, CSI Bridge và SAP2000 chia sẻ cùng một hạt nhân phân tích, nhưng CSI Bridge có giao diện và các công cụ được tối ưu hóa riêng cho ngành cầu, trong khi SAP2000 giữ lại tính tổng quát cho mọi loại công trình.

Nội dung chính

TÀI LIỆU HỌC THUẬT: HƯỚNG DẪN PHÂN TÍCH CẦU CONG, CẦU DÂY VĂNG BẰNG SAP2000

Tổng quan về giáo trình

Tài liệu "Phân tích kết cấu cầu cong và cầu dây văng bằng SAP 2000" do PGS. TS. Nguyễn Viết Trung và KS. Nguyễn Hữu Hưng biên soạn, được Nhà xuất bản Giao thông Vận tải phát hành năm 2003. Trong chương trình đào tạo kỹ sư và thạc sĩ ngành Xây dựng Công trình Giao thông (chuyên ngành Cầu - Hầm), tài liệu này giữ vị trí là giáo trình chuyên đề thực hành tính toán kết cấu công trình trên máy tính, phục vụ các học phần: Tin học ứng dụng trong công trình cầu, Phân tích kết cấu cầu nâng cao, và Đồ án tốt nghiệp công trình giao thông.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học:

• Khả năng làm chủ các công cụ mô hình hóa phần tử hữu hạn trên phần mềm SAP2000 (phiên bản 7).
• Kỹ năng mô hình hóa hệ thanh phẳng và hệ thanh không gian để tính toán các hệ kết cấu cầu siêu tĩnh phức tạp.
• Phương pháp phân tích tĩnh học, phân tích động học, phi tuyến và xếp hoạt tải xe chạy theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành (AASHTO, ACI, AISC của Hoa Kỳ và các quy trình tải trọng Việt Nam như H-30, XB-80).
• Năng lực phân tích và xử lý kết quả nội lực, chuyển vị, dao động để ứng dụng vào thiết kế kết cấu cầu cong và cầu dây văng.

Cấu trúc giáo trình gồm 6 phần được thiết kế theo tiến trình từ lý thuyết nền tảng đến kỹ năng vận hành công cụ và ứng dụng chuyên sâu vào các dạng kết cấu cầu đặc thù. Điểm đặc sắc của tài liệu là tập trung giải quyết triệt để bài toán mô hình hóa hệ thanh không gian – mô hình phổ biến và thực tế nhất trong kỹ thuật cầu – đồng thời hướng dẫn chi tiết quy trình 3 giai đoạn chuẩn: tiền xử lý dữ liệu nhập (Pre-processing), phân tích giải bài toán ma trận (Solution), và xử lý kết quả xuất ra (Post-processing).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 6 phần với sự gắn kết logic chặt chẽ:

• Phần 1: Sơ lược về SAP2000 phiên bản 7: Giới thiệu tổng quan về phần mềm, môi trường giao diện đồ họa Windows, khả năng giải quyết các bài toán tĩnh học/động học/phi tuyến, thư viện phần tử, quy ước dấu mô-men và lực dọc trục, cùng quy trình 3 bước phân tích kết cấu.
• Phần 2: Khái niệm về phương pháp phần tử hữu hạn thực hiện trên SAP2000: Trình bày nguyên lý rời rạc hóa kết cấu; điều kiện biên của nút (Joint Restraints); các kiểu liên kết nút (Joint Constraints) và mô hình sàn cứng (Rigid-Floor Diaphragm); đặc trưng 4 loại phần tử mẫu (Frame, Shell, Solid, Asolid) và phần tử phi tuyến (NLLink); lý thuyết phân tích tĩnh học và 5 bài toán phân tích động học.
• Phần 3: Hướng dẫn sử dụng các thực đơn trên cửa sổ chính: Hướng dẫn chi tiết từng nhóm lệnh thao tác trên các menu chức năng:
  • Menu File: Khởi tạo mô hình từ mẫu (New Model from Template), nhập/xuất dữ liệu (Import/Export SAP-90, .S2K), xuất bảng biểu (Print Input/Output Tables), tạo video động lực học (Create History Video .AVI).
  • Menu Edit: Lệnh hiệu chỉnh (Undo/Redo, Cut/Copy/Paste), sao chép nâng cao (Replicate dạng tuyến tính, xuyên tâm, đối xứng), nối/chia phần tử (Merge Joints, Divide/Break Frames, Mesh Shells, Join Frames, Disconnect/Connect), đổi nhãn (Change Labels).
  • Menu View: Thiết lập hiển thị không gian 3D (Set 3D View), mặt phẳng 2D (Set 2D View), hiển thị phần tử (Set Elements: Shrink, Extrusions, Fill), giới hạn vùng nhìn (Set Limits).
  • Menu Define: Định nghĩa vật liệu bê tông, thép (Define Materials), định nghĩa tiết diện lăng trụ, tiết diện thay đổi (Nonprismatic Sections), nhóm tự động chọn (Auto Select), tiết diện tấm vỏ (Shell Sections), phần tử phi tuyến (NLLink Properties), nhóm đối tượng (Groups), trường hợp tải trọng tĩnh (Static Load Cases).
• Phần 4: Nguyên tắc sử dụng SAP2000 để phân tích kết cấu cầu: Mô hình hóa làn xe (Traffic Lanes), module phân tích cầu (Bridge Analysis), tính toán đường ảnh hưởng (Influence Lines), tổ hợp tải trọng và xếp hoạt tải di động.
• Phần 5: Phân tích kết cấu cầu dây văng: Hướng dẫn xây dựng sơ đồ không gian cầu dây văng, mô hình hóa tháp cầu, dầm chủ, hệ dây cáp văng xiên và phân tích hiệu ứng phi tuyến hình học.
• Phần 6: Phân tích kết cấu cầu cong: Thiết lập mô hình hình học cầu cong trong hệ tọa độ cong/trụ, phân tích hiệu ứng xoắn và phân bố nội lực trong mặt cắt hộp khi chịu tải trọng xe chạy.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố và hệ thống hóa các nguyên lý khoa học - kỹ thuật:

1. Nguyên lý phương pháp phần tử hữu hạn (FEM):

   • Rời rạc hóa miền liên tục thành tập hợp các phần tử liên kết tại các nút.
   • Thiết lập điều kiện cân bằng năng lượng biến dạng giữa mô hình thay thế và kết cấu thực.
   • Xây dựng hệ phương trình cân bằng tĩnh học: $$[K]{U} = {R}$$ (Trong đó $[K]$ là ma trận độ cứng tổng thể, ${U}$ là vectơ chuyển vị nút, ${R}$ là vectơ tải trọng nút và tải trọng quy đổi).

2. Thư viện phần tử hữu hạn:

   • Phần tử thanh (Frame): Phần tử không gian 3 chiều chịu uốn 2 trục, cắt 2 trục, xoắn và kéo nén dọc trục. Hỗ trợ mômen quán tính thay đổi theo quy luật tuyến tính, parabol hoặc bậc 3 dọc theo chiều dài phần tử (Nonprismatic element).
   • Phần tử vỏ (Shell): Tổ hợp ứng xử màng (chịu lực trong mặt phẳng) và bản uốn (chịu lực ngoài mặt phẳng) với dạng phần tử tứ giác 4 nút hoặc tam giác 3 nút.
   • Phần tử khối (Solid): Mô hình không gian 3 chiều với biên từ 3 đến 8 nút, giải quyết bài toán biến dạng phẳng, ứng suất phẳng và đối xứng trục.
   • Phần tử bản (Asolid): Mô hình hóa kết cấu đối xứng trục và bản không gian.
   • Phần tử phi tuyến (NLLink): Mô hình hóa liên kết 1 nút đàn hồi với đất hoặc 2 nút liên kết với nhau, có 6 bậc tự do đàn hồi phi tuyến, biểu diễn cho các cấu trúc: bộ đệm đàn hồi (Damper), khe hở (Gap), móc (Hook), chất dẻo (Plastic1), gối cách chấn (Isolator1, Isolator2).

3. Lý thuyết phân tích động học công trình:

   • Trạng thái dừng (Steady State): Giải phương trình $[K - \omega^2 M]{A} = {F}$ với tải trọng điều hòa $R = F \sin(\omega t)$.
   • Phân tích trị riêng (Eigenvalue): Xác định tần số và dạng dao động riêng tự do qua thuật toán lặp không gian con tăng tốc (Accelerated Subspace Iteration).
   • Phân tích véctơ Ritz (Ritz-vector Analysis): Sử dụng hệ véctơ Ritz sinh ra từ phân bố không gian của tải trọng động để tăng tốc độ hội tụ và độ chính xác khi phân tích dao động do hoạt tải.
   • Phân tích phổ phản ứng (Response-Spectrum): Giải phương trình động học $Ku + Cv + Mw = Ma w_g$ dưới tác động gia tốc nền địa chấn đa phương.
   • Phân tích lịch sử thời gian (Time-History Dynamic Response): Giải hệ phương trình vi phân chuyển động bằng phương pháp tích phân chính xác (Exact Integration) đối với hàm tải trọng phụ thuộc không gian và thời gian $R(s,t) = F(s)\cdot T(t)$.

Kỹ năng phát triển

Tài liệu rèn luyện cho người học các kỹ năng kỹ thuật và tính toán thực hành:

• Kỹ năng thiết lập mô hình hình học: Sử dụng hệ lưới trục Đề-các và tọa độ trụ, áp dụng các lệnh sao chép ma trận Replicate tuyến tính, xuyên tâm và đối xứng gương; kỹ thuật phân chia lưới phần tử (Divide/Break Frames, Mesh Shells) và khử lỗi trùng nút (Merge Joints, Show Duplicates).
• Kỹ năng định nghĩa thông số vật lý: Khai báo đặc trưng cơ lý của vật liệu thép và bê tông cốt thép (mô-đun đàn hồi $E$, hệ số Poisson $\nu$, trọng lượng riêng $\gamma$, ứng suất chảy $f_y$, cường độ nén $f_c$); thiết lập tiết diện thanh phức hợp và tiết diện thay đổi theo nhịp cầu.
• Kỹ năng giải phóng liên kết và gán điều kiện biên: Thao tác gán liên kết gối nút (Joint Restraints), giải phóng mô-men uốn và mô-men xoắn ở đầu phần tử thanh dàn/chốt (Frame Releases), thiết lập ràng buộc màng cứng sàn (Rigid Diaphragm).
• Kỹ năng xếp tải và xử lý số liệu: Khai báo trường hợp tĩnh tải (Dead Load Multiplier = 1.0), các trường hợp hoạt tải, thiết lập làn xe chạy, phân tích đường ảnh hưởng và trích xuất kết quả phân tích sang các định dạng bảng tính hoặc file văn bản (.out, .eko, .log).

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tiếp cận sư phạm

Giáo trình áp dụng phương pháp tiếp cận từng bước (step-by-step tutorial) gắn liền với thao tác trực quan trên giao diện đồ họa. Mỗi nội dung lý thuyết về phương pháp phần tử hữu hạn hoặc tiêu chuẩn thiết kế đều được cụ thể hóa bằng trình tự thực hiện trên các hộp thoại của phần mềm, giúp người học chuyển hóa kiến thức cơ học lý thuyết thành kỹ năng thực hành phân tích số.

Bài tập và quy trình thực hành

Tài liệu chuẩn hóa quy trình phân tích kết cấu thành 3 giai đoạn rõ ràng:

1. Xử lý sơ bộ số liệu nhập (Pre-processing):
   • Lựa chọn hệ đơn vị đo lường thống nhất trên thanh trạng thái.
   • Thiết lập lưới tọa độ và dựng hình học kết cấu (vẽ thủ công hoặc thông qua hệ mẫu Templates).
   • Định nghĩa và gán đặc tính vật liệu, hình học mặt cắt cho các phần tử.
   • Gán các điều kiện biên liên kết gối và các ràng buộc nút.
   • Định nghĩa các trường hợp tải trọng tĩnh, tổ hợp tải trọng và gán tải trọng nút/phần tử.
2. Thực thi phân tích (Analysis):
   • Thiết lập bậc tự do bài toán (Analysis Options: chọn phân tích phẳng 2D hoặc không gian 3D).
   • Chạy chương trình (Run Analysis), kiểm soát quá trình giải ma trận tự động và thông báo ANALYSIS COMPLETE.
3. Xử lý kết quả tính toán (Post-processing):
   • Quan sát sơ đồ kết cấu biến dạng dưới các trường hợp tải trọng.
   • Trích xuất biểu đồ lực dọc trục (Axial Force), lực cắt (Shear Force), mô-men xoắn (Torsion), và mô-men uốn (Bending Moment).
   • Xuất dữ liệu ra file văn bản hoặc máy in phục vụ thuyết minh tính toán.

Hướng dẫn tự học và kiểm soát sai số

Giáo trình nhấn mạnh nguyên tắc: "Hiệu quả và độ chính xác của SAP2000 luôn phụ thuộc vào khả năng của người kỹ sư sử dụng chương trình." Để tự học hiệu quả, người đọc cần:

• Kiểm tra cẩn thận điều kiện biên trước khi chạy phân tích để tránh hiện tượng kết cấu biến hình hoặc hệ phương trình suy biến.
• Đọc và phân tích các file kết xuất hệ thống gồm:
  • Tên_file.out: Chứa toàn bộ bảng số liệu kết quả tính toán (nội lực, chuyển vị, phản lực).
  • Tên_file.eko: Chứa thông tin số liệu nhập đã được phần mềm xử lý.
  • Tên_file.log: Ghi lại nhật ký diễn biến quá trình giải bài toán và các cảnh báo lỗi.
• Tự kiểm chứng các giá trị nội lực đơn giản bằng phương pháp cơ học kết cấu truyền thống trước khi chấp nhận kết quả mô hình không gian phức tạp.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Chuyển đổi toàn diện sang giao diện đồ họa Windows: So với phiên bản tiền nhiệm SAP-90 chạy trên môi trường DOS với tệp nhập liệu văn bản phức tạp, SAP2000 phiên bản 7 cho phép dựng hình, gán tải trọng, phân tích và xem kết quả đồ họa trực tiếp trên cùng một giao diện tương tác đa cửa sổ (hỗ trợ hiển thị đồng thời lên đến 4 cửa sổ góc nhìn).
• Hoàn thiện module chuyên dụng phân tích kết cấu cầu (Bridge Analysis): Bổ sung công cụ phân tích đường ảnh hưởng và tải trọng di động, cho phép tự động xếp tải các đoàn xe tiêu chuẩn AASHTO và tải trọng theo Quy trình thiết kế cầu Việt Nam (H-30, XB-80).
• Tích hợp các dạng phần tử phi tuyến và phần tử đặc thù: Cung cấp phần tử liên kết phi tuyến NLLink phục vụ mô phỏng các thiết bị giảm chấn, cách chấn đáy móng và gối cầu; hỗ trợ khai báo phần tử thanh có tiết diện thay đổi phi lăng trụ (Nonprismatic Section) phục vụ mô hình hóa trụ cầu và dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực đúc hẫng.
• Nâng cao năng lực phân tích động học: Bổ sung phương pháp phân tích véctơ Ritz giúp cải thiện tốc độ và độ chính xác so với phân tích trị riêng thuần túy; tích hợp phân tích lịch sử thời gian (Time-History) với phương pháp tích phân chính xác (Exact Integration) không phụ thuộc vào bước chia thời gian; cho phép xuất diễn biến dao động kết cấu ra định dạng video (.AVI).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên đại học: Sinh viên năm thứ 4 và năm cuối thuộc các chuyên ngành Xây dựng Công trình Giao thông (Cầu - Hầm, Đường bộ), Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy, Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp; sử dụng tài liệu để làm đồ án môn học Kết cấu Cầu và Đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
• Học viên cao học và nghiên cứu sinh: Học viên thạc sĩ ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao thông cần công cụ số để thực hiện luận văn nghiên cứu về kết cấu cầu dây văng, cầu cong, phân tích động đất và dao động công trình dưới tác dụng của hoạt tải.
• Giảng viên đại học: Dùng làm tài liệu tham khảo chính để biên soạn bài giảng thực hành phần mềm chuyên ngành và hướng dẫn nghiên cứu khoa học.
• Kỹ sư thiết kế công trình: Kỹ sư tại các công ty tư vấn thiết kế cầu đường cần tài liệu hướng dẫn chuẩn mực để thiết lập mô hình, kiểm tra nội lực kết cấu theo các tiêu chuẩn AASHTO, ACI, AISC và quy trình Việt Nam.

Kiến thức tiên quyết cần có:

• Sức bền vật liệu và Cơ học kết cấu (Phân tích tĩnh học và động học công trình).
• Cơ sở Phương pháp phần tử hữu hạn trong xây dựng.
• Kết cấu bê tông cốt thép, Kết cấu thép và Thiết kế công trình cầu.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình phù hợp cho sinh viên năm cuối, học viên cao học chuyên ngành Xây dựng Công trình Giao thông, giảng viên đại học và các kỹ sư kết cấu cầu cần tài liệu thực hành mô hình hóa hệ thanh phẳng và không gian trên phần mềm SAP2000.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần nắm vững lý thuyết Cơ học kết cấu (tĩnh học, động lực học công trình), nguyên lý cơ bản của Phương pháp phần tử hữu hạn, các khái niệm về ma trận độ cứng, bậc tự do, cùng kiến thức về tải trọng và tiêu chuẩn thiết kế cầu (AASHTO, tiêu chuẩn tải trọng Việt Nam).

3. Điểm khác biệt giữa giáo trình này với các tài liệu hướng dẫn SAP2000 thông thường là gì?

Tài liệu không dừng lại ở các kết cấu khung nhà dân dụng đơn giản mà đi sâu vào các bài toán kỹ thuật cầu chuyên sâu: phân tích mặt cắt hình hộp chịu xoắn, mô hình hóa hệ thanh tiết diện thay đổi, tính toán kết cấu cầu cong, phân tích phi tuyến cầu dây văng và xếp hoạt tải xe chạy qua module phân tích cầu.

4. Làm sao để tự học và kiểm tra kết quả tính toán hiệu quả?

Người học cần tuân thủ quy trình 3 bước (nhập số liệu, chạy giải ma trận, xuất kết quả), chú ý kiểm tra liên kết gối nút để tránh kết cấu biến hình. Khi phân tích xong, cần đọc kỹ tệp .log để kiểm soát lỗi giải thuật và mở tệp .out để kiểm tra các giá trị phản lực gối, cân bằng lực nút trước khi đưa vào thiết kế.

5. Giáo trình cung cấp những cách thức nào để xuất dữ liệu và báo cáo kết quả?

Tài liệu hướng dẫn xuất kết quả dưới dạng đồ họa trực quan (sơ đồ biến dạng, biểu đồ nội lực, video .AVI mô phỏng dao động theo thời gian) và dạng bảng dữ liệu văn bản (Print Input Tables, Print Output Tables, xuất bảng tính Spreadsheet hoặc in qua tệp .out).

---

Kết luận

Giáo trình "Phân tích kết cấu cầu cong và cầu dây văng bằng SAP 2000" của PGS. TS. Nguyễn Viết Trung và KS. Nguyễn Hữu Hưng là tài liệu học thuật chuyên khảo, hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý thuyết phần tử hữu hạn và quy trình ứng dụng phần mềm SAP2000 vào kỹ thuật cầu. Lộ trình học tập hiệu quả bắt đầu từ việc nắm vững nguyên lý 4 loại phần tử cơ bản và quy trình nhập liệu chuẩn, sau đó tiến hành phân tích hệ phẳng, hệ không gian và nâng cao lên các chuyên đề cầu cong, cầu dây văng. Để mở rộng kiến thức, người học nên kết hợp nghiên cứu các tài liệu kỹ thuật tích hợp sẵn trong chương trình SAP2000 cùng các bộ tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO và quy trình kỹ thuật chuyên ngành hiện hành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VÀ HƯỚNG DẪN TÓM TẮT 1. GIỚI THIỆU TÓM TẮT VỀ SAP-2000. SAP-2000 là một chương trình phần từ hữu hạn tổng quát có khả năng phân tích tinh học và động học, phân tích tuyến tính và phi tuyến đối với các hệ thống kết cấu. Chương, trình này còn là một công cụ tính toán rất mạnh để thiết kế các kết cấu theo các Tiêu chuẩn AASHTO, ACI vi AISC của Hoa-Kỳ, mà các tiêu chuẩn này đang được sử dụng rộng rãi ở ViệI-Narn cũng như các nước ASEAN khác, Như vậy các kỹ sư và sinh viên ngành xây mg nen học sử dụng thành thạo chương trình này.

Phần đành cho phân tích kết cấu cầu đã dược hoàn thiện nhiều so với phiên bản SAP-90, vì vậy rất tiện dụng cho các kỹ sư cầu và sinh viên cầu đường. “Thư viện các phần từ hữu hạn mẫu bao gồm 4 loại phần tử: ~_ Phần tử FRAME ( Khung ) có 3 chiều cé †ang thanh hình lãng trụ hoặc bất kỳ. Phan tit SHELL (Vd) c6 3 chiéu Phân tử ASOLID (Bản ) có 2 chiêu ~_ Phần tử SOLID( Khối) có 3 chiều. Điều đáng chú ý nhất là SAP-2000 có thể giải được các bài toán phân tích tĩnh học và động học đối với các bài toán không gian của kết cấu cầu siêu tĩnh phức tạp như cầu cong.

“cầu treo day võng, câu dây xiên. Các kiểu cầu cớ mặt cất hình hộp cũng có thể tính toán dễ ding khi xét đến xoắn. Các đường ảnh hưởng có thể được tính toán và thể hiên đỗ họa trên màn hình hay máy in. Đối với các loại hoạt tải xe ô-tô theo Tiêu chuẩn AASHTO của Mỹ, chúng ta có thé đùng SAP-2000 để tính toán nhanh chóng và tự động mọi tổ hợp tải trong cân thiết.

Cũng có thể xếp tải đoàn xe H-30 hay XB-80 theo Quy trình Việt Nam hiện hành. “Chương trình SAP-2000 hoàn toàn chạy trong môi trường WINDOW với giao điện đồ hoạ rất thuận tiện cho các công việc lập mô hình, phân tích mô hình kết cấu, tính toán. kết cấu theo các Tiêu chuẩn thiết kế nói tren, sau đó thể hiện các kết quả tính toán -thiết kế: dưới dạng các hình vẽ đỏ hoạ, các biểu đồ nội lực, chuyển vị, phản lực, các dạng dao động. Quá trình phân tích một kết cấu bất kỳ đều gồm 3 phần: 1.

Xử lý sơ bộ các số liệu nhập. Giải bài toán. Xứ lý các kết quả tính toán. XỦ LÝ SƠ BỘ CÁC SỐ LIỆU NHẬP.

Để xử lý sơ bộ các số liệu nhập, cần cung cấp các thông tin sau cho SAP-2000, 1. Chọn các đơn vị đo lường trong bài toán. Xác định các kích thước hình học của kết cấu. Xác định các tính chất vặt liệu và các tính chất mặt cất của các cấu kiện.

4, Gén các tính chất mạt cắt cho các cấu kiện cụ thể và gần các bậc tự do cho phần tử. Xác định các trường hợp tải trọng. Gần các tị số cho các tải trọng. Gán các điều kiện biên ( điều kiện liên kết gối).

CHỌN ĐƠN VỊ ĐO LUONG “Từ danh sách kếo xuống trong thanh trạng thái của cửa sổ chính trên màn hình, chúng, ta sẽ chọn các đơn vị đo cho bài toán dang được xét. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC (C6 hai cách để xác định các kích thước hình học của kết cấu: Cách thứ nhất là dựa vào mẫu các kết cấu đã cho sắn, đó là mục có tên ” SP-2000 templates ". Cách thứ hai là tự mình tạo ra mô hình mới hoàn toàn. XKhi bạn tạo mô hình căn cứ vào các mẫu có sấn, cần thực hiện các bước sau: 1.

Từ thực đơn ° File, chọn 'New Model ƒrom Template'. Khi đó trên màn “hình sẽ hiện ra hộp chọn mô hình,có tên là: “4ođel Template dialog box'. Trong hộp thoại này có ba m ne a. Nhấp chuột lên hình vẽ nào gần giống nhất so với dạng mô hình kết cấu mà bạn dự định lập.

Sẽ hiện ra hộp thoai b. Trong hộp thoại này, hãy chọn các tham số tuỳ ý bạn. “rên màn hình sẽ thể hiện hình vẽ dang không gian 3 chiều và dạng sơ đồ phẳng (dạng 3-D và dang 2-D ) của mô hình kết cấu. Bạn có thể tuỳ chọn một sơ đồ nào mà mình.

muốn dùng bằng cách nhấp chuột vào sơ đổ đó. Cũng có thể dùng cả 2 sơ đồ nếu muốn. 'Nếu bạn muốn tự mình tạo ra sơ đồ kết cấu, hãy theo các bước sau: 1, Tirthye don’ File’, chon 'New Model Trên cửa sổ sẽ hiện ra định nghĩa về hg toa dd. Trong cửa sổ.

định nghĩs về hệ toạ độ, bạn hãy nhập các thông tin vé lưới toa độ dự kiến. Các điểm nút giao trong lưới này sẽ xác định nên các nút của kết cấu của bài toán. Màn bình sẽ thể hiện dạng 3-D và dạng 2-D với các Mới rõ rằng. Dang 3-D va dạng 2-D của mô hình cùng được thể hiện.

Bạn có thể đóng bot cửa sổ hình 3-D nếu muốn. Để kích hoạt cửa sổ dang 2-D xin hay nhấn. chuột vào nút x-y trọng hộp công cụ hoặc nhấn vào bất kỳ điểm nào trong, cửa sổ dạng 2-D. “Từ thực đơn kéo xuống, chọn "Đzaw Erom Element".

Kết quả sẽ làm thay đổi điểm đạt mũi tên trở từ ""_ đến "" tong vùng của cửa sổ 2-D. Hay vẽ mô hình kết cấu trong lưới đã chuẩn bị ở bước 2. Nhấn chuột trái vào các điểm giao của lưới để định nghĩa vị trí các nút của mô hình kết cấu. Mỗi nút phải nhấn chuột một lần.

Chương trình SAP2000 sẽ tự động nối các nút với nhau. Nhấn đúp chuột trái để chấm dứt thao tác nối các nút. Nếu bạn nhỡ tay vẽ sai, hãy nhấn vào " " bên trong hộp công cụ đật ở phần dưới của màn hình, Rồi sau đó chọn các phần tử nào mà bạn muốn xoá đi bằng cách nhấn vào chúng. Rồi từ thực dơn 'Eđi", hãy chọn “Dle/e" để xoá.

Để xem lại sơ đồ kết cấu đã bị cải sửa, hãy chọn thực đơn "display", rồi chon Show undeformed shape. XACDINH VAT LIBU VA TINH CHAT MAT CAT CUA CAUKIEN “Trong phấn này chúng ta xác định mọi kiểu vật liệu và mọi tính chất mặt cất mà sẽ được áp dụng cho kết cấu. Các bước thực hiện như sau: 1 “Từ thực don “Edit”, hay chon "Material." Khi đó sẽ hiện ra cửa sổ xác định vật liệu. 'Nếu bài toán chỉ dùng các vật liệu thép và bê tông đã được tiêu chuẩn hoá, bạn có thể nhấn chuột vào nit Modify/show material va dùng thư viện các tính chất vật liệu đã được soạn sẩn trong SAP-2000.

Nhấn nút OK để chấp. nhận các tính chất đã chọn. Nếu bạn dùng vật liệu mới thì cần định nghĩa về vật Hiệu mới đó bằng cách nhiin nit Add new material, hoặc nhấn nút Modify/show material dé thay đổi các dữ liệu trong thư viện tu theo ý ban. “Từ thực đơn Define , hay chon Frame sections khi d6 sẽ hiện lên hộp thoại vẻ mật cắt phần tử khung.

“Trong hộp thoại này, bạn có thể định nghĩa các kiểu mặt cất mới, nhập các. đặc trưng hình học mật cắt từ thư viện của SAP-2000, hoặc cải biên, sửa đổi © các đặc trưng hình học mặt cắt. Giả sử bạn có 2 mật cắt hình chữ nhật, ban phải làm theo các bước sau để định nghĩa các mặt cắt nay. Diém séng myc FSECI trong hộp tên phẩn tử thanh.

Nhấn nút Modify show section. Mot cita s6 sẽ thể hiện hộp thoại về mặt cất chữ nhật. “Trong hộp này, bạn hãy chọn vật liệu thích hợp từ hộp vật liệu, gõ các cơn số về chiều rộng và chiều cao vào hộp thoại. Nhấn OK để kết thúc hộp thoại này và trở về hộp thoại mặt cắt phần tử thanh.

‘Chon Add rectangular trong hộp chọn thứ hai. Hộp thoại mật cất chữ nhật sẽ hiện ra. Lập lại bước c- để xác định các tính chất của mặt cắt. "Nếu bạn muốn xoá một kiểu mặt cất, hiện điểm sáng trên mật cắt mà bạn muốn xoá, rồi nhấn nút Dele(e sectlons.

5 "Nhấn nút OK để trở về cửa sổ chính. GAN CÁC TINH CHAT MAT CAT CHO PHAN TU “SAP-2000 có 3 phương pháp dùng để gần các tính chất phần tử, gần các điều kiện biên, tải trọng. Phương pháp thứ nhất là lần lượt nhấn vào từng phần tử sau đó nhấn vào con trỏ vào “út công cy ("") trong hộp công cụ. Phương pháp thứ hai à kéo hộp chữ nhật sau khí nhấn con trỏ vào nút công cụ trên hộp công cụ.

Mọi đối tượng bên trong hình chữ nhật này sẽ được chọn đồng thời. Phương pháp thứ ba là kéo một đoạn thẳng sau khi đã nháy chuột vào mit "Sect intersecting line select mode" trén hộp công cụ. Bất kỳ đối tượng nào bị đoạn thẳng nói trên cất qua sẽ được chọn đồng thời. "Bạn cần làm theo các bước sau đây để gần các tính chất mặt cất phần tử: a.

Chọn một nhóm các phần tử mà có cùng mặt cắt bằng một trong 3 phương, pháp chọn đã được trình bày ở trên. Từthực đơn Assiga , chọn Frame, r6i chon Seefions từ thực đơn con. Khi đó sẽ hiện lên hộp thoại định nghĩa mật cắt phần tử thanh. “Trong vùng tên của hộp thoại này, nhấn vào mạt cát tương ứng với nhóm.

phần từ đã được chọn (nghĩa là FSECTI hay FSECT2, v. Lập lại các bước a,b vac cho đến khi bạn đã gần xong mặt cắt cho tất cả các phần tử của kết cấu. Chọn nhóm phần từ mà sẽ được giải phóng liên kết giống nhau. Từ thực đơn Assign , chon Frame, r6ichon Release từ thực đơn con.đó sẽ hiện lên hộp thoại giải phóng liên kết thanh.

“Chọn các tham số giải phóng liên kết phù hợp với các phần tử đã được chọn. 'Nếu các phần tử này là phần tử thanh dàn chốt, nhấp chuột vào các bộp kiểm tra Về torsion-start (xoin), moment 22-start, moment 22-end, moment 33- start va moment 33-end, Lip lại các bước. e, f va g cho đến khi bạn gần xong các chất giải phóng liên kết cho mọi phần tử cần thiết. XÁC ĐỊNH CÁC TRƯỜNG HỢP DAT TAI TRỌNG.

"Bạn hãy làm theo các bước sau day để nhập các thông tin vé tai trong cho SAP-2000: a. Tirthyc don Define, chon muc Static load cases. Khi đó sẽ hiện lên hộp thoại định nghĩa trường hợp tải trọng. Hộp thoại này sẽ hiển thị tải trọng mặc định, LOADI, có kiểu là nh tải e.- (kiểu Dead), và hệ số trọng lượng bản thân bằng 1,0.

Điều này có nghĩa là sẽ tự động xét đến trọng lượng bản thân của các cấu kiện khi giải bài toán và cân cứ vào tỷ trọng vật liệu cho trước như là hàm số của loại vật liệu. Bạn đừng thay đổi gì đối với trường hợp tải trọng thứ nhất này.