Bài 1 : Mở đầu – các qui -Uớc cơ b?n
I. Giới thiêu:
- SAP 2000 (Structural Analysis Program) ra đời vào nam
1998 éH Avenue – Mỹ.
- Các phiên b?n của SAP 2000 :
- SAP 2000 dựa vào các phần tử mẫu nhu-: pt thanh, pt
vỏ. để mô t? các dạng kết cấu.
- SAP 2000 tiến hành phân tích kết cấu dựa theo phu-ơng
pháp PTHH.
19 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 498 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán kết cấu bằng Sap 2000, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
3/13/2013
1
Tr−ờng đại học thuỷ lợi
Khoa công trình
Bộ môn kết cấu công trinh
=======
Tính toán kết cấu bằng
SAP2000
Hà Nội : 09-2012
Giáo viên: Hồng Tiến Thắng
Phần I
Kiến thức cơ bản
3/13/2013
2
Bài 1 : Mở đầu – các qui −Ước cơ bản
I. Giới thiêu:
- SAP 2000 (Structural Analysis Program) ra đời vào năm
1998 ĐH Avenue – Mỹ.
- Các phiên bản của SAP 2000 :
- SAP 2000 dựa vào các phần tử mẫu như−: pt thanh, pt
vỏ... để mô tả các dạng kết cấu.
- SAP 2000 tiến hành phân tích kết cấu dựa theo phư−ơng
pháp PTHH.
- Khả năng của SAP2000:
* Tính toán xác định ứng suất – nội lực của kết cấu.
* Thiết kế KCBTCT, Kết cấu thép theo các tiêu chuẩn:
BS, ACI, AASHTO, EUROCODE, NZS.
- Các File dữ liệu:
*.SDB : file dữ liệu chính.
*.S2k: file dữ liệu d−ới dạng text.
*.OUT, *.TXT : file dữ liệu chứa các kết quả đ−ược xuất
ra.
3/13/2013
3
II. Giao diện:
- Hệ thống menu (Menu bar):
- Hệ thống thanh công cụ ( Tool bar) :
- Các cửa sổ hiển thị: có thể hiển thị từ 1ữ4 cửa sổ cùng một lúc.
- Thanh trạng thái + hộp đơn vị chuẩn:
III. Trinh tự giải bài toán bằng SAP2000:
1. Xác định hệ đơn vị.
2. Tạo các đư−ờng l−ưới.
3. Xây dựng các mô hinh kết cấu.
4. định nghĩa và gán các thuộc tính cho đối tư−ợng:
Vật liệu - Tiết diện - điều kiện biên - Tải trọng - Tổ hợp tải trọng
5. Thực hiện tính toán ( chạy ch−ương trinh).
6. Xem, biểu diễn, xuất kết quả.
3/13/2013
4
IV. Các qui −ớc cơ bản:
1. Hệ thống đơn vị.
2. Các hệ toạ độ.
- Hệ toạ độ tổng thể (Global coordinate system): OXYZ
- Hệ toạ độ con:
- Hệ toạ độ địa ph−ơng:
* Phần tử thanh:
* Phần tử vỏ:
* Nút:
Trục toạ độ địa ph−ơng của phần tử thanh
3/13/2013
5
Trục toạ độ địa ph−ơng của phần tử vỏ
3. Bậc tự do của nút (DOF – Degree Of Freedom)
Joint
U2
U3
U1
R2
R1
R3
3/13/2013
6
0: thành phần chuyển vị không bị khống chế.
1: thành phần chuyển vị bị khống chế.
Các thành phần chuyển vị
Loại phần tử
U1 U2 U3 R1 R2 R3
Khung dầm phẳng (mp X-Y) 0 0 1 1 1 0
Khung dầm phẳng (mp Y-Z) 1 0 0 0 1 1
Khung dầm phẳng (mp Z-X) 0 1 0 1 0 1
Khung dầm không gian 0 0 0 0 0 0
Dàn không gian 0 0 0 1 1 1
Hệ dầm giao nhau 1 1 0 0 0 1
Tấm và Vỏ 0 0 0 0 0 0
Phần tử phẳng (mp X-Y) 0 0 1 1 1 1
Phần tử phẳng (mp Y-Z) 1 0 0 1 1 1
Phần tử phẳng (mp Z-X) 0 1 0 1 1 1
Phần tử khối 0 0 0 1 1 1
V. Hệ thống kết cấu mẫu:
1. Hệ thống l−ới toạ độ
- Khai báo hệ l−ới trong hệ toạ độ
Menu File > New Model (Ctr+N)
- Hiệu chỉnh hệ l−ới
Menu Define > Coordinate Systems/Grids
2. Các loại kết cấu mẫu
- SAP2000 có sẵn 15 loại kết cấu mẫu.
Menu File > New Models
3/13/2013
7
A. Công cụ xây dựng mô hinh kết cấu:
1. Nút (Joint):
- Vẽ nút:
Menu: Draw > Draw Special Joint
- Xem thông tin về nút:
Chọn nút cần xem thông tin và click phải chuột trên nút
Bài 2 : công cụ xây dựng hinh học
2. Phần tử thanh (Frame):
- Vẽ phần tử thanh:
Menu: Draw > Draw Frame/Cable/Tendon
Draw > Quick Draw Frame/Cable/Tendon
- Xem thông tin về phần tử thanh:
Chọn phần tử thanh cần xem thông tin và click phải
chuột trên phần tử đó.
3/13/2013
8
3. Phần tử tấm vỏ (Shell):
- Vẽ phần tử tấm vỏ:
Menu: Draw > Draw Poly Area
Draw > Draw Rectangular Area
Draw > Quick Draw Area
- Xem thông tin về phần tử tấm vỏ:
Chọn phần tử tấm vỏ cần xem thông tin và click phải
chuột trên phần tử đó.
B. Quan sát và biểu diễn vật thể:
1. Cửa sổ làm việc:
Ta có thể cùng lúc hiển thị từ 1ữ4 cửa sổ trên màn hinh.
Menu: Options > Windows
2. Chế độ biểu diễn và quan sát vật thể:
- Hiển thị 3D.
- Hiển thị 2D.
- Xác lập các thông số biểu diễn vật thể.
Menu: View > Set Display Options
3/13/2013
9
- Phóng to – Thu nhỏ – Di chuyển hinh ảnh (Menu View..)
C. Công cụ biến đổi hinh học
1. Thêm một khối từ th− viện mẫu:
Menu: Edit > Add to Model From Template
2. Chọn đối t−ợng:
- Chọn theo kiểu cửa sổ.
- Chọn theo đ−ờng thẳng cắt qua các đối t−ợng.
- Chọn theo nhóm.
* để huỷ chọn đối t−ợng :
Menu: Select > Deselect > ......
3/13/2013
10
3. Sao chép, cắt dán, xoá, di chuyển, tạo bản sao đối t−ợng
Chọn phần tử....
Menu: Edit > ...
- Sao chép:
- Cắt dán:
- Xoá đối t−ợng:
- Di chuyển đối t−ợng:
- Tạo bản sao đối t−ợng:
4. Chia nhỏ phần tử:
- Chia nhỏ phẩn tử thanh: Edit > Edit Lines > Devide Frames
- Chia nhỏ phần tử tấm vỏ: Edit > Edit Areas > Devide Areas..
5. Nối các phần tử thanh:
Chọn các phần tử....
Menu: Edit > Edit Lines > Join Frames
6. Thay đổi số hiệu đối t−ợng:
Chọn các đối t−ợng cần thay đổi số hiệu (nút, thanh,tấm)
Menu: Edit > Change Labels...
3/13/2013
11
1. định nghĩa loại vật liệu:
Menu: Define > Materials > Add New Materials
Bài 3 : định nghiã - gán các đặc
tr−ng vật liệu, hinh học
2. định nghĩa tiết diện (đặc tr−ng hinh học)
- Phần tử thanh (Frame)
Menu: Define > Section Properties.. > Frame Sections...
> Add New Property..
- Phần tử tấm vỏ (Shell)
Menu: Define > Section Properties.. > Area Sections...
> Add New Section
3/13/2013
12
3. Gán tiết diện đã định nghĩa cho phần tử
- Phần tử thanh (Frame)
Chọn phần tử thanh
Menu: Assign > Frame > Frame Sections...
- Phần tử tấm vỏ (Shell)
Chọn phần tử tấm vỏ
Menu: Assign > Area > Sections...
1. định nghĩa tr−ờng hợp tải trọng:
- Một kết cấu có thể chịu nhiều tr−ờng hợp tải trọng.
- Sau khi tính toán ta có thể xem kết quả nội lực theo các tr−ờng
hợp tải trọng.
Menu: Define > Load patterns...
Bài 4 : định nghiã - gán tải trọng
3/13/2013
13
2. Gán tải trọng:
- Gán tải trọng cho phần tử thanh .
Chọn các phần tử thanh muốn gán tải trọng.
Menu Assign > Frame Loads >...
- Gán tải trọng cho nút .
Chọn các nút muốn gán tải trọng.
Menu Assign > Joint Loads >
3/13/2013
14
- Gán tải trọng cho phần tử tấm vỏ (Shell):
Chọn các phần tử Shell muốn gán tải trọng.
Menu Assign > Area Loads >...
3. Tổ hợp tải trọng:
- Là sự kết hợp các tr−ờng hợp tải trọng có thể xảy ra đồng thời.
- Khai báo sau khi đq khai báo các tr−ờng hợp tải trọng (Load
patterns...)
Menu Define > Load Combinations...> Add New Combo
3/13/2013
15
1. Khai báo điều kiện biên của nút :
Chọn các nút muốn khai báo điều kiện biên.
Menu: Assign > Joint > Restraints...
2. Khai báo Joint Pattern :
- định nghĩa Joint Pattern
Menu : Define > Joint Patterns...
- Khai báo Joint Pattern
Chọn các nút muốn khai báo
Menu: Assign > Joint Patterns...
- Gán tải trọng áp lực (lên tấm vỏ) thông qua các Joint Pattern
Bài 5 : Các định nghiã và khai báo khác
3. Giải phóng liên kết thanh :
Chọn thanh muốn giải phóng liên kết.
Menu: Assign > Frame >
Releases/Partial Fixity...
4. Thiết định tính toán, xuất kết quả :
Thực hiện tr−ớc khi chay ch−ơng trinh.
Menu: Analyze > Set Options...
3/13/2013
16
Phần II
tính toán ứng dụng
1. Tính toán kết cấu hệ khung :
* đặc điểm:
* Nh−ng l−u ý khi mô hinh hoá tính toán:
- định nghĩa vật liệu:
- Xem kết quả tính toán:
Trên màn hinh (Menu Display..)
Xem qua File số liệu (*.out, *.txt)
Bài 6 : tính toán kết cấu hệ thanh
3/13/2013
17
2. Tính toán kết cấu dàn :
* đặc điểm: nội lực chỉ lực dọc, tải trọng tập trung đặt tại nút
* Nh−ng l−u ý khi mô hinh hoá tính toán:
- định nghĩa vật liệu:
Bài 6 : tính toán kết cấu hệ thanh
(tiếp theo)
- định nghĩa tiết diện:
Menu : Define > Section Properties.. > Frame Sections...
> Add New Property..> Other..> General
Bài 6 : tính toán kết cấu hệ thanh (tiếp theo)
A = 10 cm2
- Gán tải trọng: gán tải trọng vào các nút của dàn
Chọn nút; Menu Assign > Joint Loads >Forces..
- Xem kết quả: chú ý lực dọc
3/13/2013
18
- định nghĩa tiết diện:
Menu : Define > Section Properties.. > Frame Sections...
> Add New Property..> Other..> General
Bài 6 : tính toán kết cấu hệ thanh (tiếp theo)
A = 10 cm2
- Gán tải trọng: gán tải trọng vào các nút của dàn
Chọn nút; Menu Assign > Joint Loads >Forces..
- Xem kết quả: chú ý lực dọc
* đặc điểm:
- đ−ợc SAP2000 mô tả bằng các phần tử vỏ tổng quát Shell (Area)
- Phần tử phẳng tam giác (3 nút) hay tứ giác (4 nút) không có độ cong
và đ−ợc biểu diễn bởi mặt trung binh của nó.
- Tải trọng tác dụng lên phần tử Shell có thể tác dụng lên mặt trung
binh hay bất cứ mặt nào của phần tử.
Bài 7 : tính toán kết cấu tấm vỏ
3/13/2013
19
* Nh−ng l−u ý khi mô hinh hoá tính toán:
- định nghĩa tiết diện: Membrane = Bending = chiều dày tấm
- Gán tải trọng:
+ Tải trọng phân bố đều: Uniform load
+ Tải trọng phân bố dạng áp lực:
* áp lực phân bố đều: By Element Pressure
* áp lực phân bố không đều: By Joint Patterm
Bài 7 : tính toán kết cấu tấm vỏ (tiếp theo)
* Nh−ng l−u ý khi xem kết quả:
- Mômen dọc theo chiều trục 1 (đỏ), 2 (trắng) : M11, M22
- Mômen (+) khi làm nén chiều d−ơng trục 2, +3
Bài 7 : tính toán kết cấu tấm vỏ (tiếp theo)