Tài Liệu Hướng Dẫn SAP 2000 - Phương Pháp Phân Tích Kết Cấu | Trường đại học kiến trúc Hà Nội

lOMoARcPSD| 58854646
phÇn 2: ch-¬ng tr×nh ph©n tÝch kÕt cÊu sap 2000
bµi 1: ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n
1. Giíi thiÖu chung vÒ c¸c ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu
HiÖn nay cã rÊt nhiÒu ph-¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu, c¸c ph-¬ng ph¸p nµy ®-îc chia thµnh 2 nhãm chÝnh:
Nhãm I: Ph-¬ng ph¸p gi¶i chÝnh x¸c (gi¶i tÝch) nh- ph-¬ng ph¸p lùc vµ ph-¬ng ph¸p chuyÓn vÞ.
- ¦u ®iÓm: Phï hîp nÒn t¶ng lý thuyÕt
- H¹n chÕ: C«ng viÖc tÝnh to¸n mÊt nhiÒu thêi gian, c«ng søc, gÆp khã kh¨n lín khi thùc hiÖn
tÝnh to¸n cho c¸c bµi to¸n cã bËc siªu tÜnh cao.
Nhãm II: Ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n - ¦u ®iÓm:
+ Gi¶m bít thêi gian tÝnh to¸n, cho phÐp tÝnh to¸n c¸c bµi to¸n cã bËc siªu tÜnh kh¸ lín
víi ®é chÝnh x¸c kh¸ cao.
+ M« h×nh ®-îc hÇu hÕt c¸c d¹ng kÕt cÊu tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p.
+ RÊt phï hîp víi ng«n ng÷ m¸y tÝnh.
+ KÓ ®Õn ®-îc nhiÒu yÕu tè cña vËt liÖu, hay nh÷ng gi¶ thuyÕt mµ c¸c ph-¬ng ph¸p cæ
®iÓn bá qua nh- biÕn d¹ng däc trôc, biÕn d¹ng tr-ît...
+ §é chÝnh x¸c phô thuéc vµo ®é mÞn cña l-íi chia vµ c¸ch chän phÇn tö phï hîp. lOMoARcPSD| 58854646
2. Néi dung ph-¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n
- Ph-¬ng ph¸p PTHH dùa trªn sù rêi r¹c vÒ mÆt vËt lý: Chia kÕt cÊu thµnh c¸c phÇn tö
(thanh - frame, tÊm vá - shell, khèi- solid) liªn kÕt víi nhau t¹i nót. Èn sè chÝnh lµ c¸c chuyÓn vÞ
nót hay cßn gäi lµ bÆc tù do (Deegre Of Freedom - DOF)
- ThiÕt lËp ma trËn ®é cøng cña
toµn kÕt cÊu {K}. - ThiÕt lËp hÖ ph-¬ng tr×nh cña ph-¬ng ph¸p {K} {u}={R} - Gi¶i hÖ ph-¬ng
tr×nh x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ nót.
- TÝnh to¸n néi lùc vµ øng suÊt t¹i c¸c mÆt c¾t phÇn tö. 1 lOMoARcPSD| 58854646
bµi 2: c¸c b-íc ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch kÕt cÊu b»ng phÇn mÒm sap 2000
1. C¸c b-íc tiÕn hµnh thiÕt kÕ c«ng tr×nh
- Lªn ph-¬ng ¸n kiÕn tróc s¬ bé
- Lªn ph-¬ng ¸n kÕt cÊu s¬ bé
- TiÕn hµnh tÝnh to¸n, ph©n tÝch vµ ®iÒu chØnh kÕt cÊu
- TriÓn khai b¶n vÏ chi tiÕt: kiÕn tróc, kÕt cÊu, ®iÖn, n-íc, PCCC...
2. C¸c b-íc ®Ó thùc hiÖn tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch kÕt cÊu b»ng phÇn mÒm sap 2000 -
X©y dùng vµ ®iÒu chØnh h×nh häc -
§Þnh nghÜa vËt liÖu, tiÕt diÖn vµ g¸n chi tiÕt cho c¸c phÇn tö - §iÒu chØnh gèi tùa -
§Þnh nghÜa c¸c ph-¬ng ¸n chÊt t¶i vµ g¸n chi tiÕt. -
§iÒu chØnh c¸c thanh ®Æc biÖt (nÕu cã): NhÞp th«ng thuû, quay tiÕt diÖn, sè mÆt c¾t tÝnh to¸n. -
§Þnh nghÜa c¸c ph-¬ng ¸n tæ hîp. -
§Þnh nghÜa c¸c ph-¬ng ¸n ph©n tÝch. -
Ch¹y vµ ph©n tÝch s¬ bé (vÒ néi lùc, chuyÓn vÞ), nÕu ®¹t th× chuyÓn sang b-íc tiÕp theo,
nÕu kh«ng ®¹t th× quay l¹i c¸c b-íc tr-íc ®Ó ®iÒu chØnh. -
ThiÕt kÕ theo vËt liÖu (BTCT, thÐp), nÕu ch-a hîp lÝ th× quay l¹i c¸c b-íc tr-íc ®Ó ®iÒu chØnh. 2 lOMoARcPSD| 58854646
bµi 3: mét sè quy ®Þnh c¬ b¶n
1. HÖ ®¬n vÞ
- HÖ ®¬n vÞ English Units:
+ §¬n vÞ chiÒu dµi: inch (in), foot (ft). 1 inch = 2,54cm; 1 foot = 30.48 cm
+ §¬n vÞ lùc: Kip: 1 kip = 4448.2216 N; Lb: 1 Lb = 0.4535 kg - HÖ ®¬n vÞ Metric Units:
+ §¬n vÞ chiÒu dµi: m, cm, mm
+ §¬n vÞ lùc: kgf, N, KN, ton + §¬n vÞ gãc: radian 2. Nót (node)
- Nót lµ vÞ trÝ dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c kÝch th-íc h×nh häc cña kÕt cÊu, c¸c cÊu kiÖn.
- C¸c ®Æc tr-ng: Tªn nót (joint label), to¹ ®é nót ( Coordinate).
3. PhÇn tö ( Element)
- PhÇn tö lµ c¸c thµnh phÇn kh¸c nhau cña kÕt cÊu, c¸c phÇn tö ®-îc x¸c ®Þnh th«ng qua c¸c nót.
- PhÇn tö thanh ( frame): X¸c ®Þnh th«ng qua 2 nót. VD c¸c ®o¹n dÇm, cét, gi»ng, dµn...
- PhÇn tö tÊm ( Shell, area): X¸c ®Þnh th«ng qua 3 hoÆc nhiÒu nót. VD tÊm sµn, t-êng... - PhÇn tö khèi solid
C¸c ®Æc tr-ng cña phÇn tö: tªn phÇn tö, vËt liÖu cÊu thµnh nªn phÇn tö, tiÕt diÖn, hÖ to¹ ®é
®Þa ph-¬ng (côc bé) cña mçi phÇn tö, t¶i träng t¸c dông lªn phÇn tö.
4. HÖ to¹ ®é ( Coordinate system)
4.1. HÖ to¹ ®é tæng thÓ ( Global Coordinate system) 3 lOMoARcPSD| 58854646
Lµ hÖ to¹ ®é dïng chung cho toµn bé c«ng tr×nh. HÖ to¹ ®é tæng thÓ cã thÓ lµ hÖ to¹ ®é §ªcac hoÆc hÖ to¹ ®é trô. 4. 2.HÖ to¹ ®é con
Lµ hÖ to¹ ®é ®-îc thªm vµo cho thuËn tiÖn khi x©y dùng m« h×nh c¸c bµi to¸n cã mÆt
b»ng kh¸ phøc t¹p. HÖ to¹ ®é con cã thÓ lµ hÖ to¹ ®é §ªcac hoÆc hÖ to¹ ®é trô.
4.3. HÖ to¹ ®é ®Þa ph-¬ng
Lµ hÖ to¹ ®é g¾n liÒn víi mçi phÇn tö.
HÖ to¹ ®é ®Þa ph-¬ng ®-îc kÝ hiÖu bëi c¸c trôc 1 (Mµu ®á) ,2 (Xanh l¸ c©y) ,3 (xanh da trêi). 4 lOMoARcPSD| 58854646
5. BËc tù do cña nót -
Sè thµnh phÇn chuyÓn vÞ cña nót ®-îc gäi lµ bËc tù do ( Degree of freedom - DOF) cña nót. -
BËc tù do cña nót bao gåm c¸c thµnh phÇn chuyÓn vÞ th¼ng U1,U2,U3 cña nót vµ c¸c
thµnh phÇn chuyÓn vÞ xoay R1,R2,R3 -
Theo mÆc ®Þnh, h-íng cña c¸c trôc 1,2,3 cña 1 nót song song víi h-íng cña c¸c trôc X,Y,Z
6. Liªn kÕt ( Restraints)
- Lµ mèi liªn hÖ gi÷a kÕt cÊu víi tr¸i ®Êt th«ng qua nót gäi lµ gèi tùa.
- C¸c lo¹i liªn kÕt c¬ b¶n: Khíp, ngµm, gèi ®µn håi.
7. T¶i träng, tæ hîp t¶i träng
- Lµ c¸c yÕu tè ngo¹i lùc vµ träng l-îng b¶n th©n kÕt cÊu t¸c dông lªn c«ng tr×nh
- Tæ hîp t¶i träng: ®-a ra sù kÕt hîp ®ång thêi cña nhiÒu t¶i träng cïng t¸c dông lªn c«ng tr×nh.
8. L-u file, c¸c file d÷ liÖu
- L-u ý ®Æt tªn th- môc chøa file l-u vµ tªn file kh«ng dÊu tiÕng ViÖt.
- C¸c file d÷ liÖu chÝnh: *.Sdb; *.Sbk; *.$2k 5 lOMoARcPSD| 58854646
bµi 4: HÖ thèng kÕt cÊu mÉu cña sap 2000 Vµo File > New model 6 lOMoARcPSD| 58854646
- Intialize Model from Defaults with Unit: ThiÕt lËp bµi to¸n míi tõ ®Çu.
- Intialize Model from an Existing File: T¹o bµi to¸n sö dông tõ 1 file ®· t¹o tr-íc ®ã: ®· ®Þnh
nghÜa vËt liÖu, tiÕt diÖn, c¸c tr-êng hîp t¶i träng, tæ hîp t¶i träng.
- Blank: §Ó trèng, kh«ng cã g×
- Grid Only: ThiÕt lËp hÖ l-íi - Beam: Bµi to¸n dÇm
- 2D Trusses: HÖ dµn ph¼ng 2D
- 3D Trusses: HÖ dµn kh«ng gian 3D
- 2D Frame: HÖ khung ph¼ng 2D
- 3D Frame: HÖ khung kh«ng gian 3D
- Wall: HÖ tÊm t-êng ph¼ng - Flat slab: Bµi to¸n sµn - Shell: Bµi to¸n tÊm, vá
- Staircases: Bµi to¸n cÇu thang
- Storage structures: Bµi to¸n bÓ n-íc trªn ®µi.
- Cable Bridges: Bµi to¸n ph©n tÝch cÇu 7 lOMoARcPSD| 58854646
1. ThiÕt lËp hÖ l-íi tæng qu¸t
- Cartesian: L-íi sö dông hÖ to¹ ®é §Ò c¸c
+ Number of Grid lines X, Y, Z: Sè l-íi theo ph-¬ng X,Y,Z +
Grid Spacing X, Y, Z : Kho¶ng c¸ch c¸c l-íi theo ph-¬ng X,Y,Z Vµo Edit
Grid ®Ó ®iÒu chØnh chi tiÕt cho hÖ l-íi. 8 lOMoARcPSD| 58854646
+ Lùa chän Spacing: HiÓn thÞ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 l-íi liªn tiÕp nhau
+ Lùa chän Ordinates: X¸c ®Þnh vÞ trÝ l-íi theo hÖ trôc to¹ ®é tæng thÓ
+ Hide All Grid lines: Èn toµn bé l-íi
+ Glue to Grid lines: DÝnh c¸c nót vµo l-íi
+ Bubble Size: KÝch th-íc vßng trßn hiÓn thÞ trôc
+ Reset to Default Color: §-a mµu l-íi vÒ chÕ ®é mµu ngÇm ®Þnh
+ Reorder Ordinates: S¾p xÕp l¹i thø tù ®-êng l-íi
+ Grid ID: Tªn l-íi trôc, chóng ta cã thÓ ®iÒu chØnh l¹i theo l-íi trôc kiÕn tróc.
+ Line Type, Visibility: KiÓu hiÓn thÞ cña l-íi
+ Bubble loc: VÞ trÝ ®Æt l-íi trªn mÆng b»ng ( Bªn tr¸i, bªn ph¶i, trªn, d-íi)
§Ó thªm hoÆc ®iÒu chØnh l-íi vµo menu Edit -
Cylindrical: HÖ to¹ ®é trô + Number of Grid line
> Along Radius: Sè l-íi cung trßn 9 lOMoARcPSD| 58854646
> Along Theta: Sè l-íi chÐo gãc > Along Z: Sè tÇng
+ Grid Spacing: Kho¶ng c¸ch c¸c l-íi
+ Vµo Edit Grid ®Ó ®iÒu chØnh l-íi -
Thªm hÖ l-íi phô khi mÆt b»ng c«ng tr×nh phøc t¹p, 1 hÖ l-íi khã bao qu¸t hÕt
m« h×nh c«ng tr×nh: Click chuét ph¶i vµo chç trèng trªn mµn h×nh/ Chän Edit Grid Data/ Add New Syntem 10 lOMoARcPSD| 58854646
§Æt tªn hÖ täa ®é phô, bÊm OK 11 lOMoARcPSD| 58854646 BÊm chän Quick Start
Chän hÖ täa ®é §Ò c¸c, trô, sè l-íi, kho¶ng c¸ch l-íi 12 lOMoARcPSD| 58854646 13 lOMoARcPSD| 58854646
X¸c ®Þnh vÞ trÝ gèc hÖ täa ®é phô so víi gèc täa ®é chÝnh vµ gãc xoay: BÊm Locate System Origin 14 lOMoARcPSD| 58854646
2. HÖ dÇm liªn tôc
- Number of Spans: Sè nhÞp dÇm
- Span Length: KÝch th-íc nhÞp
- Use Custom Grid Spacing: Söa chi tiÕt kÝch th-íc nhÞp dÇm
- Section Properyies: TiÕt diÖn dÇm s¬ bé, cã thÓ ®iÒu chØnh l¹i
- Restraints: G¸n gèi tùa cho dÇm 15 lOMoARcPSD| 58854646
3. HÖ khung ph¼ng 2D Frame
- 2D Frame Type: KiÓu hÖ khung th«ng th-êng hay cã hÖ gi»ng
- Number of stories: Sè tÇng
- Story Height: ChiÒu cao tÇng - Number of Bays: Sè nhÞp - Bay Width: BÒ réng nhÞp
- Use Custom Grid Spacing: Söa chi tiÕt kÝch th-íc khung
- Section Properyies: TiÕt diÖn s¬ bé, cã thÓ ®iÒu chØnh l¹i
- Restraints: G¸n gèi tùa cho khung 16 lOMoARcPSD| 58854646 4. HÖ dµn 2D
- 2D Truss Type: KiÓu hÖ dµn
- Number of Division: Sè b-íc m¾t dµn
- Division Length: ChiÒu dµi mçi b-íc m¾t dµn - Height: ChiÒu cao dµn
- Use Custom Grid Spacing: Söa chi tiÕt kÝch th-íc dµn
- Section Properyies: TiÕt diÖn s¬ bé, cã thÓ ®iÒu chØnh l¹i
- Restraints: G¸n gèi tùa cho dµn 17 lOMoARcPSD| 58854646
bµi 5: §Þnh nghÜa vËt liÖu-tiÕt diÖn,g¸n chi tiÕt cho c¸c ®èi t-îng
1. §Þnh nghÜa vËt liÖu
Tr-íc khi ®Þnh nghÜa vËt liÖu cÇn chän tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®Ó cã c¨n cø quy ®æi phï hîp víi
viÖc vµo c¸c th«ng sè vËt liÖu sau nµy. Víi kÕt cÊu BTCT vµo Design/ Concrete design/ View
Revise Preferences. Design: Chän tiªu chuÈn thiÕt kÕ kÕt cÊu. Víi ®iÒu kiÖn VN hiÖn t¹i cã thÓ
¸p dông tiªu chuÈn Nga SP63.13330.2012 kh¸ t-¬ng ®ång víi VN vÒ chñng lo¹i bª t«ng thÐp. 18 lOMoARcPSD| 58854646
C¸c hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc lµ t-¬ng ®ång TCVN 5574-2018, cã thÓ ®Ó mÆc ®Þnh
§Ó ®Þnh nghÜa míi, xem vµ chØnh söa vËt liÖu vµo Define > Material 19