10/25/2015

1

Học sap 2000

dut@copyright-learning essential sap 2000Trích dẫn từ tài liệu tham khảo: Th.s Bùi Quang Hiếu

Th.s Đào Tăng Kiệm

Hệ tọa độ• 1. Hệ toạ độ tổng thể (Global System):

Tất cả toạ độ của các phần tử trong mô hình đều được xác định thông qua một hệ toạ độ chung gọilà hệ toạ độ tổng thể XYZ. Ngoài ra có thể định nghĩa thêm các hệ toạ độ phụ để phục vụ cho công việc xây dựng hình dạng hình học của mô hình, được quy đổi sang toạ độ của hệ toạ độ tổng thể.Trục Z luôn là trục thẳng đứng, hướng lên, như vậy mặt phẳng XY là mặt bằng và thường nên chọnmặt phẳng XZ là mặt phẳng làm việc chính của hệ. Toạ độ của một vị trí được xác định bằng 3 toạ độ x, y,z của vị trí đó. Phương của hệ toạ độ được ký hiệu là ±X, ±Y, ±Z (hướng + là cùng chiều, - là ngược chiều).2. Hệ toạ độ địa phương (Local System):Mỗi đối tượng trong mô hình đều có hệ toạ độ riêng của nó gọi là hệ toạ độ địa phương của đốitượng đó (ví dụ hệ toạ độ địa phương của nút, của thanh ...), hệ toạ độ địa phương được sử dụng để xác định các tính chất, tải trọng, nội lực ... của đối tượng đó. Hệ toạ độ địa phương được ký hiệu là 1,2,3. Mặc định các đối tượng cùng loại (nút, thanh, tấm) có một hệ toạ độ địa phương 1,2,3 theo một quy luật chung giống nhau, ví dụ như : đối với nút, hệ toạ độ 1,2,3 mặc định có phương trùng với hệ toạ độ tổng thể XYZ.Nếu hệ toạ độ của đối tượng thực tế khác với hệ toạ độ mặc định, cần khai báo các thông số góc xoay để xác định phương của hệ toạ độ địa phương thực tế

10/25/2015

2

• Assign > Joint > Local Axes: Xoay quanh trục Z, Y’, X” Assign > Frame > Local Axes: Xoay quanh 1 trục

Angle in Degree

10/25/2015

3

Phần tử nút1. Tổng quan: phần tử nút là phần tử cơ bản của mọi mô hình kết cấu. Nút có nhiều chức năng khác nhau:• Tất cả các phần tử được nối với nhau tại các điểm nút tạo thành hệ kết cấu.• Hệ kết cấu nối với đất bằng các liên kết gối (restraint) hoặc các liên kết đàn hồi (spring) tại các nút.• Các ràng buộc như ràng buộc cứng hoặc ràng buộc đối xứng được áp dụng thông qua việc khai báo sự ràngbuộc (constraint) của các nút.• Nút được sử dụng như là một vị trí có thể đặt tải trọng tậo trung.• Các khối lượng phân bố trên thanh hay tấm được dồn về các điểm nút.• Tất cả tải trọng tác dụng và thanh hoặc tấm đều được đưa về nút để thiết lập phương trình cân bằng.• Chuyển vị của nút chính là ẩn số của bài toán

2. Bậc tự do: Sự biến dạng của mô hình kết cấu được thể hiện bởi các chuyển vị của các nút. Mỗi nút trong mô hình kết cấu có thể có đến 6 thành phần chuyển vị:• Nút có thể chuyển vị dọc theo 3 hệ trục địa phương. Các chuyển vị này được kí hiệu là U1, U2 và U3• Nút có thể xoay quanh 3 hệ trục địa phương. Các góc xoay này được kí hiệu là R1, R2 và R3Khi hệ tọa độ địa phương của nút là song song với hệ tọa độ tổng thể, các bậc tự do này cũng được xác định như là UX, UY, UZ, RX, RY, RZ.Mỗi bậc tự do trong mô hình kết cấu phải ở trong một trong các dạng sau:• Active: chuyển vị được tính toán trong quán trình phân tích.• Restrained: chuyển vị đã được xác định và phản lực tương ứng được tính toán trong quá trình phân tích• Constrained: chuyển vị được xác định từ các chuyển vị tại các bậc tự do khác• Null: chuyển vị không ảnh hưởng đến kết cấu và được bỏ qua trong quá trình phân tích• Unavailable: chuyển vị bị loại bỏ hoàn toàn từ phân tích

10/25/2015

4

Phần tử nút

• 2.1 Bậc tự do Available và UnavailableMặc định, tất cả 6 bậc tự do là available cho mỗi nút. Ví dụ, trong mặt phẳng X-Z: kết cấu dàn phẳng chỉ cần UX và UY; hệ khung phẳng chỉ cần UX, UY, và RZ.Các bậc tự do không được xác định như là bậc tự do available thì được gọi là bậc tự do unavailable. Bất kể độ cứng,lực, khối lượng, liên kết và ràng buộc mà được gán cho bậc tự do unavailable thì đều được bỏ qua bởi phân tích.

• 2.2 RestrainedNếu chuyển vị của một nút theo bất kì một trong các bậc tự do của nó được biết, chẳng hạn như gối tựa, thì bậcđược do bị ngăn cản (restrained). Chuyển vị đã biết này có giá trị có thể là 0 hoặc khác 0. Lực theo bậc tự do có chuyển vị đã biết gọi là phản lực và được xác định trong quá trình phân tích.

• 3. Khối lượngTrong phân tích động lực học, khối lượng của kết cấu được sử dụng để tính toán lực quán tính. Thông thường, khối lượng được xác định từ các phần tử bằng cách sử dụng khối lượng riêng của vật liệu và thể tích của phần tử. Việc tính toán này sẽ được thực hiện một các tự động và quy về khối lượng tập trung đặt tại nút. Giá trị khối lượng phải được cho một các thống nhất như sau: khối lượng có đơn vị (W/g) và moment quán tính khốilượng có đơn vị (WL2/g). Ở đây, W là trọng lượng, L là chiều dài và g là gia tốc trọng trường

4. Lực tác dụng

• Lực tác dụng được sử dụng để khai báo lực và moment tập trung tại nút. Giá trị được xác định trong hệ tọa độ tổng thể hoặc hệ tọa độ địa phương. Tất cả các lực và moment tại nút là được chuyển về hệ tọa độ địa phương của nút và được cộng đại số với nhau.

5. Chuyển vị cưỡng bức tại gối tựa

• Được sử dụng đế khai báo các chuyển vị thẳng hoặc xoay cưỡng bức của gối tựa theo các phương của hệ toạ độ tổng thể hoặc hệ toạ độ địa phương của nút. Giá trị của chuyển vị cưỡng bức theo phương của hệ toạ độ tổng thể sẽ được chuyển đổi thành các giá trị chuyển vị theo phương hệ toạ độ địa phương, và chỉ những chuyển vị cưỡng bức dọc theo phương bậc tự do có liên kết mới là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến kết cấu.Các thể loại của 6 bậc tự do tại một nút được xác đinh bằng các kí hiệu sau:

• (A) : bậc tự do kích hoạt (active)

• (-) : bậc tự do liên kết (restrained)

• (+) : bậc tự do ràng buộc (constrained)

• ( ) : bậc tự do rỗng hoặc không kích hoạt (null or unavailable)

• Bậc tự do xuất ra luôn luôn theo hệ tọa độ địa phương. Kết quả của chúng được xuất ra dưới dạng U1, U2, U3, R1, R2 và R3 cho tất cả các nút.

PHẦN TỬ NÚT

10/25/2015

5

Phần tử thanh1. Tổng quan: Phần tử thanh là một phần tử được sử dụng rất phổ biến để mô phỏng dầm, cột, giằng, dàn trong kết cấu phẳng cũng như kết cấu không gian. Trạng thái phi tuyến tính của vật liệu cũng được mô phỏng thông qua việc sử dụng khớp đàn hồi của thanh (Frame Hinges).Phần tử thanh được mô hình bởi một đường thẳng nối 2 điểm nút. Mỗi phần tử thanh đều có hệ tọa độ địa phương của nó, được sử dụng để khai báo đặc trưng tiết diện, lực và kết quả phân tích.2. Bậc tự doPhần tử thanh kích hoạt tất cả 6 bậc tự do tại 2 đầu nút mà nó liên kết. Nếu muốn mô phỏng thanh dàn hoặc cáp, có thể sử dụng một trong các cách sau:• Thiết lập đặc trưng tiết diện i33 và i22 là không• Giải phóng cả 2 góc xoay R2 và R3 tại cả 2 đầu thanh liên kết và giải phóng góc xoay xoắn R1 tại đầu còn lại.3. Hệ tọa độ địa phươngĐược sử dụng để khai báo tiết diện, lực và kết quả phân tích. Các trục của hệ tọa độ địa phương được kí hiệu lần lượt là 1 (trục màu đỏ), 2 (trục màu trắng) và 3 (trục màu xanh).* Trục 1: trục 1 luôn luôn dọc theo trục của phần tử và chiều dương đi từ điểm đầu I đến điểm cuối J. Trục này được xác định đi qua trọng tâm của tiết diện. Khi khai báo điểm chèn, trục có thể bị di chuyển ra khỏi trọng tâm tiết diện.*Trục 2 và trục 3: trục 2 và trục 3 được xác định bằng quan hệ với trục 1 và trục Z của hệ tọa độ tổng thể• Mặt phẳng 1-2 được lấy là mặt phẳng thẳng đứng, song song với trục Z• Chiều dương của trục 2 được lấy theo chiều dương của trục Z. Trong trường hợp phần tử thẳng đứng thì trục 2 được lấy theo trục X của hệ tọa độ tổng thể• Trục 3 là trục ngang, được xác định bằng quy tắc bàn tay phải theo trục 1 và 2 (xoay từ 1-2)

4. Đặc tính tiết diện:Tiết diện thanh là tổ hợp của vật liệu và đặc trưng hình học mà mô tả tiết diện của một hoặc nhiều thanh. Tiết diệnđược định nghĩa một cách độc lập và được gán cho phần tử.Đặc tính tiết diện là có 2 loại cơ bản:• Prismatic: tất cả các đặc tính là không thay đổi theo chiều dài của thanh• Non-prismatic: các đặc tính có thể thay đổi dọc theo chiều dài thanh4.1 Hệ tọa độ địa phương

• Trục 1 là trục dọc theo trục phần tử. Thông thường nó là trục đi qua điềm giao của 2 trục trung hòa của tiếtdiện.• Trục 2 và trục 3 là song song với các trục trung hòa của tiết diện. Thông thường, trục 2 được lấy theo chiều dàilớn hơn của tiết diện (chiều dài), và trục 3 được lấy theo chiều dài nhỏ hơn của tiết diện (chiều rộng).

4.2 Đặc tính vật liệu

Đặc tính của vật liệu được sử dụng cho tiết diện bao gồm:• Modun đàn hồi E, sử dụng cho độ cứng dọc trục và độ cứng chống uốn• Modun đàn hồi cắt G, sử dụng cho độ cứng xoắn và độ cứng chống cắt• Hệ số giãn nỡ nhiệt, sử dụng cho ứng suất nhiệt uốn và giãn nỡ dọc trục• Khối lượng riêng, sử dụng cho tính toán khối lượng phần tử• Trọng lượng riêng, sử dụng cho tính toán trọng lượng bản thân.

Phần tử thanh

10/25/2015

6

• 4.3 Đặc tính hình học và độ cứng tiết diện: 6 đặc tính hình học cơ bản của tiết diện:• Diện tích tiết diện A. Độ cứng dọc trục của tiết diện được tính như sau E*A• Moment quán tính chính i33 quanh trục 3 sử dụng cho uốn trong mặt phẳng 1-2; và moment quán tính phụ quanh trục 2 sử dụng cho uốn trong mặt phẳng 1-3. Tương ứng với độ cứng chống uốn của tiết diện E*i33 và E*i22• Hằng số xoắn J. Độ cứng chống xoắn của tiết diện là G*J với • Diện tích chống cắt AS2 và AS3 lần lượt sử dụng cho cắt trong mặt phẳng 1-2 và 1-3. Độ cứng chống cắt của các tiết diện cơ bản tham khảo tài liệu Sap Reference =

• Tiết diện chữ nhật: AS2 = AS3 = 5/6 b.h; Tiết diện tròn: AS2 = AS3 = 0,9π.r2 ; Tiết diện chữ I : AS2 = tw.d AS3 = 5/3.tf.bf; tiết diện vành khăn AS2 = AS3 = π.r.δ (r : bán kính trong, δ : chiều dày vành khăn)

• Khai báo A, I22, I33, J bằng 0 có nghĩa độ cứng tương ứng sẽ bằng 0. • Phần tử dàn có thể khai báo J = I22 = I33 = 0; phần tử thanh phẳng trong mặt phẳng 1-2 có thể khai báo J = I22 =

0 • Khai báo AS2, AS3 bằng 0 có nghĩa là biến dạng trượt = 0 (bỏ qua biến dạng trượt trong thanh)

4.4 Hình dạng tiết diện• Đối với mỗi tiết diện, 6 đặc trưng hình học có thể được khai báo một cách trực tiếp hoặc được tính toán từ tiết

diện được xác định. Thông qua hình dạng tiết diện và được định nghĩa bởi người sử dụng:• Nếu hình dạng =GENERAL, sáu đặt tính hình học phải được khai báo hoàn toàn• Nếu hình dạng =RECTANGLE, PIPE, BOX/TUBE, I/WIDE FLANGE, hoặc một trong các tiết diện khác được cho bởichương trình, 6 đặc tính hình học của tiết diện được tính toán một cách tự động.• Nếu tiết diện =SECTION DESIGNER SECTION, người sử dụng có thể tạo ra một tiết diện bất kì sử dụng các côngcụ của chương trình.• Nếu tiết diện=NONPRISMATIC, tiết diện dọc theo chiều dài thanh thay đổi tử tiết diện được định nghĩa đầu tiên.Có thể sử dụng hệ thống dữ liệu có sẵn trong SAP2000 để khai báo các tiết diện thép hình có sẵn

Phần tử thanh

10/25/2015

7

SECTION DESIGNER SECTION

GENERAL

NONPRISMATIC áp dụng cho phần tử thanh

Hằng số xoắn J

Diện tích chống cắt AS2

Diện tích chống cắt AS3

Diện tích tiết diện A

Moment quán tính i33

Moment quán tính i22

6 Đặc tính

Bán kính quán tính trục 3

Bán kính quán tính trục 2

Mô đun kháng uốn quanh trục 3

Mô đun kháng uốn quanh trục 2

Mô đun dẻo

10/25/2015

8

• 5. Điểm chènTheo mặc định, trục 1 của phần tử thanh dọc theo trục trung hòa của tiết diện, tại trọng tâm của tiết diện. Trong một số trường hợp để thuận tiện, chẳng hạn như dầm trên cùng hay cột biên, trục 1 cũng có thể được khai báo đi qua vị trí khác của tiết diện. Vị trí này được gọi là điểm mốc của tiết diện (cardinal point). Một vài điểm mốc được lựa chọn sẵn được thể hiện ở hình vẽ sau. Điểm mốc mặc định là điểm số 10

• 6. Vùng cứng đầu thanhPhần tử thanh được mô hình như một đường thẳng nối các điểm. Tuy nhiên, kết cấu thực có tiết diện hữu hạn. Khi 2 phần tử, chẳng hạn như cột và dầm, được nối tại 1 điểm thì ở đó xuất hiện vùng giao nhau giữa các tiết diện. Trong nhiều kết cấu, kích thước của phần tử lớn và chiều dài vùng giao nhau có thể ảnh hưởng rõ ràng tới chiều dài của phần tử.Do đó, người sử dụng có thể khai báo vùng giao nhau này cho mỗi phần tử sử dụng các thông số ioff và joff tương ứng với các điểm đầu I và cuối J.

• Chọn thanh>Assign>Frame>Insertion Point. Mục Cardinal Point• Với cột: 1,2,3: Mốc trái. 7,6, 9: Mốc phải. 4: trên; 6: dưới

Chọn thanh>Assign>Frame>Insertion Point. Mục Cardinal PointVới dầm: 1,4,7: Mốc trái. 3,6, 9: Mốc phải. 8: trên; 2: dưới

10/25/2015

9

• 7. Giải phóng bậc tự do ở đầu thanhThông thường, 6 bậc tự do (3 chuyển vị thẳng, 3 chuyển vị xoay) tại mỗi đầu phần tử thanh là cân bằng với các bậctự do tại điểm nút liên kết và với các phần tử khác nối tại điểm đó. Tuy nhiên, có thể giải phóng một hay một vài bậctự do của phần tử tại nút khi đó lực hay moment tương ứng bằng 0. Việc giải phóng này luôn luôn theo hệ trục tọađộ địa phương và không ảnh hưởng tới các phần tử khác.Ví dụ: trong hình vẽ bên, phần tử thanh chéo có liên kết cứng tại đầu I và liên kết khớp tại đầu J. Để mô hình điều kiện liên kết khớp, bậc tự do xoay R3 tại đầu J của phần tử chéo nên được giải phóng. Điều này dẫn đến kết quả là moment có giá trị là 0 tại điểm khớp của phần tử thanh chéo.* Chú ý khi giải phóng liên kết thì thanh được giải phóng liên kết phải bất biến hình. Vì vậy một số trường hợp sau làkhông được phép khi giải phóng liên kết:• Giải phóng U1 ở cả 2 đầu thanh• Giải phóng U2 ở cả 2 đầu thanh• Giải phóng U3 ở cả 2 đầu thanh• Giải phóng R1 ở cả 2 đầu thanh• Giải phóng R2 ở một đầu và U3 ở đầu còn lại• Giải phóng R3 ở một đầu và U2 ở đầu còn lại

• 11. Tải trọng phân bốTải trọng phân bố được sử dụng để khai báo lực và moment phân bố trên phần tử thanh. Tải trọng có thể phân bố đều hoặc phân bố hình thang. Chiều của tải trọng có thể được khai báo theo hệ tọa độ địa phương hoặc hệ tọa độ tổng thể12. Kết quả phân tíchKết quả phân tích của phần tử thanh là lực và moment sau:• Lực dọc, P• Lực cắt trong mặt phẳng 1-2, V2• Lực cắt trong mặt phẳng 1-3, V3• Lực xoắn, T• Moment uốn trong mặt phẳng 1-3 (quanh trục 2), M2• Moment uốn trong mặt phẳng 1-2 (quanh trục 3), M3Quy ước chiều dương được thể hiện trong hình vẽ sau:

10/25/2015

10

Phần tử tấm (tự tham khảo)• 1. Tổng quan:

Phần tử tấm có dạng 3 hoặc 4 nút mà nó là sự kết hợp trạng thái giữa tấm màng (membrane) và tấm uốn (platebending). Đối với phần tử 4 nút thì 4 nút có thể không cùng nằm trong 1 mặt phẳng.Kết cấu có thể được mô hình bởi phần tử này bao gồm:• Kết cấu sàn• Kết cấu tường• Tấm cầu• Tấm cong không gian như mái vòm hoặc bể chứa• Mô hình chi tiết của dầm, cột, ống và các kết cấu khác.Có 2 dạng của phần tử tấm: đồng nhất (homogenous) và phân lớp (layered)2. Nút liên kếtMỗi phần tử nút có thể có một trong các dạng sau:• Tứ giác, được xác định bởi 4 nút j1, j2, j3 và j4• Tam giác, được xác định bởi 3 nút j1, j2 và j3.Dạng phần tử tứ giác sẽ cho kết quả phân tích chính xác hơn phần tử tam giác. Phần tử tam giác chỉ được khuyếncáo sử dụng cho các vị trị mà tại đó ứng suất không thay đổi một cách quá nhanh. Việc sử dụng phần tử tam giác lớn không được khuyến cáo trong phần tử chịu uốn chính.

• 3. Ràng buộc biên (edge constraints)Người sử dụng có thể gán chế độ tự động “edge constraints” cho bất kì phần tử tấm nào. Khi edge constraints được gán cho phần tử, chương trình sẽ tự động liên kết tất cả các nút trên biên của phần tử với các nút góc của phần tử liền kề.

• Chỉ dẫn về hình dạng:Vị trí của các nút được chọn sao cho thỏa mãn các điều kiện hình học dưới dây:• Góc trong tại mỗi góc của phần tử phải nhỏ hơn 1800. Kết quả phân tích sẽ chính xác nhất cho phần tử tứ giác nếu góc này là gần 900, hoặc chí ít là nằm trong khoảng từ 450 đến 1350.• Tỉ lệ hình dạng của phần tử không nên quá lớn. Đối với phần tử tam giác, đây là tỉ lệ giữa cạnh dài nhất và cạnh ngắn nhất. Đối với phần tử tứ giác, đây là tỷ lệ giữa khoảng cách dài hơn của đường thẳng nối trung điểm của 2 cạnh đối diện so với khoảng cách ngắn hơn. Kết quả phân tích sẽ chính xác nhất nếu tỷ lệ hình dạng này tiến tới 1, hoặc chí ít nhỏ hơn 4. Tỷ lệ hình dạng không nên lớn hơn 10.• Đối với phần tử tứ giác, 4 nút không cần thiết phải đồng phẳng. Độ xoắn của phần tử được tính bởi chương trình.4. Hệ tọa độ địa phươngMỗi phần tử tấm đều có một hệ tọa độ địa phương được sử dụng để định nghĩa vật liệu, tải trọng và kết quả phân tích. Các trục tọa độ của hệ này được kí hiệu bởi các số 1, 2 và 3 và được mặc định như sau:• Trục 3 (màu xanh) luôn luôn vuông góc với mặt phẳng của phần tử tấm. Trục này sẽ hướng ra ngoài màn hình nếu thứ tự các nút được vẽ theo chiều kim đồng hồ.• Mặt phẳng 3-2 thẳng đứng và song song với trục Z• Trục 2 (màu trắng) được lấy theo chiều dương của trục Z. Trong trường hợp phần tử là nằm ngang thì trục 2 được lấy theo chiều dương trục Y• Trục 1 (màu đỏ) là trục nằm ngang và đặt trong mặt phẳng X-YPhần tử tấm được xem là nằm ngang nếu như góc giữa trục địa phương 3 và trục Z nhỏ hơn 10-3.

Phần tử tấm (tự tham khảo)

10/25/2015

11

3 nút 4 nút

• 5. Đặc tính tiết diệnĐặc tính tiết diện là tập hợp các đặc tính về vật liệu và hình học mà nó mô tả tiết diện ngang của một hoặc nhiều phần tử tấm.Các loại tiết diện tấm• Màng (Membrane)Chỉ chịu lực và moment trong mặt phẳngVật liệu tuyến tính và đồng nhất

• Tấm (Plate)Chỉ chịu moment uốn và lực ngangCó dạng tấm dày hoặc mỏng (thick hoặc thin-plate)Vật liệu tuyến tính và đồng nhất

• Tấm tổng quát (Shell)Là sự kết hợp giữa màng (membrane) và tấm (plate)Chịu tất cả các lực và momentDạng tấm dày hoặc mỏngVật liệu tuyến tính và đồng nhất

• Lớp (Layered)Gồm nhiều lớp, mỗi lớp có vật liệu, độ dày, trạng thái và vị trí khác nhauCó đầy đủ các đặc tính của tấm trừ khi tất cả các lớp đều là màng (membrane) hoặc tấm (plate)Chịu đầy đủ các lực và moment, ngoại trừ moment trong mặt phẳngDạng tấm dày và có thể là phi tuyến tính

Phần tử tấm (tự tham khảo)

10/25/2015

12

• Chiều dày tiết diện:Mỗi tiết diện đồng nhất có chiều dày màng và chiều dày uốn không đổi (membrane thickness and bending thickness).Chiều dày màng, th, được sử dụng để tính:Độ cứng của màng cho tiết diện tấm tổng quát và tiết diện màng thuần túyThể tích của phần tử sử dụng cho việc tính toán trọng lượng bản thân phần tử và khối lượng

Chiều dày uốn, thb, được sử dụng để tính:Độ cứng uốn và cắt ngang (plate-bending and transverse-shearing) cho tiết diện tấm tổng quát và tiết

diện tấm thuần túyThông thường thì 2 loại chiều dày này là như nhau nên người sử dụng chỉ cần khai báo th. Tuy nhiên trong một số trường hợp, người sử dụng có thể thay đổi độ cứng của màng (membrane) hoặc tấm (plate). Với mục đích này thì người sử dụng xác định chiều dày thb khác so với chiều dày th.Dạng chiều dày:Có 2 dạng chiều dày mà được sử dụng để xác định có hay không biến dạng cắt ngang.Dạng tấm dày bao gồm ảnh hưởng của biến dạng cắt ngangDạng tấm mỏng không kể đến ảnh hưởng của biến dạng cắt ngang

Biến dạng cắt là trở nên quan trọng khi chiều dày lớn hơn từ 1/10 đến 1/15 nhịp. Nó cũng có một vai trò quan trọng trong vùng ứng suất uốn tập trung, chẳng hạn như thay đổi chiều dày đột ngột hoặc gần lỗ mở.

• Khuyến cáo nên sử dụng tấm dày thick-plate

Phần tử tấm (tự tham khảo)

• 6. Khối lượng (Mass)

• Trong phân tích động lực học, khối lượng được dùng để tính lực quán tính. Khối lượng phần tử tấm được quy về tập trung tại các điểm nút của phần tử

• 7. Trọng lượng bản thân (Self-Load)

• Phân bố đều trên các phần tử, được tính bằng trọng lượng riêng w nhân với chiều dài màng(t/d đồng nhất); hoặc tổng trọng lượng các lớp (t/d lớp)

• 8. Tải trọng áp lực bề mặt

• Để khai báo áp lực ngoài lên bất cứ mặt nào của 6 mặt ngoài của phần tử tấm

• Áp lực bề mặt vuông góc với bề mặt và dương khi có chiều hướng vào trong phần tử

• 9. Tải trọng biến dạng (Strain Load)

• Có tám loại biến dạng tương ứng với nội lực và moment trong phần tử tấm:Biến dạng màng ε11, ε22 và ε12 thể hiện sự thay đổi về kích thước và hình dạng phần tử khi nó phân bố đều theo chiều dàyBiến dạng uốn κ11, κ22 và κ12 thể hiện sự thay đổi về kích thước và hình dạng phần tử khi nó phân bố tuyến tính theo chiều dàyBiến dạng cắt γ13 và γ23 thể hiện sự thay đổi của góc giữa mặt trung tâm thẳng đứng và mặt ngang

PHẦN TỬ TẤM (TỰ THAM KHẢO)

10/25/2015

13

• 10. Kết quả phân tích: nội lực và ứng suấtỨng suất của phần tử tấm là lực trên một đơn vị diện tích xuất hiện bên trong thể tích phần tử để chống lại tải trọng ngoài bao gồm:

• + Ứng suất pháp trong mặt phẳng : S11, S22+ Ứng suất tiếp trong mặt phẳng : S12+ Ứng suất tiếp vuông góc mặt phần tử : S13, S23+ Ứng suất pháp vuông góc mặt phần tửBa loại ứng suất trong mặt phẳng là hằng số hoặc biến thiên bậc nhất dọc theo chiều dày tấm. Hai loại ứng suất vuông góc được cho là hằng số dọc theo chiều dày tấm dù thực tế ứng suất tiếp phân bố dạng parabol bằng 0 ở 2 mép trên và dưới, đạt max tại mặt trung tâm. Nội lực tấm bao gồm:

• + Lực dọc trục trong mặt phẳng : F11, F22+ Lực cắt trong mặt phẳng : F12+ Moment uốn : M11, M22+ Moment xoắn : M12+ Lực cắt vuông góc mặt phẳng : V13, V23

• F-min, F-max, M-min, M-max là các lực và moment theo các phương chính (phương có lực cắt F12 và Moment M12=0)

PHẦN TỬ TẤM (TỰ HỌC)

• Chó ý khi m« hinh ho¸

• SAP2000 tù ®éng nèi c¸c nót cña phÇn tö. (Tù ®éng Connect)

- C¸c nót tù ®éng sinh ra khi Frame ®−îc t¹o ra.

- Muèn xem sè hiÖu phÇn tö Nót. BÊm ph¶I chuét (trªn cöa sæ hiÖn thêi)

- nÕu kÝch th−íc sè hiÖu nhá hoÆc to qu¸ (Option\Preference\Max(Min) graphic font size)

- Trôc to¹ ®é ®Þa ph−¬ng: (Local Axis)

- Trôc 1: n»m theo trôc cña phÇn tö, h−íng tõ end I (Start) End J (End). Cã mµu ®á

- Trôc 2: n»m trong mp uèn chÝnh cña tiÕt diÖn (chiÒu cao tiÕt diÖn). Mµu tr¾ng

- Trôc 3 t¹o víi trôc 1,2 theo qui t¾c bµn tay ph¶i (X¸c ®Þnh theo trôc1, 2). Màu Cyan (xanh).

• - Frame: ®èi víi thanh cong kh«ng qu¸ 15 ®é

• - Shell:

+ C¸c gãc trong cña phÇn tö n»m trong kho¶ng tõ 45 ®Õn 135 ®é.

+TØ sè kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm giua c¸c c¹nh ®èi diÖn kh«ng qu¸ 10(tèt nhÊt b»ng mét) (4 nót)

+ Gãc lÖch kh«ng qu¸ 15 ®é (tèt nhÊt lμ trong mét mÆt ph¼ng)

+ Nªn sö dông phÇn tö 4 nót, phÇn tö 3 nót chØ dïng ë biªn

• Xo¸ §èi t−îng

- Select. - BÊm Delete trªn bμn phÝm.

Copy vµ D¸n §èi t−îng

- Select - Menu Edit \Copy (hoÆc Ctrl+C)

+ §Ó D¸n (Paste) Menu Edit\Paste (hoÆc Ctrl+V)

+ Cã thÓ d¸n ra ®èi t−îng sang c¸c øng dông kh¸c: VD: Excel, Word.

+ Th−êng dïng trong c¸c bµi to¸n khã. (Cã thÓ sö dông DXF thay thÕ)

10/25/2015

14

• Di chuyÓn (Move)- Select - Menu Edit\Move-> NhËp kho¶ng c¸ch.Replicate (Tù sinh)- Chän ®èi t−îng. - Menu Edit\Replicate1. Linear. Th¼ng- NhËp kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c lÇn tù sinh: (X,Y,Z= H×nh chiÕu cña kho¶ng c¸ch trªn c¸c trôc X,Y,Z.- Number: Sè lÇn tù sinh.2. Radial: Xoay- Chän trôc xoay (Rotate About: chän trôc X,Y,Z)- increment data: + Angle: B−íc nh¶y gãc + Number: Sè lÇn tù sinh3. Mirror : §èi xøng qua mÆt ph¼ng.- Mirror about: + chän mp ®èi xøng (XY, YZ, ZX) ChuÈn+ ordinate: Vi trÝ mp ®èi xøng trªn trôc cßn l¹i.- Gi÷ nguyªn thuéc tÝnh cña ®èi t−îng (TiÕt diÖn, t¶i träng, liªn kÕt)- Tr¸nh trïng phÇn tö: T¹i vÞ trÝ ®· tån t¹i nót, phÇn tö th× kh«ng tù sinh thªmDivide Frame: Chia nhá Frame.- Chän Frame. - Menu Edit \ Divide Frame.- Divide into: sè phÇn tö cÇn chia Last/first= TØ sè kho¶ng c¸ch cña Frame ®uîc chia cuèi/ Frame ®Çu tiªn- Break: (Chän thªm c¸c nót hoÆc Frame)

• Join Frame. Nèi Frame- Chän hai Frame - Menu Edit\Join Frame Chó ý: hai Frame ph¶i th¼ng hµng

• Mesh Shell: Chia nhá Shell.- Select Shell. - Menu Edit\Mesh Shell:- Chia theo sè phÇn tö x¸c ®Þnh:- Chia theo sè nót hoÆc Grid line trªn c¹nh shell ban ®Çu+ Chó ý: Khi edit ®èi t−îng. C¸c thuéc tÝnh cña ®èi t−îng lu«n ®−îc mang theoDisconnect: T¸ch rêi c¸c nót cña tõng phÇn tö. Khi ®ã cã nhiÒu nót t¹i mét to¹ ®éConnect: Nèi c¸c nót cña c¸c phÇn tö t¹i mét to¹ ®é Thµnh mét nót (ng−îc víi disconnect)Show Duplicates: HiÖn thÞ c¸c ®èi t−îng bÞ trïng nhau.- Th−êng sö dông khi disconnect, khi ®ã cã nhiÒu nót t¹i cïng mét to¹ ®é.Change label: §¸nh l¹i sè hiÖu nót vµ phÇn tö.- Chän c¸c ®èi t−îng muèn ®¸nh l¹i sè hiÖu- Menu Edit\Change label - Select Element: Lùa chän lo¹i ®èi t−îng s¾p xÕp- Next number: Sè hiÖu ®Çu tiªn - increment: b−íc nh¶y - Prefix: Ký tù truíc sè hiÖu- Relabel Order: Thø tù Trôc s¾p xÕpOrder1: chän trôc s¾p xÕp −u tiªn 1: §èi t−îng cã cïng to¹ ®é trôc chän sÏ ®−îc s¾p xÕp.Order2: chän trôc s¾p xÕp −u tiªn 2: §èi t−îng cã cïng to¹ ®é trôc chän sÏ ®−îc s¾p xÕp. Sau ®ã chänOK

• * Chó ý: Prefix: Thªm ký tù (tiÒn tè) tr−íc sè hiÖu ®èi t−îng)

• New Label: §Æt l¹i chÕ ®é tù ®éng sinh sè hiÖu ®èi t−îng- Menu Draw\New Label. * Kh¸c nhau gi÷a Change Label vµ New Label:- Change Label: Thay ®æi sè hiÖu cña c¸c ®èi t−îng ®· cã.

• - New Label: Thay ®æi sè hiÖu cña c¸c ®èi t−îng sÏ t¹o míi.

10/25/2015

15

• G¸n ®iÒu kiÖn biªn cña nót.

* MÆc ®Þnh khi nót tù sinh cïng phÇn tö th× nót ®ã tù do (kh«ng cã liªn kÕt ng¨n c¶n). Trªn mçi ph−¬ng cña mét

nót chØ cã thÓ lµ restraints hoÆc spring, kh«ng bao giê ®−îc phÐp g¸n ®ång thêi mÆc dï Sap cho phÐp, nh−ng

rÊt khã khi ®äc kÕt qu¶

1. G¸n Restraints: gèi cøng. §é cøng v« cïng=>BÊt biÕn h×nh

- Chän nót

- Main Toolbar chän biÓu t−îng gèi tùa hoÆc vµo menu Assign\Joint\Restraints

- Lùa chän Translation 1,2,3= U( X,Y,Z)

- Lùa chän Rotation 1,2,3= R(X,Y,Z)

- Ok

2. G¸n Spring: Gèi ®µn håi.

- §é cøng kh¸c v« cïng khi ®ã t¹i liªn kÕt cã chuyÓn vÞ kh¸c 0

- Chän nót

- Assign\Joint\Spring

- Translation 1,2,3= K(X,Y,Z)= NhËp gi¸ trÞ Lùc/chiÒu dμi.

- Rotation 1,2,3= Kr(X,Y,Z)= NhËp gi¸ trÞ Moment/Rad.

+ Th−êng c¸c bµi to¸n kÕt cÊu kh«ng ph¶i nhËp gi¸ trÞ Rotation. Gi¸ trÞ Translation cã thÓ hiÓu lµ ®é cøng lß xo

cña gèi tùa theo c¸c ph−¬ng t−¬ng øng.

+ Sö dông tèt trong bµi to¸n trªn nÒn ®µn håi.

- Add: Céng ®¹i sè

- Replace: Thay toµn bé gi¸ trÞ míi - Delete: Xo¸ toµn bé gi¸ trÞ ®· g¸n.

• §iÒu kiÖn biªn cña Frame- MÆc ®Þnh Frame liªn kÕt víi hai nót lμ ngμm- Khai b¸o:- Chän Frame- Menu Assign\Frame\Release- Chän c¸c liªn kÕt cÇn gi¶i phãng: Chó ý Start =End I; End=End J.- No release= liªn kÕt mÆc ®Þnh ban ®Çu cña frame víi nót (ngμm).- Ok+ Kh«ng bao giê gi¶i phãng hÕt c¸c liÖn kÕt v× khi ®ã frame kh«ng liªn kÕt víinót n÷a vµ nh− vËy lµm frame ®ã bÞ biÕn h×nh.+ Th−êng sö dông trong bµi to¸n dµn, cét, th¸p thÐp, hÖ kÕt cÊu d©y.. hay hÖ kÕt cÊu mµthanh kh«ng chÞu m« men+ §Ó xem c¸c liªn kÕt ®· gi¶i phãng trong chÕ ®é underform th× chän set element hoÆc södông phÝm ph¶i chuét.+ Release (gi¶I phãng liªn kÕt tõ nót cøng ch¼ng h¹n thµnh khíp råi tù do) kh¸c Restraints (nguîc l¹i release)?

10/25/2015

16

• Xem ®iÒu 1 tiªu chuÈn TCVN 2737-95- THCB1:T¶i träng dµi h¹n + Mét tr−êng hîp t¶i träng ng¾n h¹n- THCB2: T¶i träng dµi h¹n + NhiÒu tr−êng hîp t¶i träng ng¾n h¹n- THDB:T¶i träng dµi h¹n + T¶i träng ng¾n h¹n + T¶i träng ®Æc biÖt=> THDB: T¶i träng ng¾n h¹n kh«ng kÓ t¶i träng giã.* VÝ dô1. Khung ph¼ng.- C¸c tr−êng hîp t¶i : TT; HT; GT; GP.- Cã thÓ cã c¸c tæ hîp sau:+TH1=1*TT+1*HT =>gi¸ trÞ 1 trong SAP gäi lμ Scale Factor;KiÓu tæ hîp nµy trong SAP=Add+TH2=1*TT+0.9*HT+0.9*GT => Gi¸ trÞ 1 vμ 0.9 =Scale factor;KiÓu tæ hîp trong Sap=Add+TH3=1*TT+0.9*HT+0.9*GP =>=> Gi¸ trÞ 1 vμ 0.9 =Scale factor; KiÓu tæ hîp trongSAP=Add.- T×m tæ hîp nguy hiÓm nhÊt (Max, Min)+ Max(Min) =2*TH1+1*TH2+1*TH3 =>Gi¸ trÞ 1,2 lµ Scale Factor; Type=ENVE

• VÝ dô2. Kh«ng gian- Gi¶ sö cã lùc F theo ph−¬ng ngang bÊt kú . Chia F thµnh 2 thµnh phÇn lùc: Fx, Fy

F= 𝐹𝑥2 + 𝐹𝑦

2

• +Tæ hîp THF=1*Fx+1*Fy. KiÓu tæ hîp SRSS.- Tæ hîp thµnh phÇn ®éng cña t¶i träng giã+ GDXDUONG=1*GDX1+1*GDX2+1*GDX3 víi 1=Scale; Type=SRSS

v× sao?: GDXDUONG= 𝐺𝐷𝑋12 + 𝐺𝐷𝑋22 + 𝐺𝐷𝑋32 (¸p dông cho t¶I träng ®éng ®Êt). TÝnh theokhung ph¼ng+ GDXAM=-1*GDXDUONG. (Thμnh phÇn ®éng cña t¶i träng gÝo ph¶i g¸n theo ph−¬ng +X)+ GXDUONG=1*GTXDUONG+1*GDXDUONG+ GXAM=1*GTXAM+GDXAM- T−¬ng tù sÏ cã GYDUONG; GYAM; DDX; DDY- Tæ hîp (ChØ dïng kiÓu Add)+TH1=TT+HT+TH2=TT+0.9HT+0.9GXAM+Th3= …

• - T×m tæ hîp maxmin (KiÓu ENVE)+ MAX(MIN)=TH1+TH2+...+THn

10/25/2015

17

• Chó ý:- Cã thÓ khai b¸o tæ hîp cña tæ hîp.- Chän tæ hîp sau khi ph©n tÝch, sau khi cã kÕt qu¶ néi lùc vÉn cã thÓ tæ hîp ®−îc => Tæhîp lóc nµy trong SAP lµ tæ hîp néi lùc (Load Combination)- Add Default : §Ó SAP tù ®éng sinh ra c¸c tæ hîp víi c¸c hÖ sè tæ hîp theo tiªu chuÈn cñaMü.

Các bước tạo lập kết cấu và phân tích

10/25/2015

18

10/25/2015

19

10/25/2015

20

10/25/2015

21

10/25/2015

22

10/25/2015

23

10/25/2015

24

Bài tập dầm liên tục• Cho dầm liên tục chịu tải trọng: tĩnh tải (đã kể đến trọng lượng bản thân của dầm) và hoạt tải như

hình vẽ sau.Dầm làm bằng vật liệu bê tông cốt thép, bê tông có cấp độ bền chịu nén B20 (môdun đàn hồi E=27*103 Mpa;Cường độ chịu nén dọc trục Rb=11.5MPa; Cường độ chịu kéo dọc trục Rk=9Mpa).Cốt thép dọc loại AII có cường độ Rs=R’s=280Mpa; Cốt đai loại AI có cường độ Rsw=175Mpa

10/25/2015

25

Khối lượng riêng = Trọng lượng riêng / g

2500 kg/m3 = 2500kgf/m3=2500*9.81N/m3 = 2500 Ns2/m = 2.5Tonf/m31kg = 1 N.s2/m = 1 kgf

• Khai báo giá trị tải trọng: Tĩnh tải + Các hoạt tải

10/25/2015

26

• GÁN GIÁ TRỊ TĨNH TẢI THEO ĐỀ BÀI

Gán hoạt tải

10/25/2015

27

TrườNG hợp tĩnh tải

TRƯỜNG HỢP BAO

10/25/2015

28

Khung phẳng

10/25/2015

29

10/25/2015

30

Tĩnh tải Hoạt tải 2Hoạt tải 1

Gió trái Gió phải

10/25/2015

31

TRƯỜNG HỢP BAO

Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-05

10/25/2015

32

10/25/2015

33

Tên vật liệu cốt thép

Thép cây

Trọng lượng riêngChú ý đơn vị cho từng tham số, thay đổi đơn vị khi nhập liệu

Mô đun đàn hồi

Cường độ chịu kéo Fy quy đổi theo tiêu chuẩn ACI 318 -05

Tên vật liệu Bê tông

Trọng lượng riêng

Cường độ chịu nén f’c quy đổi theo tiêu chuẩn ACI 318 -05

Hệ số Poisson

Mô đun đàn hồi

Hệ số Poisson

Cốt thép dọc

Cốt thép đai (Cấu tạo)

Chiều dày lớp bảo vệ trên:

Chiều dày lớp bảo vệ dưới:

Cốt thép tăng cường cho dầm Dễ uốn

Cốt thép dọc

Cốt thép đai (Cấu tạo)

Thiết kế cột: Dùng Lực dọc + Mô menThiết kế dầm: dùng mô men

Cấu hình cốt thép trong cột: HÌnh chữ nhật/Tròn. Thép đai: Ràng buộc/Xoắn ốc

Cấu hình cốt thép dọc:Chiều dày lớp bảo vệ: Mép ngoài cấu kiện đến mép ngoài cốt dọc chịu lực

Số lượng cốt dọc theo trục 3

Số lượng cốt dọc theo trục 2

Đường kính cốt thép dọc:

Cấu hình cốt đaiĐường kính cốt đai

Khoảng cách các thép đai

Số đai theo trục 3Số đai theo phương trục 2

Bài toán kiểm tra

Bài toán thiết kế

10/25/2015

34

• Chọn tiêu chuẩn thiết kế Bê tông cốt thép Design>>Concrete Frame Design>>View/Revise Preferences và chọn tổ hợp tải trọng để tính toán<<Select Design combos

• Chạy chương trình tính toán (F5) >>chương trình tính thiết kế kết cấu (Shift + F6)>> hiển thị kết qủa thiết kế (Ctrl + Shift + F6)

Tiêu chuẩn thiết kế

Tổ hợp tải trọng tính toán hoặc chọn Automatic Design…..

Hiện thị kết quả thiết kế

Dao động trong công trình

Bài toán động: Dùng Khối lượng tập trung

10/25/2015

35

• G¸n khèi l−îng tËp trung:* Khèi l−îng tÜnh t¶i. Khèi l−îng riªng cña phÇn tö trong s¬ ®å tÝnh kh«ng cÇn qui ®æi, SAP tù qui ®æi vÒ nót.Khai b¸o khèi l−îng tËp trung:+ TÝnh khèi l−îng tËp trung t¹i nót+ TÝnh khèi l−îng tæng céng cña tÊt c¶ c¸c tÜnh t¶i cßn l¹i (m=w/g) vÝ dô t−êng w=1800 kG/m3 => m=180 Kg/m3+ TÝnh sè nót chÝnh (sè nót cã liªn kÕt víi cét hoÆc v¸ch, lâi)+ Khèi l−îng tËp trung t¹i mçi nót cña mét tÇng= tæng khèi l−îng/sè nót chÝnh.+ Khi g¸n khèi l−îng chØ g¸n vào c¸c nót chÝnh.- Chän nót- Menu Assign\Joint\Mass:- Direction 1,2,3= khèi l−îng tËp trung g©y ra lùc qu¸n tÝnh theo ph−¬ng 1,2,3 cã ®¬n vÞ kg. => OkKhai b¸o kiÓu tÝnh to¸n và tÇn sè dao ®éng riªng.Khai b¸o- Menu Analyze\Set options- Chän Dynmic Analyzes -> Set Dynamic ...- Number of Mode (n): Sè dao ®éng riªng cÇn tÝnh - Eigen:- Center: Gi¸ trÞ tÇn sè dao ®éng riªng cÇn t×m (Shift). MÆc ®Þnh b»ng 0- Radius: B¸n kÝnh gi¸ trÞ dao ®éng riªng. Gi¸ trÞ giíi h¹n tÇn sè, nÕu =0 th× kh«ng giíi h¹n. MÆc ®Þnh=0- Tolerance: Gi¸ trÞ héi tô trong c¸c lÇn lÆp (®Ó nguyªn)* C¸ch nhËp gi¸ trÞ theo TCVN 2737-95. Bài to¸n tÝnh thành phÇn ®éng cña t¶I träng giã- NhËp n= sè kh¸ lín (10-15). - Center=0 - Radius=[f] tÇn sè tíi h¹n trong tiªu chuÈn, vÝ dô=[f]=1.31 (KCBTCT)* C¸c tr−êng hîp cã thÓ x¶y ra- nÕu R # 0 th× SAP sÏ t×m sè dao ®éng riªng cã f<Radius, nh−ng nÕu sè dao ®éng riªng >n th× chØ lÊy n dao ®éngriªng.- NÕu R=0 th× sap t×m n tÇn sè dao ®éng riªng bÐ nhÊt.

• + Sap2000 sÏ t×m n dao ®éng riªng cã gi¸ trÞ tÇn sè dao ®éng n»m trong kho¶ng Shift -> Radius+ Tolerance: Trong mçi tr−êng hîp dao ®éng riªng th× sÏ dõng khi tÇn sè dao ®éng th¶o m·n gi¸ trÞ Tolerance+ S¬ ®å tÝnh cho tr−íc f (t©n sè) ->0 th× kÕt cÊu ë tr¹ng th¸i nguy hiÓm , v× vËy SAP2000 Center=0, Radius=0.

10/25/2015

36

Bỏ qua biến dạng cắt

Bỏ qua Khối lượng + trọng lượng

Tải trọng khai báo

Khối lượng tập trung

Kích hoạt 1 chuyển vị >>Khớp trượt

10/25/2015

37

KHAI BÁO KIỂU

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

10/25/2015

38

Hoặc khai báo KIỂU khối lượng bản thân và thêm vào

KếT quả