Bài giảng SAP2000 V8

Bµi gi¶ng SAP2000_V8 §µO T¡NG KIÖM -CNTT-§HXD

SAP2000 V.8 cho tin häc øng dông

§µo T¨ng kiÖm - Bé m«n C«ng nghÖ phÇn mÒm ( 4-2004 )

Ch¬ng I.Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ b¶n

I. S¬ ®å kÕt cÊu - S¬ ®å tÝnh ( c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n t¹o nªn s¬ ®å tÝnh)

S¬ ®å thËt S¬ ®å tÝnh

1. Nót ( joint ) :

a) VÞ trÝ cña nót :

- §iÓm liªn kÕt c¸c phÇn tö.

- §iÓm thay ®æi vÒ ®Æc trng vËt liÖu , ®Æc trng h×nh häc

- §iÓm cÇn x¸c ®Þnh chuyÓn vÞ & ®iÓm cã chuyÓn vÞ cìng bøc

- §iÓm x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn biªn

- T¶i träng tËp trung (trõ t¶i tËp trung trªn Frame).

- Khèi lîng tËp trung

b) Khai b¸o nót trong SAP :

- C¸c nót ®îc t¹o tù ®éng khi t¹o ph©n tö

- Sè hiÖu nót ®îc g¸n tù ®éng

- Cã thÓ thªm c¸c nót t¹i c¸c vÞ trÝ bÊt kú

- HÖ to¹ ®é cho nót cã thÓ lÊy mÆc ®Þnh theo hÖ to¹ ®é tæng thÓ hoÆc hÖ to¹ ®é riªng cña

nót

- Nót cã c¸c lo¹i hÖ to¹ ®é riªng cho :liªn kÕt, bËc tù do, lùc TT, khèi lîng TT . . .

c) BËc tù do cña nót :

o Mét nót cã 6 bËc tù do: U1, U2, U3 (th¼ng); R1, R2, R3 (Xoay) .

1

Bµi gi¶ng SAP2000_V8 §µO T¡NG KIÖM -CNTT-§HXD

o ChiÒu d¬ng qui íc cña c¸c bËc tù do t¬ng øng víi 6 thµnh phÇn trong hÖ to¹ ®é

tæng thÓ

o BËc tù do tÝnh to¸n: (DOF=Degree of Freedom): Sè bËc tÝnh to¸n cña mçi nót cã

thÓ h¹n chÕ theo tõng lo¹i s¬ ®å ( Analyze - Option Def ).

o BËc tù do nµo kh«ng cã t¶i träng ,liªn kÕt hay ®iÒu kiÖn biªn th× SAP tù ®éng bá

qua BTD ®ã

d) Mét s« ®èi tîng kh¸c liªn quan ®Õn nót :

- C¸c lùc tËkpmtrung cã thÓ khai b¸o t¹i nót ( Joint Load )

- Khai b¸o khèi lîng tËp trung t¹i nót ( Mass )

- Khai b¸o c¸c mÉu t¶i träng t¹i nót ( Joints Pattern

e) C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch nót:

- C¸c chuyÓn vÞ t¹i nót

- C¸c ph¶n lùc t¹i nót

- C¸c lùc liªn kÕt t¹i nót ( Forces )

2. PhÇn tö : cã 4 lo¹i phÇn tö

a) PhÇn tö thanh ( Frame ) :

- Lµ mét ®o¹n th¼ng biÓu diÔn trôc cña c¸c cÊu kiÖn , cã hai nót , ký hiÖu i vµ j

- BiÓu diÔn cho c¸c kÕt cÊu dÇm , dµn , khung 2D hoÆc 3D

- Mçi thanh cã mét hÖ täa ®é ®Þa ph¬ng riªng m« t¶ cho c¸c ®¹i lîng cña tiÕt diÖn , t¶i

träng vµ kÕt qu¶ néi lùc :

2 1

3

* MÆc ®Þnh : Trôc 1 (®á ) theo trôc thanh tõ i ®Õn j , trôc 2 tr¾ng), 3 (xanh) tu©n theo qui

t¾c bµn tay ph¶i : ( 2 // +Z ) -víi phÇn tö n»m ngang ; (2 // +X)-víi phÇn tö th¼ng ®øng .

Cô thÓ :

+ trôc +1 // +X ; +2//+Z +3// -Y

+ trôc +1 // +Y ; +2//+Z +3// +X

+ trôc +1 // +Z ; +2//+X +3// +Y

* Gãc to¹ ®é phÇn tö :

+ §æi chiÒu cña trôc 1

2

Bµi gi¶ng SAP2000_V8 §µO T¡NG KIÖM -CNTT-§HXD

+ Cho phÐp quay trôc 2&3 mét gãc quanh trôc 1. Gãc lµ d¬ng khi quay ngîc chiÒu

kim ®ång hå nÕu nh×n tõ chiÒu d¬ng trôc 1

- Thanh coi lµ th¼ng ®øng nÕu gãc nghiªng víi Z<= 10o

- Khi vÏ c¸c phÇn tö nªn theo trËt tù tõ tr¸i sang ph¶i , dãi lªn trªn .

- Thanh cã thÓ cã tiÕt diÖn kh«ng ®æi ( Primastic ) hoÆc thay ®æi ( Non- Primastic )

- Thanh cã thÓ cã c¸c lo¹i liªn kÕt kh¸c nhau t¹i c¸c nót ( Release , Rigid )

- C¸c ®Æc trng h×nh häc cña phÇn tö thanh :( do ch¬ng tr×nh tù tÝnh nÕu dïng c¸c TD mÉu

cña SAP ) : A, I22,I33, J . . .

+ Section modulus : M« men ch«ng uèn

+ Plastic modulus : M« men dÎo

+ Radius of Gyration : B¸n kÝnh qu¸n tÝnh

- C¸c lo¹i t¶i träng t¸c dông lªn PT thanh :

+ TT tËp trung trªn phÇn tö

+ TT ph©n bè ( ®Òu hoÆc kh«ng ®Òu )

+ Träng lùc , TT b¶n th©n

+ TT nhiÖt

+ TT US tríc

+ TT ®éng ( Response Spectrum & Time History )

+ TT di ®éng

- Néi lùc cña phÇn tö thanh: 6 thµnh phÇn : P,V1,V2,T, M22, M33 .Víi bµi to¸n ph¼ng chØ

cã 3 thµnh phÇn : P,V2,M33

3

Bµi gi¶ng SAP2000_V8 §µO T¡NG KIÖM -CNTT-§HXD

b) PhÇn tö vá ( Shell ) :

- Cã thÓ cã 3 hoÆc 4 nót , lµ mÆt ph¼ng trung b×nh cña c¸c kÕt cÊu lo¹i tÊm ,vá , b¶n ... ®-

îc khai b¸o qua chiÒu dµy cña PT .

- Cã c¸c lo¹i : ( Type )

+ Membrane :phÇn tö mµng chØ chÞu kÐo (nÐn) ,chuyÓn vÞ trong mÆt ph¼ng & xoay

quanh trôc vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng PT

+ Plate : phÇn tö tÊm : chØ chÞu uèn ( 2 chiÒu trong mÆt ph¼ng & ngµi mÆt ph¼ng ) ,

chuyÓn vÞ theo ph¬ng vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng .

+ Shell : vá phÇn tö kh«ng gian cã thÓ chÞu c¶ kÐo ( nÐn ) hoÆc uèn

- HÖ to¹ ®é riÒn cña phÇn tö lµ 1(®á) ,2( tr¾ng) ,3(xanh) :trôc 1& 2 n»m trong mÆt ph¼ng,

3 lu«n vu«ng gãc víi bÒ mÆt phÇn tö .

+ Theo mÆc ®Þnh ,trôc 3 híng ra mµn h×nh hoÆc theo ph¬ng Z

+ Còng cã thÓ sö dông gãc phÇn tö nh PT thanh

- C¸c lo¹i t¶i träng t¸c dông lªn PT thanh :

+ TT tËp trung t¹i c¸c nót

+ TT ph©n bè ®Òu

+ Träng lùc , TT b¶n th©n

+ TT nhiÖt

+ TT ¸p lùc : cã híng vu«ng gãc víi PT (surface Presure ), TT thay ®æi theo c¸c

®iÓm nót ( Joint Pattern ) dïng cho ¸p lùc níc hoÆc têng ch¾n .

- Néi lùc :

+ Cã thÓ cã kÕt qu¶ néi lùc hoÆc øng suÊt t¹i c¸c nót & theo ph¬ng chÝnh

+ Cã c¸c lùc däc mµng theo c¸c trôc F11,F12 vµ m« men uèn M 11,M12 . . . t¹i

c¸c ®iÓm nót cña phÇn tö

+ KÕt qu¶ øng suÊt cho t¹i c¸c nót c¶ thí trªn ,thí díi cña phÇn tö

c) PhÇn tö khèi ph¼ng ( Plan, Asolid ):

- Cã thÓ 3 ®Õn 9 nót , lµ mÆt ph¼ng trung b×nh cña phÇn tö , cho c¸c kÕt cÊu tÊm , têng , ®ª

ch¾n . . .chÞu t¶i träng ®èi xøng trôc , biÕn d¹ng ph¼ng vµ øng suÊt ph¼ng.

d) PhÇn tö khèi 3D ( solid ): 9 nót , dïng cho c¸c kÕt cÊu khèi chÞu t¶i träng 3 chiÒu

3. Liªn kÕt : cã c¸c lo¹i :

4

Bµi gi¶ng SAP2000_V8 §µO T¡NG KIÖM -CNTT-§HXD

- Liªn kÕt t¹i giao ®iÓm cña c¸c phÇn tö ( nót ) LK1) LK1

- Liªn kÕt nèi ®Êt ( LK2 )

- Rµng buéc chuyÓn vÞ

a) Liªn kÕt cøng (Restraints) : tuyÖt ®èi cøng

* §Æc ®iÓm :

- ChuyÓn vÞ theo ph¬ng c¸c bËc tù do mµ nót g¸n b»ng 0 -> LK2

t¬ng øng cã c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc cña nót ®ã

- C¸c thµnh phÇn g¸n Restrain cã thÓ cã chuyÓn vÞ cìng bøc theo lo¹i TT Displacement

Load ( chuyÓn vÞ cña c¸c bËc tù do cã gi¸ trÞ =cv cìng bøc ,chuyÓn vÞ nµy còng g©y ra néi

lùc trong m« h×nh ).

- Liªn kÕt Restrain ®¶m b¶o cho m« h×nh kh«ng bÞ biÕn h×nh . NÕu KC bÞ biÕn h×nh, ch¬ng

tr×nh sÏ th«ng b¸o " Structure to be unstable "

b) Liªn kÕt ®µn håi (Spring)

- Còng cã c¸c thµnh phÇn chuyÓn vÞ :

 Translation U1, U2, U3= UX,UY,UZ

 Rotation R1, R2, R3= RX, RY, RZ

- §é cøng cña gèi liªn kÕt cã gi¸ trÞ h÷u h¹n

- Gi¸ trÞ CV cña LK h÷u h¹n vµ phô thuéc vµo gèi ®µn håi

- Ph¶n lùc cña gèi lµ phÈn lùc ®µn håi

- Liªn kÕt cu·ng ph¶i ®¶m b¶o cho kÕt cÊu kh«ng biÕn h×nh

- Gèi §H cu·ng cã thÓ chÞu c¸c chuyÓn vÞ cìng bøc & ph¶n lùc §H b»ng tæng PL cña 2

chuyÓn vÞ .

- Kh«ng khai b¸o Liªn kÕt nót Restraints trïng Spring.

c) Rµng buéc chuyÓn vÞ :

- §Ó m« h×nh lµm viÖc ®óng tÝnh chÊt thùc cña nã vµ kh«ng biÕn h×nh

- Cã c¸c kiÓu Constraints : Body, Plan, Diaphragm . . .

- Gi¶m sè ph¬ng tr×nh vµ khèi lîng tÝnh to¸n

4. T¶i träng :

- T¶i träng tÝnh lµ t¶i träng kh«ng thay ®æi theo thêi gian : TT b¶n th©n , tËp trung, ph©n

bè , ¸p lùc , giã . . .

- T¶i träng ®éng : lµ t¶i träng thay ®æi theo thêi gian : TT ®éng ®Êt, giã ®éng , sãng biÓn ,

TT xe di ®éng trªn cÇu .

5