Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là Tài liệu hướng dẫn đầy đủ cách sử dụng Sap 2000 V12 - Hệ dầm ghép, hướng dẫn cụ thể chi tiết từng nút trên Sap 2000 V12 - hệ dầm ghép.
BI GING HD SỈÍ DỦNG PM SAP2000 CHỈÅNG II GV-LỈU VÀN CAM Trang 9 CAO ÂÀĨNG ÂÄNG Ạ CHƯƠNG II NHỮNG ðỊNH NGHĨA CƠ SỞ ************************ I. HỆ TRỤC TỌA ðỘ (Coordinate System) 1. Hệ trục tọa độ tổng thể (Global Coordinate System). • Là hệ tọa độ vng góc 3 chiều và tn theo qui tắc bàn tay phải (ngón cái là trục X, ngón trỏ là trục Y, ngón giữa là trục Z). • Thơng thường trục Z hướng lên trên. Ta có thể thay thế trục hướng lên là trục X, Y bằng cách vào Options\3D View Up Direction\X(Y) (chức năng này thường được dùng khi chuyển mơ hình kết cấu được tạo từ AutoCAD sang). • Hệ trục tọa độ tổng thể là duy nhất trong một bài tốn phân tích kết cấu. 2. Hệ trục tọa độ phụ (Altermater Coordinate System). • Là hệ tọa độ vng góc 3 chiều và tn theo qui tắc bàn tay phải. • Hệ trục tọa độ có thể do ta định nghĩa (Options\Set Coordinate) hoặc có được khi ta thêm một kết cấu phụ từ những mẫu kết cấu (Add to Model From Template). • Vị trí và phương của nó được xác định theo trục tọa độ tổng thể. • ðối với kết cấu mà hệ trục tọa độ tổng (HTTðTT) đi kèm thêm một số hệ trục tọa độ phụ (HTTðP) thì muốn chuyển sự làm việc từ HTTðTT sang HTTðP hoặc ngược lại thì vào Options\Set Coordinate. • Muốn tắt hoặc hiển thị hệ trục tọa độ ta vào View\Show Axes. 3. Hệ trục tọa độ địa phương (Local Coordinate System). 3.1 Với nút: • Các trục của hệ tọa độ địa phương được đánh số thứ tự là 1, 2, 3. Với màu sắc qui ước: 1-đỏ, 2-trắng, 3-xanh. • Hệ trục tọa độ địa phương của nút 123 thường có phương giống hệ trục tổng thể XYZ (tương ứng 1-X, 2-Y, 3-Z),tn theo qui tắc bàn tay phải (ngón cái là trục 1, ngón trỏ là trục 2, ngón giữa là trục 3) và ta có thể thay đổi phương của trục này. • Ngồi việc dùng để định nghĩa bậc tự do (Degrees of freedom), liên kết (Restrains), đặc tính (Properties), lực tác dụng (Load) tại nút và làm rõ kết quả tọa độ nút (Joint output) thì hệ trục tọa độ địa phương của nút còn dùng cho các trường hợp: + Tạo liên kết nghiêng (Skewed Restraints). + Tạo liên kết ràng buộc đồng chuyển vị nút (Constraints). + Tạo trục làm việc cho khối tập trung (Joints mass) + Xác định rõ ràng thành phần theo trục tọa độ của kết quả chuyển vị và lực tại nút được xuất ra (Joints displacement and force output). BAèI GIANG HD Sặ DUNG PM SAP2000 CHặNG II GV-LặU VN CAM Trang 10 CAO ểNG NG Aẽ hin th h trc ta ủ ủa phng ca nỳt ta vo View\Set Element, kớch chn Local Axes Joints. tt s hin th ta vo li ủ kớch b s chn. 3.2 Vi phn t Frame. Trc ta ủ phn t Frame dựng ủ gỏn lc tỏc dng, ti nhit ủ, kt qu xut ni lc. Cỏc trc ca h ta ủ ủa phng ủc ủỏnh s th t l 1, 2, 3. Vi mu sc quy c: 1-ủ, 2-trng, 3-xanh. Trc 1 nm dc theo chiu di ca phn t (t nỳt i ủn nỳt j), trc 2, 3 ủc xỏc ủnh tựy thuc vo mi quan h gia trc 1 v trc Z: + Mt phng ủa phng 1-2 luụn thng ủng (song song vi trc Z). + Khi phn t nm ngang thỡ trc 2 hng lờn (+Z). Khi phn t thng ủng thỡ trc 2 nm ngang theo hng +X. + Trc 3 luụn nm ngang (song song mt phng X-Y). xỏc ủnh t th lm vic ca phn t Frame cũn cú gúc ta ủ (Coordinate angle). ú l gúc quay ca trc 2, 3 quanh trc 1. Giỏ tr gúc quay tuõn theo quy tc vn nỳt chai (chiu tin nỳt chai l chiu trc 1, chiu quay ca nỳt chai l chiu dng ca trc 2, 3 quay quanh trc 1). hin th h trc ta ủ ủa phng ca phn t Frame ta vo View\Set Element, kớch chn Local Axes Frames. tt ta lm ngc li. Thay ủi ta ủ ca phn t (t th lm vic) ta vo Assign\Frame\Local Axes. 3.3 Vi phn t Shell. Trc ta ủ phn t Shell dựng ủ gỏn lc tỏc dng, ti nhit ủ, kt qu xut ni lc. Cỏc trc ca h ta ủ ủa phng ủc ủỏnh s th t l 1, 2, 3. Mu sc quy c: 1-ủ, 2-trng, 3-xanh. H trc ta ủ ủa phng ca phn t Frame X Y Z Trc 2 Trc 3 Trc 1 im j im i Mt phng 1-2 Mt phng 1-3 BAèI GIANG HD Sặ DUNG PM SAP2000 CHặNG II GV-LặU VN CAM Trang 11 CAO ểNG NG Aẽ H ta ủ ủa phng ca phn t Shell cú trc 1, 2 nm trong mt phng phn t cũn trc 3 nm vuụng gúc vi mt phng phn t. Chiu dng ca trc 3 ủc xỏc ủnh theo quy tc vn nỳt chai (quay nỳt chai theo chiu t nỳt 1 sang 2 sang 3 thỡ chiu tin l chiu ca trc 3). Hng mc ủnh ca trc 1 v 2 ủc xỏc ủnh bi mi quan h gia trc 3 v trc tng th Z nh sau: + Mng phng 2-3 hng thng ủng (song song vi trc Z). + Khi phn t Shell hng thng ủng thỡ trc 2 hng lờn (hng trc Z), khi phn t Shell nm ngang thỡ trc 2 nm ngang theo hng Y. + Trc 1 nm ngang (song song mt phng X-Y). Gúc ta ủ ca phn t Shell (Coordinate Angle) dựng ủ ủnh hng phn t so vi hng mc ủnh bờn trờn, l gúc quay ca 1 v 2 quanh trc 3 so vi hng mc ủnh. S quay ny tuõn theo quy tc vn nỳt chai (chiu tin nỳt chai l chiu trc 3 thỡ chiu quay nỳt chai l chiu quay dng ca trc 1 v 2). hin th h trc ta ủ ủa phng ca phn t tm v ta vo View\Set Element, kớch chn Local Axes Shells. tt s hin th ta vo li ủ kớch b s chn ủú. xoay gúc ta ủ ca phn t Shell ta vo Assign\Shell\Local Axes. II. TA MT IM (Joint Coordinates). 1. H ta ủ vuụng gúc. Ta ủ ca mt ủim trong h ta ủ vuụng gúc ủc ủnh ngha: M(x,y,z). H trc ta ủ ủa phng ca phn t Shell X Y Z Z 3 2 3 2 1 1 Khi phn t Shell ủng Khi phn t Shell ngang H trc ta ủ vuụng gúc X Y Z z x y M BAèI GIANG HD Sặ DUNG PM SAP2000 CHặNG II GV-LặU VN CAM Trang 12 CAO ểNG NG Aẽ H li hỡnh lng tr H li hỡnh tr 2. H ta ủ tr. Ta ủ ca mt ủim trong h ta ủ tr ủc ủnh ngha: M(z,r,). 3.Ta ủ cu. Ta ủ ca mt ủim trong h ta ủ cu ủc ủnh ngha: M(r,,). III. H LI (Grid System). L h khung dõy hỡnh lng tr v hỡnh tr. Nhim v ca h li l giỳp ta xỏc ủnh chớnh xỏc v trớ ca nỳt, phn t, giỳp ta to thờm nỳt, phn t mt cỏch nhanh chúng v chớnh xỏc. H trc ta ủ tr Y Z z j r M X H trc ta ủ cu X Y Z j r M q BAèI GIANG HD Sặ DUNG PM SAP2000 CHặNG II GV-LặU VN CAM Trang 13 CAO ểNG NG Aẽ tt hay m ch ủ hin th h li ta vo View\Show Grid (hoc F7). hiu chnh ủng li (thờm ủng li hay thay ủi kớch thc) ta vo Draw\ Edit Grid (hoc Shift+F7). IV. LIấN KT (Restraints). Mt nỳt trong liờn kt cú 6 thnh phn chuyn v gm: 3 chuyn v tnh tin theo 3 trc ủa phng: U1, U2, U3 v 3 chuyn v xoay quanh 3 trc ủa phng l R1, R2, R3. Nhng thnh phn chuyn v ny cũn gi l bc t do ca nỳt. Bc t do ca nỳt trong cỏc dng kt cu khỏc nhau. (xem bng) LOI PHN T Cỏc thnh phn chuyn v UX UY UZ RX RY RZ Khung dm phng (mt phng X - Y) 0 0 1 1 1 0 Khung dm phng (mt phng Y - Z) 1 0 0 0 1 1 Khung dm phng (mt phng Z - X) 0 1 0 1 0 1 Khung dm khụng gian 0 0 0 0 0 0 H dm giao nhau 1 1 0 0 0 1 Tm v 0 0 0 0 0 0 Trong ủú: 0_thnh phn chuyn v t do. 1_thnh phn chuyn v b khng ch. Vic khng ch cỏc bc t do ny cũn ủc gi l liờn kt. 6 bc t do ca nỳt U1 R1 R2 U2 U3 R3 Cỏc dng liờn kt Ngm Khp c ủnh Khp di ủng Khp di ủng Khp c ủnh Ngm BI GING HD SỈÍ DỦNG PM SAP2000 CHỈÅNG II GV-LỈU VÀN CAM Trang 14 CAO ÂÀĨNG ÂÄNG Ạ V. VẬT LIỆU (Materials). • Vật liệu trong tính tốn kết cấu bao gồm: vật liệu đẳng hướng và vật liệu khơng đẳng hướng. • Vật liệu bêtơng, thép trong phân tích kết cấu được xem là đẳng hướng. • Các tính chất được đưa vào trong phân tích kết cấu là: Bêtơng cốt thép • Analysis Property Data: Dữ liệu phân tích. + Mass density: Khối lượng riêng qn tính, chỉ áp dụng cho bài tốn động. + Weight density: Trọng lượng riêng, dùng để tính tốn trọng lượng bản thân của kết cấu. + Modulus of lasticity: Mơ đun đàn hồi. + Poisson,s ratio: Hệ số Pốt-xơng. + Coeff of thermal espansion: Hệ số giãn nở vì nhiệt, dùng để phân tích bài tốn có tác dụng nhiệt. • Design Property Data: Dữ liệu thiết kế. + Reinforcing yeild stress, fy: Cường độ chịu kéo của cốt thép. + Conrecte strength, fc: Cường độ chịu nén của bêtơng. + Shear steel yield stress, fys: Cường độ chịu cắt của cốt thép. + Concrete shear strength, fcs: Cường độ chịu cắt của bêtơng. VI. PHẦN TỬ. • Frame : có chiều dài lớn rất nhiều so với kích thước mặt cắt (dầm, cột, thanh). • Shell : có kích thước các cạnh lớn rất nhiều so với độ dày của phần tử. • Plane : khối, chỉ xét đến ứng suất phẳng và biến dạng phẳng của phần tử khối. • Solid : khối. VII. DẠNG LỰC TÁC DỤNG. 1. Nút. • Lực tập trung và mơmen tập trung. • ðối với lực tập trung (Force), chiều dương của lực trùng với chiều của trục tọa độ. ðược ký hiệu là vectơ 1 mũi tên (hình 1) • ðối với mơmen tập trung chiều dương tn theo qui tắc vặn nút chai (chiều quay của 1) 2) BI GING HD SỈÍ DỦNG PM SAP2000 CHỈÅNG II GV-LỈU VÀN CAM Trang 15 CAO ÂÀĨNG ÂÄNG Ạ mơmen trùng với chiều quay của nút chai thì chiều tiến của nút chai là chiều dương của mơmen). ðược ký hiệu là vectơ 2 mũi tên (hình 2) 2. Phần tử Frame. • Lực tập trung (Point) tại phần tử. + ðối với lực tập trung, chiều dương của lực trùng với chiều của trục tọa độ. ðược ký hiệu là vectơ 1 mũi tên. + ðối với mơmen tập trung chiều dương tn theo qui tắc vặn nút chai. ðược ký hiệu là vectơ 2 mũi tên. • Lực phân bố đều (Uniform) trên phần tử. • Lực phân bơ khơng đều (Trapexoidal). 3. Phần tử Shell. • Lực phân bố đều (Uniform) là lực tác dụng trên tồn bộ phần tử Shell. Phương của lực tác dụng có thể chọn theo phương của tọa độ tổng thể XYZ hoặc phương của tọa độ địa phương 1 2 3. • Ap lực (Pressure) là lực tác dụng trên tồn bộ phần tử Shell và ln vng góc với mặt phẳng 1-2 của phần tử. VIII. CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TĨNH – Static Load Case. • Một kết cấu làm việc trong thực tế thường chịu nhiều trường hợp tải trọng tác dụng khác nhau: trọng lượng bản thân, hoạt tải sử dụng, gió, động đất… • Theo TCVN các trường hợp tải trọng được phân loại như sau: + Tải trọng thường xun: là gồm khối lượng kết cấu chịu lực và khối lượng kết cấu bao che. Khối lượng và áp lực của đất (đất lấp và đất đắp). + Tải trọng tạm thời: Tải trọng tạm thời dài hạn: khối lượng máy móc, thiết bị, vật dụng, các khối lượng đặc biệt khác được dùng trong suốt q trình sử dụng cơng trình. Tải trọng tạm thời ngắn hạn: gió, khối lượng người, thiết bị, vật liệu trong q trình sửa chữa thiết bị đang sử dụng trong cơng trình. Khối lượng nảy sinh trong q trình xây lắp. Tải trọng đặc biệt: động đất, nổ…. • ðịnh nghĩa các trường hợp tải ta vào Define\Static Load Case. Moments Uniform Point Trapexoidal BI GING HD SỈÍ DỦNG PM SAP2000 CHỈÅNG II GV-LỈU VÀN CAM Trang 16 CAO ÂÀĨNG ÂÄNG Ạ • Những ký hiệu nhãn sai: -0 000 A-03 123÷567 -05001 ABC.123 IX. TỔ HỢP TẢI TRỌNG- Load Combination. • Ta biết rằng có nhiều trường hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu nhưng khơng phải lần lượt hay đồng loạt các trường hợp tải tác dụng lên kết cấu mà có khả năng: một trường hợp tải, hai trường hợp tải, ba trường hợp tải cùng tác dụng ngồi ra mỗi khả năng trên sẽ gây ra những nguy hiểm ở các vị trí khác nhau cho kết cấu. Nó giúp ích cho ta trong việc thiết kế một cách chính xác và an tồn. Những khả năng đó gọi là tổ hợp tải trọng. • Theo TCVN ta phân biệt hai dạng tổ hợp: + Tổ hợp cơ bản: gồm tải trọng thường xun, tải trọng tạm thời dài hạn, tải trọng tạm thời ngắn hạn. + Tổ hợp đặc biệt: gồm tải trọng thường xun, tải trọng tạm thời dài hạn,tải trọng tạm thời ngắn hạn va tải trọng đặc biệt. • ðịnh nghĩa các trường hợp tải ta vào Define\Load Combination. X. NHÃN - Label. • Nhãn là tên của các thực thể trong một kết cấu như nút, phần tử, lực. • ðây là chúc năng cực kỳ hay trong việc quản lý kết quả xuất ra của từng phân tử. • Quy tắc ký hiệu tên nhãn: + Mỗi nhãn gồm một đến bảy chữ /số. + Khơng có khoảng trống hay ký hiệu trong nhãn (-,+,$,#,@ .) + Chữ viết hoa hay viết thường đều như nhau (A3 giống a3). + Nhãn khơng chứa tồn bộ là số 0. + Số 0 đứng trước nhãn thì cũng xem như khơng có (0A3 giống A3). + Có thể đặt tên giống nhau cho các thực thể khác nhau. • Những ký hiệu nhãn đúng: I A03 33B 123x567 Corner STEEL • Quy luật đánh thứ tự tên nhãn: Khung phẳng: Nút Thứ tự nhãn được đánh từ dưới lên trên (+Z) rồi từ trái sang phải (+X). BI GING HD SỈÍ DỦNG PM SAP2000 CHỈÅNG II GV-LỈU VÀN CAM Trang 17 CAO ÂÀĨNG ÂÄNG Ạ Qui luật đánh thứ tự tên nhãn cho nút và phần tử của khung khơng gian 1 2 3 4 7 12 5 6 8 11 10 9 13 14 15 16 17 21 18 23 20 19 22 24 25 26 1 2 3 4 5 6 12 13 8 14 16 11 7 9 10 15 18 17 Phần Frame Phần tử cột: Thứ tự nhãn được đánh từ dưới lên trên (+Z), từ ngồi vào trong (+Y), từ trái sang phải(+X). Phần tử dầm: - Dầm song song trục X: thứ tự nhãn được nối tiếp số thứ tự nhãn của phần tử cột và theo quy luật dưới lên trên (+Z), từ trái sang phải (+X), rồi từ ngồi vào trong (+Y). - Dầm song song trục Y: thứ tự nhãn được nối tiếp số thứ tự nhãn của phần tử dầm song song trục X và theo quy luật dưới lên trên (+Z), từ ngồi vào trong (+Y) rồi từ trái sang phải (+X). • Ta có thể thay đổi ký tự trong nhãn và quy luật phát triển của nó. Vào Edit\Change Label. • Khi tạo thêm phần tử hay thêm kết cấu cho bài tốn ta đặt tên nhãn cho phần thêm này thì vào Draw\New Label. XI. ðẶC TRƯNG MẶT CẮT PHẦN TỬ – Section. 1. Phần tử Frame. • ðặc trưng mặt cắt phần tử Frame gồm: + Tên (Section Name): ta biết nhãn là tên thứ tự của phẩn tử còn ở đây tên đặc trưng mặt cắt là tên của một hay nhiều phần tử có cùng nhữn đặc trưng, tính chất. + Vật liệu (Material): bêtơng, thép hay một loại vật liệu khác. + Dạng mặt cắt (Type): tròn, chữ nhật, ống… + Kích thước (Dimensions): tùy theo dạng mặt cắt như thế nào mà ta phải khai báo một số kích thước, để đủ hình thành nên dạng mặt cắt. BAèI GIANG HD Sặ DUNG PM SAP2000 CHặNG II GV-LặU VN CAM Trang 18 CAO ểNG NG Aẽ 2. Phõn t Shell c trng mt ct phn t Shell gm: + Tờn (Section Name): ta bit nhón l tờn th t ca phn t cũn ủõy tờn ủc trng mt ct l tờn ca mt hay nhiu phn t cú cựng nhn ủc trng, tớnh cht. + Vt liu (Material): bờtụng, thộp hay mt loi vt liu khỏc. + Dng lm vic (Type): kiu Shell, Plate, Membrane. + Kớch thc (Thickness): ủi vi loi phn t Shellta quan tõm ủn ủ dy chu un (Bending) v ủ dy chu cng (Membrace). XII. PHN LC TI LIấN KT V NI LC TRONG PHN T. 1. Phn lc ti nỳt. F1, F2, F3: lc dc theo cỏc trc ta ủ ủa phng ca ủim, chiu dng ca lc trựng vi chiu ca trc ta ủ. c ký hiu l vect 1 mi tờn. i vi mụmen tp trung chiu dng tuõn theo quy tc vn nỳt chai. M1, M2, M3: mụ men quay quanh cỏc trc ta ủ ủa phng ca ủim. Chiu ca nú tuõn theo qui tc vn nỳt chai. c ký hiu l vect 2 mi tờn. Thụng thng h ta ủ ủa phng ca nỳt cú phng cỏc trc trựng vi phng cỏc trc ca h ta ủ tng th nờn F1, F2, F3, M1, M2, M3 tng ng FX, FY, FZ, MX, MY, MZ. 2. Ni lc trong phn t Frame. P: lc dc. V2: lc ct trong mt phng 1-2. V3: lc ct trong mt phng 1-3. T: mụ men xon. M2: mụ men un trong mt phng 1-3 (quanh trc2). M3: mụ men un trong mt phng 1-2 (quanh trc3). 3. Ni lc trong phn t Shell. F11, F22: lc dc trong mt gõy cng tng ng trc 1, 2. F12: lc ct trong mt gõy cng. M11, M22: mụ men un quay quanh tng ng trc 2, 1. M12: mụ men xon quanh trc 3. V13, V12: lc ct ngang. Lu ý: nhng giỏ tr lc v mụ men ny l giỏ tr lc v mụ men trờn mt ủn v di mt phng. . nút và phần tử của khung khơng gian 1 2 3 4 7 12 5 6 8 11 10 9 13 14 15 16 17 21 18 23 20 19 22 24 25 26 1 2 3 4 5 6 12 13 8 14 16 11 7 9 10 15 18 17 Phần. s th t l 1, 2, 3. Mu sc quy c: 1- , 2- trng, 3-xanh. H trc ta ủ ủa phng ca phn t Frame X Y Z Trc 2 Trc 3 Trc 1 im j im i Mt phng 1 -2 Mt phng 1-3 BAèI GIANG
