Tài liệu SAP2000 v10

Chöông 1

GIÔÙI THIEÄU PHAÀN MEÀM SAP2000

§1 SÖÏ PHAÙT TRIEÃN COÂNG NGHEÄ PHAÀN MEÀM NGAØNH XAÂY DÖÏNG

Cuøng vôùi xu höôùng ngaøy caøng phaùt trieãn cuûa khoa hoïc vaø coâng ngheä

trong lónh vöïc Xaây döïng, quaù trình töï ñoäng hoùa tính toaùn vaø thieát keá vôùi söï hoã

trôï cuûa maùy tính baèng caùc phaàn meàm chuyeân duïng ñaõ ñöôïc trieãn khai aùp

duïng roäng raõi ôû nöôùc ta.

Trong nhöõng naêm 1980 trôû laïi ñaây, coâng ngheä maùy tính ñaõ coù nhöõng

böôùc phaùt trieãn maïnh meõ, noù goùp phaàn thuùc ñaåy nghieân cöùu vaø phaùt trieån

coâng ngheä treân theá giôùi trong haàu heát caùc lónh vöïc khoa hoïc kó thuaät. Trong

lónh vöïc xaây döïng, coâng ngheä maùy tính cuõng ñaõ ñöôïc öùng duïng roäng raõi, bao

goàm caùc phaàn meàm veà quaûn lí xaây döïng, kinh teá xaây döïng, phaân tích noäi löïc

keát caáu, thieát keá keát caáu theùp vaø keát caáu beâ toâng coát theùp, thieát keá vaø theå

hieän baûn veõ kyõ thuaät ...

Theo xu höôùng hoäi nhaäp, caùc phaàn meàm tính toaùn, quaûn lí thuoäc chuyeân

ngaønh xaây döïng ñaõ ñöôïc du nhaäp töø nöôùc ngoaøi vaø ñöôïc öùng duïng khaù roäng

raõi beân caïnh söï phaùt trieån cuûa heä thoáng phaàn meàm trong nöôùc. Tuy nhieân,

caùc phaàn meàm nöôùc ngoaøi coù nhieàu vaán ñeà chöa töông thích vôùi tieâu chuaån

Vieät Nam neân moät soá chæ toàn taïi trong giôùi haïn tham khaûo hoaëc chöa khai

thaùc heát khaû naêng töï ñoäng hoùa cuûa chöông trình.

Caùc phaàn meàm trong nöôùc ñang phaùt trieån khaù maïnh meõ vaø roäng raõi

nhöng vaãn coøn moät soá baát lôïi ñoù laø chöa coù söï thoáng nhaát trong höôùng phaùt

trieãn, caùc phaàn meàm ña phaàn töï phaùt, khaû naêng öùng duïng thöïc teá cuûa caùc

chöông trình vaãn coøn haïn heïp, chöa coù söï ñaùnh giaù hay thaåm ñònh cuûa cô

quaûn thaåm quyeàn cuõng nhö chöa coù chính saùch baûo hoä phaàn meàm thoûa ñaùng.

Chính vì nhöõng yeáu toá treân, hoäi thaûo phaùt trieån coâng ngheä thoâng tin cho

ngaønh xaây döïng ñeán 2010 ñaõ ñöa ra caùc muïc tieâu phaùt trieån ñoù laø vieäc chuaån

hoùa caùc chöông trình tính toaùn, quaûn lí vaø thaåm ñònh laïi caùc chöông trình

phaàn meàm ñaõ vieát vaø ñang ñöôïc söû duïng. Ñaåy maïnh hôn vieäc aùp duïng coâng

ngheä thoâng tin trong quaûn lí vaø saûn xuaát.

Ngaøy nay, caùc chöông trình phaân tích noäi löïc vaø thieát keá keát caáu ñaõ coù

nhöõng böôùc tieán vöôït baäc vaø raát phong phuù veà soá löôïng, raát maïnh trong quaù

trình tính toaùn chaúng haïn nhö: phaàn meàm ANSYS, STAAD Pro, SAP2000,

ETABS, SAMCEF, STRAND, PLAXIS ... ñaõ coù theå giaûi quyeát ñöôïc haàu heát

caùc vaán ñeà trong thieát keá xaây döïng. Trong ñoù SAP2000 laø phaàn meàm ñöôïc öa

Trang

1

chuoäng vaø söû duïng roäng raõi nhaát do coù nhieàu tính naêng öu vieät hôn caùc phaàn

meàm khaùc.

Phieân baûn ñaàu tieân cuûa chöông trình ñöôïc mang teân SAP (Structural

Analysis Program) vaøo naêm 1970, caùc phieân baûn keá thöøa tieáp theo sau laø

SAP3, SAP IV vaø SAP 80 laø phieân baûn coù tính thöông maïi ñaàu tieân cuûa hoï

phaàn meàm SAP, phaàn meàm naøy ñöôïc phaùt trieãn bôûi coâng ty Computer and

Structure Inc (CSI). Naêm 1992 CSI cho ra ñôøi phieân baûn tieáp theo laø SAP90.

Tuy nhieân, phieân baûn SAP2000 ra ñôøi môùi laø böôùc phaùt trieãn ñoät phaù cuûa hoï

phaàn meàm SAP, theo nhö lôøi tuyeân boá cuûa haõng CSI thì SAP2000 laø coâng

ngheä ngaøy nay cho töông lai! SAP2000 ñaõ tích hôïp caùc tính naêng phaân tích

keát caáu vaø tính naêng thieát keá keát caáu thaønh moät. Caùc phieân baûn thoâng duïng

cuûa SAP2000 laø version 6.11, ver 7.42, ver 8.23 vaø phieân baûn môùi ñang ñöôïc

söû duïng khaù roäng raõi laø SAP2000 version 9.03. Hieän nay, treân thò tröôøng ñaõ

coù phieân baûn SAP2000 version 10.

§2 TÍNH NAÊNG CUÛA PHAÀN MEÀM SAP2000

2.1. Tính naêng giao tieáp

- Giao tieáp ñoà hoïa tröïc tieáp treân caùc cöûa soå maøn hình töø luùc xaây döïng

moâ hình keát caáu, thöïc hieän caùc phaân tích vaø thieát keá ñeán khi bieåu dieãn keát

quaû tính toaùn treân caùc hình aûnh ñoà hoïa hai chieàu (2D) vaø ba chieàu (3D).

- Heä thoáng löôùi ñònh vò vaø caùc coâng cuï veõ hoã trôï quaù trình xaây döïng moâ

hình keát caáu moät caùch nhanh choùng.

- Coù theå taïo nhanh caùc moâ hình keát caáu töø thö vieän caùc phaàn töû maãu coù

saün cuûa SAP2000.

2.2. Khaû naêng phaân tích vaø thieát keá

Caùc loaïi phaàn töû: phaàn töû thanh, phaàn töû taám voû - maøng (Shell/Plate),

phaàn töû öùng suaát phaúng - bieán daïng phaúng - ñoái xöùng truïc, phaàn töû ba chieàu.

Vaät lieäu: trong chöông trình coù theå phaân tích vôùi vaät lieäu ñoàng nhaát

tuyeán tính ñaúng höôùng, tuyeán tính tröïc höôùng vaø vaät lieäu phi tuyeán.

Lieân keát giöõa caùc phaàn töû: lieân keát cöùng, lieân keát nöûa cöùng, lieân keát cuïc

boä khöû moät soá thaønh phaàn löïc.

Lieân keát giöõa caùc phaàn töû vôùi ñaát: caùc lieân keát lyù töôûng thoâng duïng trong

ngaønh Xaây döïng nhö lieân keát ngaøm, lieân keát khôùp (goái coá ñònh), lieân keát

thanh (goái di ñoäng), lieân keát ñaøn hoài vaø caùc lieân keát haïn cheá moät soá baäc töï do

baát kyø cuûa nuùt lieân keát.

Trang

2

Taûi troïng taùc duïng leân phaàn töû: taûi troïng taäp trung taïi nuùt, taûi troïng taäp

trung vaø phaân boá treân phaàn töû, aûnh höôûng cuûa chuyeån vò cöôõng böùc goái töïa,

aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä, taûi troïng phoå gia toác, taûi troïng ñieàu hoøa, taûi troïng di

ñoäng …

Khaû naêng giaûi baøi toaùn: soá aån soá khoâng bò giôùi haïn (neáu duøng baûn

Nonlinear), trong moät baøi toaùn coù theå phaân tích vaø thieát keá ñoàng thôøi nhieàu

loaïi phaàn töû khaùc nhau keát noái cuøng chòu löïc.

Caùc daïng phaân tích: Phaân tích tónh (Static Analysis), tính taàn soá dao ñoäng

rieâng, caùc daïng dao ñoäng (Modal Analysis), phaân tích ñaùp öùng ñoäng löïc

(Response Anlysis) vôùi taûi troïng thay ñoåi theo thôøi gian vaø phoå gia toác.

Toå hôïp caùc tröôøng hôïp taûi troïng khaùc nhau cuøng taùc duïng leân keát caáu.

2.3. Caùc baûn chính cuûa SAP2000

Baûn phi tuyeán (Nonlinear) coù khaû naêng phaân tích caùc baøi toaùn tónh hoïc,

ñoäng löïc hoïc, phi tuyeán; thieát keá keát caáu theùp vaø keát caáu beâ toâng – coát theùp

theo moät soá tieâu chuaån; soá löôïng nuùt vaø phaàn töû khoâng giôùi haïn.

Baûn naâng cao (Plus) coù khaû naêng phaân tích caùc baøi toaùn tónh hoïc, ñoäng

löïc hoïc, nhöng khoâng phaân tích ñöôïc baøi toaùn phi tuyeán; thieát keá keát caáu theùp

vaø keát caáu beâ toâng – coát theùp theo moät soá tieâu chuaån; soá löôïng nuùt vaø phaàn töû

khoâng giôùi haïn.

Baûn chuaån (Standard) coù khaû naêng phaân tích caùc baøi toaùn tónh hoïc, ñoäng

löïc hoïc, nhöng khoâng phaân tích ñöôïc baøi toaùn phi tuyeán; thieát keá keát caáu theùp

vaø keát caáu beâ toâng – coát theùp theo moät soá tieâu chuaån; soá löôïng nuùt toái ña

khoaûng 1500.

Baûn daønh cho hoïc taäp (Eduacation) coù khaû naêng phaân tích caùc baøi toaùn

tónh hoïc, ñoäng löïc hoïc, phi tuyeán; thieát keá keát caáu theùp vaø keát caáu beâ toâng –

coát theùp theo moät soá tieâu chuaån; soá löôïng nuùt toái ña laø 30 vaø moät soá tính naêng

bò haïn cheá.

2.4. Yeâu caàu heä thoáng maùy tính

Heä ñieàu haønh: Windows 98-2000-XP …

Phaàn cöùng:

RAM ≥ 64 MB.

HDD coøn troáng ≥ 500 MB.

CPU ≥ Pentium II 400 MHz.

Trang

3

§3 GIAO DIEÄN CUÛA PHAÀN MEÀM SAP2000

3.1. Caøi ñaët

Duøng ñóa CD chöùa boä nguoàn phaàn meàm SAP2000, double click vaøo teân

file setup.exe ñeå baét ñaàu caøi ñaët chöông trình.

Thoâng thöôøng caùc thoâng soá caøi ñaët ñaõ ñöôïc ñònh daïng saün, ngöôøi söû

duïng chæ caàn click vaøo nuùt Next nhieàu laàn cho ñeán khi xuaát hieän thoâng baùo

finish nghóa laø quaù trình caøi ñaët ñaõ hoaøn taát.

Thö muïc chöùa chöông trình SAP2000 maëc ñònh khi caøi ñaët laø C:\

Program file\ Computers and Structures\ SAP2000 v9.

Baïn neân taïo Short cut treân neàn maøn hình ñeå nhanh choùng khôûi ñoäng

chöông trình SAP2000 khi caàn laøm vieäc vôùi noù.

3.2. Khôûi ñoäng

Coù nhieàu caùch ñeå khôûi ñoäng chöông trình SAP2000 chaïy treân neàn

Windows, thoâng thöôøng söû duïng hai caùch khôûi ñoäng nhö sau:

i. Kích ñuùp (double click) vaøo bieåu töôïng SAP2000 treân neàn maøn hình

Windows, thoâng thöôøng bieåu töôïng coù maøu vaøng keøm theo chöõ sap2000.

ii. Vaøo Start > Programs > SAP2000 v9 > sap2000 : click choïn

3.3. Maøn hình giao dieän

(Xem hình trang keá tieáp)

* Thanh tieâu ñeà:

Bieåu töôïng SAP2000 – Teân phaàn meàm – Teân taäp tin.

* Thanh danh muïc leänh (Menu bar):

SAP2000 version 9.03 coù 13 danh muïc leänh goàm: File, Edit, View,

Define, Bridge Draw, Select, Assign, Analyze, Display, Design, Options vaø

Help.

* Thanh coâng cuï (Toolbar):

SAP2000 version 9.03 coù 14 thanh coâng cuï ñaët theo phöông ngang döôùi

danh muïc leänh vaø theo phöông ñöùng beân traùi cöûa soå chöông trình, teân cuûa caùc

thanh coâng cuï: thanh coâng cuï chuaån (standard), Edit, View, Define, Bridge

Draw, Select, Point and Joint Assigns, Frame and Line Assigns, Shell and

Area Assigns, Display, Design, Snap vaø Band75.

Moãi thanh coâng cuï coù nhieàu nuùt leänh, moãi nuùt leänh chöùa moät leänh.

Trang

4

Trang

5

* Thanh traïng thaùi (Status bar):

Theå hieän traïng thaùi cuûa cöûa soå ñang laøm vieäc bao goàm hoäp ñôn vò löïc-

chieàu daøi-nhieät ñoä, heä toïa ñoä, vò trí con troû … Thanh traïng thaùi naèm beân döôùi

cöûa soå chöông trình.

* Mieàn laøm vieäc:

Vuøng nhaäp döõ lieäu, hieån thò döõ lieäu, hieån thò keát quaû vaø caùc ñoà thò, bieåu

ñoà …

3.4. Caùch ra leänh trong SAP2000

- Caùch 1: Ra leänh töø thanh danh muïc leänh (Menu bar).

- Caùch 2: Ra leänh töø thanh coâng cuï (Toolbar).

3.5. Caùc leänh trong caùc Menu vaø caùc Toolbar cuûa SAP2000

Trang

6

Caùc leänh trong menu File

Caùc leänh trong menu Edit

Trang

7

Caùc leänh trong menu View

Caùc leänh trong menu Define

Trang

8

Caùc leänh trong menu Draw

Caùc leänh trong menu Assign

Caùc leänh trong menu Select

Caùc leänh trong menu Analyze

Trang

9

Caùc leänh trong menu Display

Caùc leänh trong menu Options

Caùc leänh trong menu Design

Caùc leänh trong menu Help

Trang

10

SAP2000 ver 9.03 coù taát caû 14 thanh coâng cuï, ñöa con troû leân moät thanh

coâng cuï baát kyø roài nhaán nuùt phaûi chuoät, sau ñoù ñaùnh daáu choïn cho hieän ra

thanh coâng cuï töông öùng hoaëc ñaùnh daáu boû choïn ñeå khoâng cho hieån thò thanh

coâng cuï ñoù treân cöûa soå chöông trình.

Taát caû caùc nuùt treân caùc thanh coâng cuï.

Trang

11

§4 QUAÛN LYÙ CAÙC TAÄP TIN DÖÕ LIEÄU SAP2000

4.1. Taïo môùi file

File > New Model… hoaëc click vaøo nuùt New maøu traéng treân thanh coâng

cuï chuaån (standard).

4.2. Löu file

File > Save as… löu file khi caàn ñaët teân file môùi hoaëc löu ôû vò trí

ñöôøng daãn môùi. Teân file döõ lieäu cuûa SAP2000 coù phaàn môû roäng laø SDB, daïng

teân file laø filename.SDB.

File > Save… hoaëc click vaøo nuùt Save (hình ñóa meàm) treân thanh coâng

cuï chuaån (standard) hoaëc nhaán toå hôïp phím (Ctrl + S) ñeå löu nhanh file vaøo

ñuùng vò trí vaø ñuùng teân file maø noù ñang toàn taïi, nhöng neáu nhö taäp tin ñang

laøm vieäc chöa löu laàn naøo thì leänh save gioáng nhö leänh save as laø löu file khi

caàn ñaët teân file môùi hoaëc löu ôû vò trí ñöôøng daãn môùi.

4.3. Môû file ñaõ coù

File > Open… hoaëc click vaøo nuùt Open (hình cuoán saùch maøu vaøng môû

ra) treân thanh coâng cuï chuaån (standard) hoaëc nhaán toå hôïp phím (Ctrl + O) ñeå

môû file ñaõ coù löu trong thieát bò ghi döõ lieäu, baïn caàn choïn ñuùng ñöôøng daãn vaø

teân file ñaõ coù filename.SDB roài nhaáp ñuùp hoaëc click choïn nuùt open treân hoäp

thoaïi.

4.4. Caùc file döõ lieäu khaùc

Ngoaøi file döõ lieäu *.SDB, SAP2000 coøn coù caùc file döõ lieäu khaùc coù

phaàn môû roäng nhö sau:

*.S2K, *.$2K coù theå duøng phaàn meàm soaïn thaûo khaùc ñeå taïo file döõ lieäu

roài import vaøo chöông trình SAP2000.

*.EKO chöùa caùc thoâng tin veà döõ lieäu nhaäp vaøo.

*.OUT chöùa caùc keát quaû ñöôïc xuaát ra.

*.TXT khi caàn xuaát keát quaû phaân tích vaø thieát keá ra daïng baûng bieåu ñeå

coù theå tieáp tuïc xöû lyù keát quaû baèng caùc phaàn meàm khaùc nhö Word, Excel …

Trang

12

§5 QUY TRÌNH PHAÂN TÍCH NOÄI LÖÏC BAÈNG SAP2000

5.1. Xaây döïng sô ñoà tính

5.1.1. Choïn ñôn vò

Tröôùc khi thöïc hieän baát kyø baøi toaùn naøo baèng SAP2000 ñeàu phaûi choïn

ñôn vò chuaån cuûa löïc – chieàu daøi – nhieät ñoä. Hoäp ñôn vò ôû goùc döôùi beân phaûi

cöûa soå chöông trình.

Tuøy theo baøi toaùn, baïn coù theå choïn ñôn vò kgf-m-C hoaëc Ton-m-C …

5.1.2. Taïo moâ hình môùi

File > New Model …

Trong SAP2000 v9.03 coù ñeán 18 caùch ñeå taïo môùi moät moâ hình keát caáu, ñoái

vôùi ngaønh Xaây döïng daân duïng vaø coâng nghieäp, thoâng thöôøng choïn caùc moâ

hình sau: Beam (Daàm), 2D Trusses (Daøn phaúng), 3D Trusses (Daøn khoâng

gian), 2D Frames (Khung phaúng), 3D Frames (Khung khoâng gian) Wall

(töôøng), Flat Slab (Saøn phaúng), Shells (Taám voû) vaø Staircases (Caàu thang).

Trang

13

Sau khi choïn Beam trong hoäp thoaïi New Model

Sau khi choïn 2D Frame trong hoäp thoaïi New Model

Sau khi choïn Grid Only trong hoäp thoaïi New Model

Trang

14

Choïn phöông aùn xaây döïng moâ hình töø caùc ñöôøng löôùi khi caùc kích thöôùc nhòp

hoaëc chieàu cao taàng khoâng ñeàu (khoaûng caùch löôùi theo moãi phöông khoâng

ñeàu nhau). Choïn v Use Custom Grid Spacing and Locate Origin.

Sau khi click vaøo Edit Grid …

- X, Y, Z Grid Data: Döõ lieäu ñöôøng löôùi theo X, Y, Z.

- Grid ID: soá hieäu ñöôøng löôùi x1,2,3…, y1,2,3…, z1,2,3…

- Ordinate: Toïa ñoä ñöôøng löôùi

Trang

15

5.1.3. Hieäu chænh vaø gaùn lieân keát

Choïn nuùt caàn gaùn hoaëc hieäu chænh lieân keát, Assign > Joint > Restraints …

5.1.4. Thay ñoåi vaø hieån thò soá thöù töï phaàn töû / soá thöù töï nuùt

Thay ñoåi soá thöù töï phaàn töû / nuùt, Edit > Change Labels …

Trang

16

Hieån thò soá thöù töï phaàn töû / nuùt, View > Set Display Options …

Choïn Labels trong caùc oâ Joints vaø Frames/Cables/Tendons.

5.2. Ñaëc tröng vaät lieäu vaø tieát dieän

5.2.1. Ñaëc tröng vaät lieäu

Define > Material …

Sau khi choïn CONC vaø click vaøo Modify/Show Material …

Trang

17

Trang

18

Sau khi choïn STEEL vaø click vaøo Modify/Show Material …

5.2.2. Ñaëc tröng tieát dieän

Define > Frame Sections…

Trang

19

Click vaøo nuùt tam giaùc beân phaûi Add I/Wide Flange ñeå môû ra baûng lieät keâ

caùc loaïi tieát dieän coù theå khai baùo trong SAP2000, neáu muoán khai baùo tieát

dieän chöõ nhaät thì choïn Add Rectangular

Sau khi click choïn Add Rectangular, neáu muoán taïo môùi moät tieát dieän chöõ

nhaät thì click vaøo nuùt Add New Property…

Trang

20