Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 11
thấy được các đối tượng trong mặt phẳng đó. Hiển thị theo không gian 3
chiều có thể thấy toàn bộ kết cấu từ một điểm nhìn đã chọn. Các đối tượng
nhìn thấy không bị hạn chế bởi một mặt phẳng nào. Hướng nhìn khai báo qua
2 góc, một góc trong mặt phẳng ngang góc kia từ phía trên nhìn xuống mặt
phẳng ngang.
• Perspective: nhìn phối cảnh, luôn cho một cảm giác thực và hình ảnh rõ hơn
về chiều thứ 3. Có thể chuyển đổi dễ dàng từ Perspective sang 2D – 3D View
và ngược lại.
• Zoom: thể hiện rõ một vài kết cấu nào đó hoặc hiện toàn bộ kết cấu. Zoom
Out đưa kết cấu rời xa màn hình (thu nhỏ), ngược lại là Zoom In. Chế độ
Zoom có thể đặt số gia và thay đổi nó. Zoom Window chỉ hiện kết cấu nằm
trong cửa sổ chọn. Cửa sổ này khai báo bằng cách đánh đấu 2 góc của cửa sổ
và di chuyển chuột trên miền đánh dấu.
• Pan: cho phép di chuyển kết cấu và trên màn hình chỉ hiện những phần nằm
trong cửa sổ khai báo.
• Set Limits: khai báo một cửa sổ qua các giá trị hai góc cửa sổ gọi là giới hạn
trên và giới hạn dưới. Chỉ những phần kết cấu nằm trong cửa sổ này mới hiển
thị được và các hiệu quả của Pan, Zoom…. chỉ tác động trong cửa sổ này.
• Set Display Option: khai báo các tham số có liên quan đến các loại nút, phần
tử, liên kết….để hiện trên sơ đồ kết cấu như: Label, Element, Axis,
Restraint…
2.2.4. Các thao tác với Define
• Materials: chức năng này cho phép khai báo mới nhiều loại vật liệu khác
nhau hoặc thay đổi, huỷ các nhóm đã có. Đối với mỗi loại vật liệu có thể đặt
một tên và đưa và các tham số E, W, M, α…và một số tham số khác cho quá
trình thiết kế như ứng suất chảy của thép fy, cường độ kéo nén của bê tông.
• Frame/Tendon/Cable Sections: khai báo các loại tiết diện (mặt cắt) của
phần tử thanh.
• Area Sections: tương tự như Frame Sections, chú ý đến:
o Section name: đặt tên
o Type: loại phần tử, có Shell, Membrene, Plate
o Thickness: chiều dày phần tử
o Material: chọn loại vật liệu.
• Link/Support Properties: khai báo tiết diện cho phần tử NL Link - giống
phần tử Frame
• Coordinate System/ Grid: chức năng này có thể:
o Tạo hệ toạ độ mới (hệ toạ độ riêng)
o Thêm, sửa, bớt các dòng lưới theo phương X, Y, Z của một lưới đã
có. Vị trí mới của lưới có thể trong các trạng thái Hide, Glue.
Hide All Grid Line: không hiển thị các đường lưới
Glue Joint to Grid: ở trạng thái On, các nút sẽ luôn thay đổi
cùng với sự thay đổi của các dòng lưới (dẫn đến phần tử có thể
thay đổi theo).
• Joint Constraints: khai báo các ràng buộc với nút.
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 12
• Joint Patterns: tạo ra các mẫu cho nút (chỉ khai báo tên, không đưa vào giá
trị). Các mẫu này sau này có thể dùng gán cho một nhóm nút nào đó và sử
dụng tên của nhóm để gán tải trọng cho các nút đó.
• Groups: tạo sẵn các tên nhóm. Các nhóm này có thể dùng để gán cho một
nhóm phần tử nào đó và sử dụng tên của nhóm thay cho lựa chọn phần tử
trong quá trình gán tiết diện, tải trọng, …cho các phần tử đó.
• Load Cases: khai báo các trường hợp tải trọng tĩnh, bao gồm:
o Load name: Tên trường hợp tải trọng.
o Type: loại tải trọng: hoạt tải, gió…
o Self Weight Multiplier: hệ số tải trọng bản thân, áp dụng cho toàn bộ
trường hợp, có thể thêm, sửa, xoá các trường hợp.
• Bridge Load: khai báo các tham số để tính cho bài toán cầu như Lane,
Vehicle…
• Functions: khai báo các tải trọng động như Time History và Reasponse
Spectrum
• Analysis Cases: khai báo các trường hợp cần phân tích trong quá trình chạy
SAP2000.
• Combinations: khai báo các tổ hợp tải trọng
o Cho phép thêm, thay đổi, xoá một tổ hợp nào đó
o Khai báo các tham số cố liên quan đến tổ hợp
2.2.5. Các thao tác với Draw
• Set Select Mode: chuyển từ chế độ vẽ phần tử sang chế độ chọn phần tử.
• Set Reshape Element Mode: cho phép thay đổi hình dạng và vị trí của các
phần tử đã có trong kết cấu bằng cách dùng chuột kéo đến vị trí nào đó, kích
thước hoặc hướng phần tử có thể thay đổi hoặc không thay đổi. Nếu di
chuyển các dòng lưới thì các phần tử trên sẽ di chuyển theo (khi lưới không
khoá và đang ở chế độ Glue Joint to Grid).
• Draw Special Joint: các nút thông thường tự sinh ra tại các đầu hoặc góc
của phần tử. dùng chức năng này để thêm các nút vào những vị trí bất kì tại
những nơi nhấn chuột.
• Draw Frame/Cable/Tendon: tạo ra các phần tử bằng cách đánh dấu vị trí
hai đầu thanh trên màn hình hoặc tại các nút lưới
• Draw Frame/Cable/Tendon: vẽ nhanh các phần tử bằng cách đánh dấu một
điểm bất kỳ trên cạnh lưới.
• Snap: ở trạng thái On, và chế độ truy bắt điểm theo các kiểu khác nhau như
tại nút, đầu các phần tử, các điểm giao nhau…
• New Label: đánh số lại tên của một số nút, phần tử theo ý muốn hoặc thay
đổi tên nút, phần tử với một số thông số sau: thêm tiếp đầu ngữ, thay tên, tên
được dánh với một số gia nào đó…
2.2.6. Các thao tác với Select
Chức năng này khai báo một nhóm đối tượng sẽ cho dùng các thao tác tiếp theo.
SAP2000 dùng khái niệm “ Noun Verb” - chọn trước, trong đó có thể đầu tiên tạo
ra một tập chọn (bằng cách nhấn trực tiếp vào các đối tượng) và sau đó thực hiện
các thao tác trên tập chọn đó. Các thao tác cần thiết thực hiện trên một tập chọn
trước bao gồm các thao tác: gán, sửa đổi dữ liệu, hiển thị, in ấn…
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 13
Để chọn đối tượng phải đặt chương trình vào chế độ Select bằng cách nhấn một
trong các nút của thanh công cụ di động. cũng có thể chọn một hành động bất kỳ từ
menu Select hoặc Display để đưa chương trình vào chế độ chọn. Có thể chọn đối
tượng theo một trong các cách sau:
• Point: chọn các đối tượng đơn, chỉ chính xác các đối tượng
• Window: chọn đối tượng bằng cách vẽ một cửa sổ quanh đối tượng chọn
• Crosing: chọn đối tượng bằng cách vẽ một đường thẳng đi qua các đối tượng
chọn
• Group: chọn các đối tượng trong cùng một nhóm
• Chọn các đối tượng có cùng loại đặc trưng nào đó: cùng mặt phẳng (XY, XZ,
YZ plane), cùng loại mặt cắt…
) Trong chế độ chọn, nút trái chuột dùng để chọn đối tượng, nút phải
dùng để tra cứu các đặc tính của đối tượng. Mọi thao tác (trừ vẽ)
cóthể thực hiện khi chương trình dang ở chế độ chọn.
2.2.7. Các thao tác với Assign
Chức năng này dùng để gán các đặc trưng vật liệu, mặt cắt ngang, tải trọng
(đã khai báo trước đó) cho một nhóm các đối tượng đã hoặc vừa chọn. Các thao tác
này lấy từ menu Asign hoặc thanh công cụ dưới, bao gồm:
• Trong quá trình lập sơ đồ hình học:
o Joints(nút): gán các liên kết ràng buộc, gối đàn hồi, khối lượng tập trung
quy đổi, hệ toạ độ riêng…
o Frame/Cable (phần tử thanh): gán các đặc trưng mặt cắt, hệ toạ độ riêng,
giải phóng liên kết, vị trí cần đưa ra kết quả, vùng cứng và tải trọng.
o Area, Solid, Link: gán các đặc trưng mặt cắt, hệ toạ độ riêng và tải trọng.
o Gán các giá trị của các mẫu cho các nút trong các trường hợp khai báo tải
trọng nhiệt và tải trọng áp lực.
) Có thể gán các chức năng trên cho từng đối tượng hoặc các đối
tượng trong một nhóm. Nguyên tắc cung là chọn đối tượng sau đó
chọn tên của các đặc trưng
• Trong quá trình gán tải trọng:
o Joint Load: gán tải trọng tập trung, chuyển vị cưỡng bức tại nút
o Frame Load: gán tải trọng cho các phần tử thanh bao gồm:
Gravity: khai báo hệ số trọng lực
Points: tải trọng tập trung trên phần tử
Distributed: tải trọng phân bố trên phần tử (đều hoặc không đều)
Termerature: gán ccs tải trọng nhiệt
Pretress: gán tải trọng ứng suất trước cho các phần tử thanh đã
chọn. Trong phần này không mô tả tải trọng mà chỉ khai báo
trường hợp nào chịu tải và hệ số của tải trọng ứng suất trước.
o Area Load: gán tải trọng cho phần tử vỏ:
Gravity: khai báo hệ số trọng lực
Uniform: gán tải trọng phân bố cho phần tử
Serface Pressure: khai báo tải trọng áp lực mặt cho các phần tử
tấm, vỏ…
- Load Case: khai báo trường hợp tải trọng.
- By Element: khai báo giá trị lực tác động vuông góc với bề mặt
phần tử và phân bố trên cả bề mặt phần tử.
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 14
- By Joint Pattern: khai báo tên mẫu đã có và hệ số
- Option: add, modify, delete.
o Joint Pattern: khai báo dạng của mẫu tải trọng qua các nút (hệ số A, B,
C)
o Solid Load: khai báo tải trọng Solid.
2.2.8. Các thao tác với Analyze
Sau khi đã khởi tạo xong mô hình kết cấu bằng các thao tác trên, có thể phân
tích mô hình để tính toán kết quả chuyển vị, ứng suất, phản lực…
Trước khi phân tích sơ đồ, có thể lựa chọn các kiểu phân tích từ menu Analyze
bao gồm:
• Loại kết cấu phân tích (đưa vào UX, UY, UZ, RX, RY, RZ: các bậc tự do bị
giữ).
• Loại kết cấu: trong phần này có sẵn 4 loại kết cấu:
o Khung không gian
o Khung phẳng (X-Z)
o Dầm lưới (X - Y)
o Giàn không gian
• Degree of freedom: dùng các mã của các bậc tự do để khai báo cho một kiẻu kết
cấu bất kỳ không thuộc 4 kết cấu mẫu ở trên.
• Run : thực hiện tính toán kết cấu. chương trình cất mô hình trong một tệp cơ sở
dữ liệu của SAP2000, sau đó kiểm tra và phân tích mô hình. Trong quá trình
kiểm tra và phân tích, trên cửa sổ chính xuất hiện những thông báo của quá trình
phân tích kỹ thuật. Khi phân tích xong, có thể xem lại các thông báo trong quá
trình chạy chương trình. Nhấn OK để đóng cửa sổ chính sau khi kết thúc quá
trình xem các thông báo này.
2.2.9. Các thao tác với Design
Thiết kế là quá trình kiểm tra các phần tử thép hoặc bê tông theo các tiêu
chuẩn khác nhau. quá trình này chỉ được thực hiện sau khi phân tích kết cấu.
Các phần tử thanh bằng thép có thể có mặt cắt ngang có trọng lượng tối thiểu
được lấy tự động từ một nhóm trong các mặt cắt ngang đã khai báo trong chương
trình. Kết cấu sau khi thiết kế có thể được tính toán và kiểm tra lại.
2.2.10. Các thao tác với Display
• Show Underformed Shape: hiện dạng hình học của kết cấu khi chưa bị biến
dạng.
• Show Loads: hiện sơ đồ tải trọng cho từng trường hợp tải trọng của nút,
phần tử:
o Joint: hiện sơ đồ tải trọng của nút.
o Frame: hiện tải trọng trên phần tử thanh: Force, Moment, Gravity,
Temperature, Gradient…
o Shell: hiện tải trọng trên phần tử vỏ: Gravity, Uniform, Presure,
Temperature…
• Show Pattern: hiện các mẫu tải trọng (trong trường hợp tải trọng áp lực mặt
và nhiệt)
• Show Lanes: hiện các dữ liệu về Lane, độ lệch tâm và các dãy phần tử Lane.
• Show Deform Shape: hiện các biểu đồ chuyển vị của từng trường hợp tải
trọng.
• Show Mode Shape: hiện các dao động.
Giáo án môn học: Tin ứng dụng trong Thiết kế cầu Version βeta
Bộ môn Cầu Hầm - Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Trang 15
• Show Element Forces/ Stress: hiện các biểu đồ nội lực và ứng suất của các
phần tử (có thể kèm theo cả giá trị) ứng với từng trường hợp tải trọng.
• Show Influence Lines: hiện các biểu đồ đường ảnh hưởng.
• Show Definite Data Table: hiện các bảng dữ liệu đưa vào (dạng text) gồm
các dữ liệu về dạng hữu hạn, tải trọng, liên kết…
• Show Analysis Results Table: hiện các bảng dữ liệu kết quả phân tích kết
cấu (dạng text).
• Show Design Results Table: hiện các bảng dữ liệu kết quả thiết kế (dạng
text).
• Show All Table Type: hiện tất cả các bản dữ liệu vào ra.
2.2.11. Các thao tác với Option (một số cài đặt ban đầu và lực chọn)
• Preference: cài đặt một số tham số có sẵn cho chương trình:
o Dimensions/ Tolerances: các tham số về kích thước như dung sai của
Snap, Select, Font của các chữ trên hình vẽ…
o Steel Frame Design: các tham số của thép như tiêu chuẩn thiết kế,
các tệp chứa các mặt cắt, tham số cho các trường hợp tính theo phổ và
hàm thời gian.
o Concrete Frame Design: các tham số của bê tông như các tiêu chuẩn
thiết kế, hệ số giảm độ bền…
• Color: cài đặt màu sắc hiển thị cho các nút, phần tử, màu nền…
• Window: lựa chọn số cửa sổ hiển thị và kiểu cửa sổ.
2.3. Giới thiệu về hệ lưới
Lưới là hệ phụ trợ, hỗ trợ trong quá trình tạo lập sơ đồ hình học. Lưới có thể 2 hoặc
3 chiều, được tạo gần giống với sơ đồ kết cấu.
Có 2 loại hệ lưới:
• Theo toạ độ Đềcác: khai báo số khoảng lưới (Nunber of Grid Spaces) và độ
lớn mỗi khoảng theo 3 trục X,Y, Z (Grid Space).
• Theo hệ toạ độ trụ: khai báo số đường tròn đồng tâm, số góc chia, số khoảng
chia theo phương Z và giá trị của 3 tham số trên.
• Các bước thao tác khi tạo lưới:
o Tạo ra một hệ lưới đều: File → New Modal → Chọn loại lưới →
Khai báo