Đang tải... (xem toàn văn)
Các ví dụ bài tập ứng dụng SAP 2000
Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP2000phụ lục Các ví dụ và bài tập áp dụng1. Ví dụ 1: Cho một hệ khung có kích thớc và chịu tải trọng nh hình vẽ. - Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu sau:E = 2.5 x 107 kN/m2. = 0.2. = 2.4 T/m3.- Kích thớc của các bộ phận nh sau:Kích thớc cột: 30x50 cm.Kích thớc dầm 30x60 cm.- Tải trọng tập trung P = 50 kN.Yêu cầu: Tính chuyển vị và nội lực của hệ khung.Giải bài toán:Bớc 1: Mô tả hình học kết cấu:- Chọn hệ đơn vị kN, m, C.- Từ th viện mẫu của kết cấu Menu File > New Model .> 2D Frames.Number of Stories : 1 Story height : 4Number of Bays : 2 Bay Width : 5- Hiệu chỉnh sơ đồ hình học:Bấm đúp vào lới, hiện bảng Define Grid Data Chọn [v] Glue to Grid Lines.Sửa giá trị Ordinate của lới x3 thành 3 (giá trị trớc đó là 5).Bớc 2: Định nghĩa đặc trng vật liệu và tiết diện hình học:- Định nghĩa đặc trng vật liệu: Menu Define > Materials > Add New Material + Material Name: BETong.+ Analysis Property DataMass per unit Volume: 2.4Weight per unit Volume: 24Modulus of Elasticity: 2.5e7Poisson s Ratio : 0.2- Định nghĩa tiết diện (đăc trng hình học):P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 36P40 kN/m4 m5 m 3 m Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP2000Menu Define > Frame Sections .> Add Rectangular > Add New Property .Section Name: DAM (COT)Lần lợt định nghĩa dầm và cột với kích thớc tơng ng và vật liệu là BETONG. - Gán các đặc trng hình học cho dầm và cột. Chọn các phần tử dầm Menu Assign > Frame/Cable/Tendon > Frame Sections .Chọn loại tiết diện là DAM OK.Làm tơng tự nh vậy đối với cột.Bớc 3: Khai báo điều kiện biên của nút:Chọn ba nút dới cùng - Menu Assign > Joint > Restraints . Bấm vào biểu tợng: Bớc 4: Định nghĩa trờng hợp tải trọng và gán tải trọng:- Định nghĩa trờng hợp tải trọng - Menu Define > Load Cases . Khai báo một trờng hợp tải trọng là TINHTAI với hệ số nhân tải trọng bản thân là 1.- Gán tải trọng: + Chọn các phần tử DAM Menu Assign > Frame/Cable/Tendon Loads > Distributed . + Chọn phần tử COT ở bên trái Menu Assign > Frame/Cable/Tendon Loads > Point .Bớc 5: Khai báo các thống số cho quá trình giải và xuất kết quả:- Menu Analyze > Set Analysis Options . - Lu và giải bài toán (F5) P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 37 Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP2000- Nếu thấy chơng trình báo là quá trình giải thành công. Bấm OK, khoá trên thanh công cụ sẽ chìm xuống. Bớc 6: Xem kết quả chuyển vị, nội lực :- Xem trên màn hình: Hiển thị nội lực: Menu Display > Show Forces /Stresses > Frames/Cables . Hiển thị biến dạng: Menu Display > Show Deformed Shape . (F6) Hiển thị phản lực nút: Menu Display > Show Forces /Stresses > Joints .- Xem kết quả tính qua File số liệu: (*.out, *.txt) Frame Station OutputCase CaseType StepType StepNum P V2 V3 Text m Text Text Text Unitless KN KN KN 4 0.00000 DEAD LinStatic -49.946 -91.877 0.000 4 0.50000 DEAD LinStatic -49.946 -69.717 0.000 4 1.00000 DEAD LinStatic -49.946 -47.557 0.000 4 1.50000 DEAD LinStatic -49.946 -25.397 0.000 4 2.00000 DEAD LinStatic -49.946 -3.237 0.000 4 2.50000 DEAD LinStatic -49.946 18.923 0.000 4 3.00000 DEAD LinStatic -49.946 41.083 0.000 4 3.50000 DEAD LinStatic -49.946 63.243 0.000 4 4.00000 DEAD LinStatic -49.946 85.403 0.000 4 4.50000 DEAD LinStatic -49.946 107.563 0.000 4 5.00000 DEAD LinStatic -49.946 129.723 0.000 Table: Element Forces - Frames, Part 2 of 2 Frame Station OutputCase StepType StepNum T M2 M3 Text m Text Text Unitless KN-m KN-m KN-m 4 0.00000 DEAD 0.0000 0.0000 -16.5713 4 0.50000 DEAD 0.0000 0.0000 23.8274 4 1.00000 DEAD 0.0000 0.0000 53.1461 4 1.50000 DEAD 0.0000 0.0000 71.3848 4 2.00000 DEAD 0.0000 0.0000 78.5435 4 2.50000 DEAD 0.0000 0.0000 74.6222 4 3.00000 DEAD 0.0000 0.0000 59.6209 4 3.50000 DEAD 0.0000 0.0000 33.5396 4 4.00000 DEAD 0.0000 0.0000 -3.6217 4 4.50000 DEAD 0.0000 0.0000 -51.8630 4 5.00000 DEAD 0.0000 0.0000 -111.1843 Lực dọc Lực cắt Mô menP h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 38 Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP20002. Ví dụ 2: Cho hệ kết cấu dàn nh hình vẽ.- Vật liệu là thép có các chỉ tiêu sau:E = 2.1 x 108 kN/m2. = 0.3.- Diện tích các thanh nh sau:Tầng 1 : A1 = 14 cm2.Tầng 2 : A2 = 12 cm2.Tầng 3 : A3 = 10 cm2.- Tải trọng P = 2,5 kN.Yêu cầu: Tính và vẽ biểu đồ nội lực cho hệ.P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 394 x 2 mPPPPTầng 1Tầng 2Tầng 34 x 1 m Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP20003. Ví dụ 3: Tính toán nội lực dầm trên nền đàn hồi chịu tải trọng nh hình vẽ.- Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu sau:E = 2.9 x 107 kN/m2. = 0.2 = 2.45 T/m3.- Dầm rộng 1m, cao 0,5m .- Hệ số nền (ks): 50000 kN/m3.H ớng dẫn giải bài toán: - Chia dầm làm 24 đoạn, mỗi đoạn dài 0,5m.- Độ cứng lò xo (giả thiết dầm làm việc trong mặt phẳng XZ) theo phơng 3 của nút đợc xác định :+ Tại hai nút biên:Klx1 = 0,25m x 1m x 50000 kN/m3 = 12500 kN/m. + Tại các nút bên trong:Klx2 = 2 x Klx1 = 25000 kN/m.- Chọn hai nút ở đầu dầm và gán độ cứng:Menu Assign > Joint > Springs .Translation 3 : 12500 (kN/m). - Chọn các nút trong dầm và gán độ cứng:Menu Assign > Joint > Springs .Translation 3 : 25000 (kN/m).- Nút ở đầu phải của dầm gán thêm độ cứng theo phơng 1 = 0,5 (kN/m).(Để dầm không bị biến hình). - Thiết định và thực hiện tính toán (Analyze > Set Analysis Options .).P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 40250 kN15 kN/m250 kNM = 100 kNm M = 100 kNm4 m 4 m 4 m Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP20004. Ví dụ 4: Bể nớc hình chữ nhật có kích thớc và chịu áp lực nớc nh hình vẽ: - Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu sau:E = 2.65 x 107 kN/m2. = 0.2. = 2.45 T/m3. - Kích thớc của các bộ phận nh sau:Thành bể dày 12 cm.Đáy bể dày 15 cm. - Giả thiết bốn góc đáy bể chịu liên kết khớp.Yêu cầu:Phân tích nội lực và biến dạng của kết cấu.Giải bài toán:Bớc 1: Mô tả hình học kết cấu:- Chọn hệ đơn vị kN-m.- Từ th viện mẫu của kết cấu Menu File > New Model . > Wall.Number of Spaces along X, Z: 4, 3Space width along X, Z : 1, 1- Tạo thêm lới theo chiều vuông góc với trục Y tại tọa độ Y=-2, Y=2.- Xóa bỏ liên kết tại các nút ở phía dới của phẩn tử.- Chọn tất cả các phần tử và di chuyển ngợc chiều trục Y một đoạn = -2.- Chia nhỏ các phần tử Shell (2 x 2). - Chọn tất cả các phần tử và tạo ra các bản sao của thành bể.(Menu Edit > Replicate .)- Định nghĩa hai nhóm THANH, DAY. (Menu Define > Groups .)- Chọn tất cả các phần tử vừa tạo và gán cho nhóm THANH.(Menu Assign > Assign to Group .)- Vẽ đáy bể bằng một phần tử Shell.- Chia đáy bể thành 8x8 phần tử Shell.- Chọn các phần tử đáy bể và gán cho nhóm DAY.Bớc 2: Định nghĩa gán vật liệu, kích th ớc hình học cho thành bể và đáy bể:Bớc 3: Khai báo - gán tải trọng:P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 414 m4 m3 m2 Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP2000- Khai báo Joint Pattern.(Menu Define > Joint Pattern . Đặt tên là: ALNUOC). + Chọn các phần tử Shell thành bể (Menu Select > Select > Groups -THANH) + Menu Assign > Joint Patterns . C = -10 D = 20.- Gán tải trọng áp lực tác dụng lên thành bể và đáy bể:+ Chọn các phần tử thành bể. Menu Assign > Area Loads > Surface Pressure . By Joint Pattern + Chọn các phần tử đáy bể và gán tải trọng áp lực dạng phân bố Menu Assign > Area Loads > Surface Pressure . - By Element - Pressure = -20.Bớc 4: áp đặt điều kiện biên cho 4 góc (liên kết khớp).Bớc 5: Thực hiện giai bài toán. Bớc 6: Xem và biểu diễn kết quả tính toán:- Xem kết quả trên màn hình. - Xem kết quả tính qua File số liệu: (*.out, *.txt)+ Các thành phần lực màng và mô men uốn (tấm):P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 42Biểu đồ mô men M11 ở thành bể21 Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP2000S H E L L E L E M E N T R E S U L T A N T S SHELL LOAD JOINT F11 F22 F12 M11 M22 M12 V13 V23 13 LOAD1 1 -102.92 -313.51 -91.01 9.735E-01 3.38-6.598E-01 -4.46 5.33 21 -33.25 34.85 -49.33 1.07 5.00 -1.40 -4.46 13.81 23 -54.55 -303.83 -88.78-8.889E-01 -1.38 6.515E-01 4.01 5.33 22 15.12 44.52 -47.10-7.559E-01 1.837E-01-8.763E-02 4.01 13.81 14 LOAD1 23 -16.96 -115.87 -31.31-1.410E-01 6.755E-01-2.964E-02 -4.14 -3.76 22 -1.16 -36.85 -40.36 -1.01 5.787E-01 5.851E-01 -4.14 8.03 4 -14.16 -115.31 -22.52 3.893E-01-3.860E-01 2.854E-02 7.65 -3.76 24 1.64 -36.29 -31.57-4.950E-01-5.001E-01 6.433E-01 7.65 8.03 15 LOAD1 21 18.66 45.23 11.60 7.105E-01 5.35 -1.80 -9.48 3.79 2 15.89 31.41 25.79 1.79 8.15 -1.76 -9.48 18.35 22 -39.35 33.63 -52.03-3.588E-01-1.552E-01 3.163E-01 5.09 3.79 25 -42.11 19.81 -37.85 7.570E-01 2.57 3.611E-01 5.09 18.35+ Các thành phần ứng suất ở mặt trên và d ới phần tử: S H E L L E L E M E N T S T R E S S E S SHELL LOAD JOINT S11-BOT S22-BOT S12-BOT S11-TOP S22-TOP S12-TOP S13-AVG S23-AVG 13 LOAD1 1 -452.04 -1205.55 -1033.34 -1263.30 -4019.53 -483.50 -37.19 44.46 21 167.85 2375.07 -993.97 -722.00 -1794.21 171.78 -37.19 115.06 23 -824.98 -3108.13 -468.41 -84.26 -1955.73 -1011.30 33.41 44.46 22 -188.99 447.59 -429.04 440.94 294.49 -356.02 33.41 115.06 14 LOAD1 23 -200.08 -684.07 -273.29 -82.61 -1247.02 -248.58 -34.50 -31.31 22 -431.79 -65.93 -92.57 412.50 -548.18 -580.17 -34.50 66.95 4 44.21 -1121.72 -175.74 -280.24 -800.03 -199.53 63.75 -31.31 24 -192.56 -510.77 4.97 219.93 -94.01 -531.11 63.75 66.95 15 LOAD1 21 451.53 2606.11 -653.60 -140.56 -1852.22 847.00 -78.97 31.59 2 879.11 3655.70 -516.77 -614.21 -3132.21 946.54 -78.97 152.94 22 -477.41 215.60 -301.77 -178.37 344.93 -565.39 42.38 31.59 25 -35.53 1235.76 -164.95 -666.33 -905.62 -465.85 42.38 152.94P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 43 Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP20005. Ví dụ 5: Cho hệ khung chịu tải trọng nh hình vẽ.- Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu sau:E = 2.9 x 107 kN/m2. = 0.18 = 2.4 T/m3.- Kích thớc của dầm và cột nh sau: Dầm: 25x50 cm.Cột : 25x40 cm.- Tải trọng :+ Tĩnh tải : trọng lợng bản thân, tải trọng phân bố trên các dầm và tải tập trung P = 25 kN.+ Hoạt tải : Tải trọng gió trái.Yêu cầu: Tính và vẽ biểu đồ nội lực cho hệ Với các tổ hợp tải trọng sau: Tổ hợp 1 : 1.2(Tĩnh tải) + 0.9(Hoạt tải). Tổ hợp 2 : 1.0(Tĩnh tải) + 1.0(Hoạt tải). Biểu đồ mô men với tổ hợp 1 Biểu đồ mô men với tổ hợp 2P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 44 Gió trái 0.8 kN/m Gió trái 1kN/mP25 kN/mP30 kN/m3 m5 m3x4 m40 kN/mP Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dẫn sử dụng SAP20006. Bài tập 6: Một đoạn cống ngầm dài 14m nằm dới thân đập có mặt cắt ngang và chịu tác dụng của tải trọng nh hình vẽ.- Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu sau: E = 2.65 x 107 kN/m2. = 0.20. = 2.45 T/m3.- Cống đợc đặt trên nền đất có hệ số nền (ks) = 50000 kN/m3.Yêu cầu: Xác định các biểu đồ ứng suất, nội lực cho cống.H ớng dẫn giải bài toán: - Mô hình hoá các bộ phận của cống bằng phần tử vỏ (Shell). - Định nghĩa các Joint Pattern và gán tải trọng lên thành cống thông qua các Join Pattern- Tải trọng tác dụng lên trần cống và đáy cống gán dới dạng tải trọng phân bố đều.- Liên kết với nền đợc gán bằng các liên kết lò xo thông qua các nút (ở đáy cống).Kết quả tính toán:P h ầ n I I I : P h ụ l ụ c 45350 kN/m22220,50,5 0,50,5300 kN/m170 200 kN/m 200 kN/m170 3 m2,5 mBiểu đồ mô men M22 21 [...]... ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dÉn sư dơng SAP2 000 5. VÝ dơ 5: Cho hƯ khung chịu tải trọng nh hình vẽ. - Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu sau: E = 2.9 x 10 7 kN/m 2 . ν = 0.18 γ = 2.4 T/m 3 . - KÝch thíc cđa dÇm và cột nh sau: Dầm: 25x50 cm. Cột : 25x40 cm. - Tải trọng : + Tĩnh tải : trọng lợng bản thân, tải trọng phân bố trên các dầm và tải tập trung P = 25 kN. + Hoạt tải : Tải trọng gió... Pattern. (Menu Define > Joint Pattern Đặt tên là: ALNUOC). + Chọn các phần tư Shell thµnh bĨ (Menu Select > Select > Groups THANH) + Menu Assign > Joint Patterns C = -10 D = 20. - Gán tải trọng áp lực tác dụng lên thành bể và đáy bể: + Chọn các phần tử thµnh bĨ. Menu Assign > Area Loads > Surface Pressure By Joint Pattern + Chọn các phần tử đáy bể và gán tải trọng áp lực dạng ph©n bè ... vẽ biểu đồ nội lực cho hệ Với các tổ hợp tải trọng sau: Tổ hợp 1 : 1.2(Tĩnh tải) + 0.9(Hoạt tải). Tổ hợp 2 : 1.0(Tĩnh tải) + 1.0(Hoạt tải). Biểu đồ mô men với tổ hợp 1 Biểu đồ mô men với tổ hợp 2 P h ầ n I I I : P h ơ l ơ c 44 Giã tr¸i 0.8 kN/m Giã tr¸i 1kN/m P 25 kN/m P 30 kN/m 3 m5 m 3x4 m 40 kN/m P Trờng ĐHTL - Bộ môn Kết cấu công trình Hớng dÉn sư dơng SAP2 000 - Khai b¸o Joint Pattern. (Menu... > Surface Pressure - By Element - Pressure = -20. Bíc 4: ¸p đặt điều kiện biên cho 4 góc (liên kết khớp). Bớc 5: Thực hiện giai bài toán. Bớc 6: Xem và biểu diễn kết quả tính toán: - Xem kết quả trên màn hình. - Xem kết quả tính qua File số liệu: (*.out, *.txt) + Các thành phần lực màng và mô men uèn (tÊm): P h Ç n I I I : P h ụ l ụ c 42 Biểu đồ mô men M11 ë thµnh bĨ 2 1 . Hớng dẫn sử dụng SAP2 000phụ lục Các ví dụ và bài tập áp dụng1 . Ví dụ 1: Cho một hệ khung có kích thớc và chịu. Hớng dẫn sử dụng SAP2 000 7. Bài tập 7: Một tờng chắn đất có sờn chống chịu tác dụng của áp lực đất nh hình vẽ.- Vật liệu là bê tông có các chỉ tiêu
