ĐẠI HỌC ĐÔNG Á
2014
68
TRAO ĐỔI
ỨNG DỤNG SAP2000 - V14 ĐỂ XÁC ĐỊNH
NỘI LỰC TRONG MỘT SỐ BÀI TỐN ĐƠN
GIẢN CỦA HỆ PHẲNG TĨNH ĐỊNH CHỊU
TẢI TRỌNG BẤT ĐỘNG
 CN. Nguyễn Tấn Vân - Cựu SV Khoa kỹ thuật Xây Dựng
 CN. Trần Hữu Trọng - Khoa kỹ thuật Xây Dựng
1. Đặt vấn đề
Hiện nay phần mềm kết cấu Sap 2000 với nhiều phiên bản mới đang được sử dụng
rất phổ biến và rộng rãi trong các trường đại học khối kỹ thuật xây dựng nói chung. Đây
là cơng cụ hỗ trợ đắc lực và đáng tin cậy trong việc tính tốn và phân tích các dạng kết
cấu xây dựng. Đã có rất nhiều những nghiên cứu ứng dụng phần mềm kết cấu Sap 2000
trong triển khai thực tế, cũng như trong q trình phục vụ giảng dạy và học tập. Trong
khn khổ giới hạn của bài viết này chỉ đề cập đến việc sử dụng phần mềm kết cấu
Sap 2000 với phiên bản V14 để xác định nội lực trong một số bài tốn đơn giản của hệ
phẳng tĩnh định chịu tải trọng bất động: hệ dầm, hệ khung ghép và dàn phẳng. Với việc
trình bày khá chi tiết việc khai báo một số hình thức tác dụng đặc biệt của tải trọng và
các liên kết cùng với những ví dụ minh họa cụ thể. Bài viết sẽ góp phần giúp ích cho sinh
viên đang học mơn học cơ học kết cấu 1 - phần hệ tĩnh định có một cách nhìn nhận tổng
qt hơn, hệ thống hóa kiến thức đang học, đồng thời có khả năng sử dụng phần mềm để
phục vụ cho việc học, cụ thể là giải các bài tốn và kiểm tra q trình giải tay của mình
bằng phần mềm Sap 2000.
2. Nội dung
2.1. Khai báo ti trọng
2.1.1. Khai báo Mơmen tập trung
- Khi đã dựng được 1 mơ hình như u cầu.
- Chọn nút để gán mơmen, vào menu Assign Joint Load Forces…
hoặc kích vào biểu tượng . Tùy theo chiều của mơmen mà ta nhập số liệu mang dấu

-, +,
ÑAÏI HOÏC ÑOÂNG AÙ
2014
69
TRAO ĐỔI
2.1.2. Lực tập trung xiên góc
Ta phân tích thành 2 lực P
1
, P
2
.
α
1
P = P.sin


P1
P2
P
Q
P = P.cos
- Chọn nút, vào menu Assign
→
Joint Load
→
Forces…( ), hoặc kích
vào biểu tượng , nhập số liệu tải trọng tập trung theo phương X, Z.
2.2. Khai báo liên kt
2.2.1. Khai báo gối cố định hoặc gối di động theo phương ngang
Để khai báo liên kết gối theo phương nằm ngang cần chọn 1 nút hoặc số nút đó

bằng cách kích chuột vào vị trí các nút đó hoặc rê chuột xung quanh các nút muốn chọn.
Sau khi chọn, vào menu Assign
→
joint
→
restraints ( ) hoặc kích vào
biểu tượng . Chọn gối cố định hoặc di động, .
2.2.2. Xoay hệ trục tọa độ địa phương tại nút
Khi bạn muốn thay đổi chiều tải trọng, thay đổi điều kiện biên, thay đổi đối tượng
đặt tại nút thì có thể đổi hệ tọa độ địa phương như sau: Assign
→
Joint
→
Load Axes …
Chọn góc xoay hệ tọa độ địa phương theo trục xoay hệ tọa độ tổng thể x, y, z.
2.2.3. Giải phóng liên kết hai đầu phần t thanh:
Trong kết cấu nhiều phần tử mà tại đó không có mômen, lực cắt hay lực dọc. Vậy
để giải phóng chúng ta thực hiện:
- Chọn phần tử muốn giải phóng liên kết.
- Vào Assign
→
Frame
→
Releases/Partial Fixity …, hoặc kích vào biểu tượng
Ví dụ 1: Giải phóng mômen
Tại nút 1 mômen (M
3-3
= 0).
M3-3M3-3
I

II
1
- Chọn thanh I
→
kích vào biểu tượng M
3-3
tại điểm kết thúc bằng 0.
- Chọn thanh II
→
kích vào biểu tượng M
3-3
tại điểm bắt đầu bằng 0.
- Kiểm tra giải phóng: kích vào biểu tượng
→
Frame/Cables/Tendons
→

Releases.
Ví dụ 2: Vẽ các biểu đồ nội lực trong hệ đã cho như hình vẽ sau:
ÑAÏI HOÏC ÑOÂNG AÙ
2014
70
TRAO ĐỔI

30
o
40
o
P = 50 kN
q = 20 kN/m

A
B
C D
E
2m1m2m1m
Trình tự cách làm:
Bước 1: Khởi động Sap 2000 _ V14.
Bước 2: Chọn đơn vị KN-m-
o
C ( ).
Bước 3: Vào menu File
→
chọn lệnh New Model…, hoặc kích biểu tượng .
Kích chọn Beam (Dầm liên tục)
Trong phần Edit Grid… ta chọn kiểu Spacing để nhập khoảng cách các ô lưới:
→
→
ẹAẽI HOẽC ẹONG A
2014
71
TRAO I
Ta c h dm nh sau:
Bc 4: Khai bỏo liờn kt gi:
Cỏc gi trong h nh trờn cha ỳng vi bi toỏn t ra:
+ Thay gi trc E bng gi c nh: sau khi kớch chut vo v trớ nỳt, vo menu
Assign Joint restraints ( ) hoc kớch vo biu tng
chn
+ Cn thay liờn kt gi di ng trc B, C, D bng cỏc nỳt: ta chn cỏc nỳt ti trc
B, C, D, kớch vo biu tng chn .
+ Thay gi trc A bng gi di ng: Sau khi kớch chut vo v trớ nỳt, kớch vo biu

tng chn .
+ Xoay h trc ta ti nỳt trc A: Chn nỳt ti trc A, vo menu Assign Joint
Load Axes .
Bc 5: Khai bỏo trng hp ti trng:
khai bỏo trng hp ti trng: Vo Define Load patterns( )
+ i vi trng hp Tnh ti:
- Tờn: Tnh Ti (TT), Loi: DEAD
- H s TLBT: 0 (Khụng tớnh n trng lng bn thõn cu kin).
Sau khi sa giỏ tr chn Modify Load ( ) .
Chn chp nhn.
- Vo menu Define Load Cases ( ). Kớch vo Modal chn Delete
Load Case
Bc 6: Gỏn ti trng phõn b u:
ÑAÏI HOÏC ÑOÂNG AÙ
2014
72
TRAO ĐỔI
Chọn thanh BC, vào menu Assign Frame Load Distributed…
( ), hoặc kích vào biểu tượng , (Load Case Name là TT, Direction
là Gravity), đặt giá trị Uniform Load = 20 .
Bước 7: Gán tải trọng tập trung:
Phân tích lực tập trung góc xiên thành 2 lực P
1
, P
2
.
00
1
P = P.sin40 = 50.sin40 = 32,14(kN)


00
2
P = P.cos40 = 50.cos40 = 38,30(kN)
Chọn nút tại D, vào , (Load Case Name là TT), kích chọn ,
đặt giá trị Force Global X = -38,30 và Force Global Z = -32,14.
Bước 8: Xem đầy đủ các lực tập trung và phân bố đều trên màn hình:
Vào Display Show Load Assign Frame … ( ), Load
Pattern Name.
Bước 9: Khai báo dạng kết cấu:
- Vào menu Analyze Set Analysis Options … ( ). Hệ dầm cũng
được coi là hệ khung phẳng (kết cấu chịu uốn XZ) nên ta chọn XZ Plane OK.
Bước 10: Lưu và chạy chương trình tính: Vào menu Analyze Run Analysis
( hoặc F5) chọn
- Sau khi chạy chương trình tính thì Sap sẽ khóa số liệu (biểu tượng khóa trên màn
hình sẽ đóng lại ), nếu muốn sửa số liệu đã nhập thì phải mở khóa bằng cách kích
vào biểu tượng , lúc đó sẽ trở thành .
Bước 11: Xem kết quả nội lực:
Vào menu Display Show Forces/Stresses Frames/Cables … (hoặc kích
vào mũi tên trên biểu tượng chọn (Frames/Cables).
ÑAÏI HOÏC ÑOÂNG AÙ
2014
73
TRAO ĐỔI
+ Axial Force: Lực dọc.
- Shear 2-2: Lực cắt theo phương 2.
- Moment 3-3: Mômen uốn quanh trục 3.
Do Sap2000 quy định dấu lực cắt ngược dấu với quy định dấu của VN, nên khi
xem biểu đồ lực cắt trong phần khai báo tỷ lệ ta chọn tỷ lệ mang dấu “-”, để được biểu
đồ đúng quy định.
Biểu đồ lực dọc của Tĩnh Tải

Biểu đồ lực cắt Q
2-2
của Tĩnh Tải
Biểu đồ mômen M
3-3
của Tĩnh Tải
Ví dụ 3: Vẽ các biểu đồ nội lực trong hệ đã cho như hình vẽ sau:

Trình tự cách làm:
Bước 1: Khởi động Sap 2000 V14.
Bước 2: Chọn đơn vị KN-m-
o
C ( )
Bước 3: Vào menu File chọn lệnh New Model… hoặc kích biểu tượng .
ÑAÏI HOÏC ÑOÂNG AÙ
2014
74
TRAO ĐỔI
Kích chọn Grid Only (Hệ lưới).
Dùng chuột kích vào biểu tượng để vẽ nhanh, kích chuột vào 1 đường lưới sẽ
được 1 phần tử thanh nằm tại lưới đó và giới hạn bằng các mắt lưới ở 2 đầu, nếu dùng
chuột kéo thành 1 hình chữ nhật thì ta sẽ được các phần tử thanh nằm trong hình chữ
nhật đó.
Bước 4: Khai báo liên kết gối:
Tương tự khai báo liên kết gối như ví dụ 2.
- Ta chọn nút tại A, kích vào biểu tượng chọn .
- Tiếp tục chọn nút tại B, kích vào biểu tượng chọn .
- Đối với trường hợp gối di động nằm ngang ta cũng chọn nút tại E, kích vào biểu tượng
chọn kích vào Translation 1 ( ) và kích bỏ Translation 3.
Bước 5: Giải phóng liên kết hai đầu phần tử thanh:

Tại nút C mômen (M
3-3
= 0).
- Chọn thanh BC Assign Frame Releases/Partial Fixity…, hoặc kích
vào biểu tượng M
3-3
tại điểm kết thúc bằng 0.
- Chọn thanh CD kích vào biểu tượng M
3-3
tại điểm bắt đầu bằng 0.
- Kiểm tra giải phóng: Kích vào biểu tượng Frame/Cables/Tendons
Releases
Như vậy, ta đã tạo được sơ đồ tính của hệ dầm (ở phần này, ta phải tạo được 1 hệ
dầm có kích thước các nhịp và liên kết gối theo yêu cầu).
: Khai báo trường hợp tải trọng:
Để khai báo trường hợp tải trọng: Vào Define Load patterns…
- Đối với trường hợp Tĩnh tải:
ÑAÏI HOÏC ÑOÂNG AÙ
2014
75
TRAO ĐỔI
- Tên: Tĩnh Tải (TT)
- Loại: DEAD
- Hệ số TLBT: 0
Sau khi sửa giá trị chọn Modify Load ( ) .
Chọn để chấp nhận.
- Vào menu Define Load Cases ( ). Kích vào Modal chọn Delete
Load Case
Bước 7: Gán tải trọng tải trọng phân bố đều:
Chọn thanh BC, vào menu Assign Frame Load Distributed…

hoặc kích vào biểu tượng , (Load Case Name là TT, Direction là Gravity), đặt giá
trị Uniform Load = 2
Bước 8: Gán tải trọng tập trung:
Chọn nút tại điểm F, kích , (Load Case Name là TT), nhấn chọn
, đặt giá trị Force Global Z = -4 .
Bước 9: Khai báo mômen tập trung:
Chọn nút tại điểm G, vào menu Assign Joint Load Forces ( ),
hoặc kích vào biểu tượng , nhấn chọn , đặt giá trị Moment
about Global Y = 8.
Bước 10: Xem đầy đủ các lực tập trung, phân bố đều và mômen trên màn hình:
Vào Display Show Load Assign Frame… ( ), Load
Pattern Name: TT.
Hình 3. Trục xz Hình 4. Ảnh 3-d

ẹAẽI HOẽC ẹONG A
2014
76
TRAO I
Bc 11: Khai bỏo dng kt cu:
Vo menu Analyze Set Analysis Options ( ). H dm cng
c coi l h khung phng (kt cu chu un XZ) nờn ta chn XZ Plane.
Bc 12: Lu v chy chng trỡnh tớnh: Vo menu Analyze Run Analysis.
Bc 13: Xem kt qu ni lc:
Vo menu Display Show Forces/Stresses Frames/Cables (hoc kớch vo
mi tờn trờn biu tng chn (Frames/Cables).
3. Kt lun
Bi vit ó trỡnh by c mt s hỡnh thc tỏc dng c bit ca ti trng v cỏc
hỡnh thc ca liờn kt, ng thi cú cỏc vớ d c th minh ha rừ rng, giỳp ngi c -
i tng sinh viờn cú th tip cn v tham kho phc v cho vic hc tp v nghiờn cu.
Trong gii hn ca bi vit ny ch gii quyt ni dung ca 3 dng toỏn l: h dm

phng, h khung ghộp v h dn tnh nh. Cũn rt nhiu ni dung cn nghiờn cu
phc v cho vic ging dy v hc tp mụn hc ny cng nh trin khai vic ng dng
phn mm Sap2000 phõn tớch v xỏc nh ni lc trong cỏc bi toỏn c hc kt cu.
Vn ny s c tip tc trỡnh by v nghiờn cu trong cỏc bi vit sau.
TI LIU THAM KHO
[1]. Bựi c Vinh (2010), Phõn tớch v thit k kt cu bng phn mm SAP2000 V. 9.x,
NXB Trng i Hc Bỏch Khoa - Tp. H Chớ Minh.
[2].
Nguyn Th Mai Hng (2011), ng dng Sap2000 V.12 trong cỏc bi toỏn kt cu tnh
nh & siờu tnh, Nng.
[3]. Berkeley, California, USA, June 2008, CSI Analysis Reference Manual For SAP2000đ,
ETABSđ, and SAFE
TM
.