Tính toán hệ dàn phẳng và hệ khung phẳng bằng phương pháp PTHH và SAP2000

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.25 MB, 70 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG
BỘ MÔN CƠ HỌC ỨNG DỤNG



BÀI TẬP LỚN
PHƯƠNG PHÁP THỰC HÀNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU
TÍNH HỆ DÀN PHẲNG VÀ HỆ KHUNG PHẲNG

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
SƠ ĐỒ : 4
STT
1

H
(cm)
80

L
(cm)
160

P1
(kN)
120

P2
(kN)
120

P3
(kN)
140

Fd
(cm2)
10

Fn
(cm2)
10

Fx
(cm2)
14

E
(kN/cm2)
20000

I. PHẦN 1:
Tính nội lực theo phương pháp PHẦN TỬ HỮU HẠN.
1. Rời rạc hóa mô hình:
Rời rạc hóa mô hình dàn thành 25 phần tử, mỗi phần tử là một thanh dàn. Các nút (14 nút) và
các phần tử (25 thanh dàn) được đánh số như hình vẽ.
Qui ước:
- Số hiệu nút được ghi tại vò trí nút
- Số hiệu phần tử được ghi tại vò trí mũi tên và có khoanh tròn.
Các thành phần chuyển vò được đánh dấu bằng các mũi tên nét mảnh, ký hiệu ui , vi ghi ở đầu

mũi tên.
Qui ước:
- Chuyển vò theo phương x tại nút i kí hiệu là ui
- Chuyển vò theo phương y tại nút i kí hiệu là vi
Kết nối phần tử:
Phần tử
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Nút đầu
1
2
3
4
6
7
8
9
10

11
12
13
14

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Nút cuối
2
3
4
5
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Phần tử
14
15
16
17
18
19
20

21
22
23
24
25

Nút đầu
1
14
14
14
13
12
12
12
11
10
10
10

Nút cuối
14
2
3
4
4
4
5
6
6

6
7
8

Trang 1

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

3

1

22
21

19

23

24

15

1

14

160 cm

13

4
3

v2

12

120 kN
160 cm

160 cm

v3

12

13

v4

11
120 kN
160 cm

11

10
120 kN

160 cm

9

10

160 cm

Qui ước số hiệu của các nút và các thanh dàn
v5
5 u5
v6

v7

6 u6

u4

7

u3

2

v8

u7

8

7

u2
v14

v1
1

8

25

14

80 cm

18
17

8 140 kN

7

20
16

120 kN

7

6

2

140 kN

120 kN

6

5

v13

v12

v11

80 cm

3

2

4

v10

u8

80 cm

120 kN

4

v9
9

u1

14
160 cm

u14

13
160 cm

u13

12
160 cm

u12

11
160 cm

u11

10
160 cm

Qui ước các thành phần chuyển vò tại các nút

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

80 cm

5
120 kN

Trang 2

u9

u10
160 cm

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
2. Lập ma trận độ cứng phần tử:
Để đơn giản, lập hệ tọa độ Oxy có gốc O tại nút 1, trục Ox hướng sang nút 14, trục Oy hướng
sang nút 2.
Từ hệ tọa độ đã có, dựa vào tính toán ta xác đònh chiếu dài của các phần tử và giá trò cos, sin
của góc hợp bởi phần tử ( đònh hướng) với trục x và trục y như sau:
Thanh
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

Đầu
1
2
3
4
6

7
8
9
10
11
12
13
14
1
14
14
14
13
12
12
12
11
10
10
10

Cuối
2
3
4
5
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
2
3
4
4
4
5
6
6
6
7
8

Góc α
0

90
9,4623220
9,4623220
9,4623220
170,5376780
170,5376780
170,5376780
900
0

0
0
0
0
0
153,4349490
900
39,8055710
900
140,1944290
900
39,8055710
900
140,1944290
900
26,5650510

L(cm)

Cos α

Sin α

80
162,207001
162,207001
162,207001
162,207001
162,207001
162,207001

80
160
160
160
160
160
160
178,885438
106,666667
208,273325
133,333333
208,273325
160
208,273325
133,333333
208,273325
106,666667
178,885438

0
0,986393
0,986393
0,986393
- 0,986393
- 0,986393
- 0,986393
0
1
1
1

1
1
1
- 0,894427
0
0,768221
0
- 0,768221
0
0,768221
0
- 0,768221
0
0,894427

0,164398
0,164398
0,164398
0,164398
0,164398
0,164398
1
0
0
0
0
0
0
0,447213
1

0,640184
1
0,640184
1
0,640184
1
0,640184
1
0,447213

Lập ma trận độ cứng phần tử theo công thức sau:

[K ]e

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

 c2

AE  cs
=
L − c 2

 − cs

cs
2

s
− cs
− s2

− c2
− cs
c2
cs

− cs 

− s2 
cs 

s 2 

Trang 3

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
- Các phần tử 1, 8 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
0
0
0 
0
0 2500 0 − 2500

[K ]1e = [K ]8e = 
0
0
0
0 



0 − 2500 0 2500 
- Các phần tử 2, 3, 4 có cùng ma trận độ cứng phần tư:û
279,922615 − 1679,535519 − 279,922615
 1679,535519
 279,922615
46,653774
− 279,922615 − 46,653774 
2
3
4

[K ]e = [K ]e = [K ]e =
− 1679,535519 − 279,922615 1679,535519
279,922615 


279,922615
46,653774 
 − 279,922615 − 46,653774
- Các phần tử 5, 6, 7 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
 1679,535519 − 279,922615 − 1679,535519 279,922615 
 − 279,922615
46,653774
279,922615
− 46,653774 
5
6
7


[K ]e = [K ]e = [K ]e =
− 1679,535519 279,922615
1679,535519 − 279,922615


− 46,653774 − 279,922615
46,653774 
 279,922615
- Các phần tử 9,10,11,12,13,14 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
 1250 0 − 1250 0
 0
0
0
0
[K ]9e = [K ]10e = [K ]11e = [K ]12e = [K ]13e = 
− 1250 0 1250 0


0
0
0
 0
- Phần tử 15 có ma trận độ cứng phần tử:
 1252,198093 − 626,099046 − 1252,198093 626,099046 
 − 626,099046 313,049523
626,099046 − 313,049523

[K ]15e = 
 − 1252,198093 626,099046
1252,198093 − 626,099046



 626,099046 − 313,049523 − 626,099046 313,049523 
- Các phần tử 16, 24 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
0
0
0 
0
0 1875 0 − 1875

[K ]16e = [K ]e24 = 
0
0
0
0 


0 − 1875 0 1875 
- Các phần tử 17, 21 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
661,174070 − 793,408905 − 661,174070 
 793,408905
 661,174070
550,978377 − 661,174070 − 550,978377 
[K ]17e = [K ]e21 = 
− 793,408905 − 661,174070 793,408905
661,174070 


550,978377 
 − 661,174070 − 550,978377 661,174070

- Các phần tử 18, 22 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
0
0
0 
0
0 1500 0 − 1500

[K ]18e = [K ]e22 = 
0
0
0
0 


0 − 1500 0 1500 
- Các phần tử 19, 23 có cùng ma trận độ cứng phần tử:
SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 4

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

[K ]19e = [K ]e23

 793,408905 − 661,174070 − 793,408905 661,174070 
 − 661,174070 550,978377
661,174070 − 550,978377
=
− 793,408905 661,174070

793,408905 − 661,174070 


 661,174070 − 550,978377 − 661,174070 550,978377 

- Phần tử 20 có ma trận độ cứng phần tử:
0
0
0 
0
0 1250 0 − 1250

[K ]e20 = 
0
0
0
0 


0 − 1250 0 1250 
- Phần tử 25 có ma trận độ cứng phần tử:
626,099046 − 1252,198093
 1252,198093
 626,099046
313,049523 − 626,099046
[K ]e25 = 
 − 1252,198093 − 626,099046 1252,198093

 − 626,099046 − 313,049523 626,099046
Để kết nối các ma trận độ cứng phần tử thành ma trận độ

hàng và cột của ma trận độ cứng phần tử như sau:

− 626,099046
− 313,049523

626,099046 

313,049523 
cứng tổng thể ta cần đánh chỉ số

Phần tử 1
U1
0
0
0
0

V1
0
2500
0
-2500

U2
0
0
0
0

V2

0
-2500
0
2500

U1
V1
U2
V2

Phần tử 2
U2
1679.535519
279.922615
-1679.535519
-279.922615

V2
279.922615
46.653774
-279.9226145
-46.653774

U3
-1679.535519
-279.922615
1679.535519
279.922615

V3

-279.922615
-46.653774
279.922615
46.653774

U2
V2
U3
V3

U3
1679.535519
279.922615
-1679.535519
-279.922615

Phần tử 3
V3
U4
279.922615
-1679.535519
46.653774
-279.922615
-279.922615
1679.535519
-46.653774
279.922615

V4
-279.922615

-46.653774
279.922615
46.653774

U3
V3
U4
V4

V5
-279.922615
-46.653774
279.922615
46.653774

U4
V4
U5
V5

Phần tử 4
U4
1679.535519
279.922615
-1679.535519
-279.922615

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

V4

279.922615
46.653774
-279.922615
-46.653774

U5
-1679.535519
-279.922615
1679.535519
279.922615

Trang 5

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
Phần tử 5
U6
1679.535519
-279.922615
-1679.535519
279.922615

V6
-279.922615
46.653774
279.922615
-46.653774

U5
-1679.535519

279.922615
1679.535519
-279.922615

V5
279.922615
-46.653774
-279.922615
46.653774

U6
V6
U5
V5

U7
1679.535519
-279.922615
-1679.535519
279.922615

Phần tử 6
V7
U6
-279.922615 -1679.535519
46.653774
279.922615
279.922615
1679.535519
-46.653774

-279.922615

V6
279.922615
-46.653774
-279.922615
46.653774

U7
V7
U6
V6

U8
1679.535519
-279.922615
-1679.535519
279.922615

Phần tử 7
V8
U7
-279.922615 -1679.535519
46.653774
279.922615
279.922615
1679.535519
-46.653774
-279.922615

V7
279.922615
-46.653774
-279.922615
46.653774

U8
V8
U7
V7

V8
0
-2500
0
2500

U9
V9
U8
V8

Phần tử 8
U9
0
0
0
0

V9

0
2500
0
-2500

U10
1250
0
-1250
0

V10
0
0
0
0

Phần tử 9
U9
-1250
0
1250
0

V9
0
0
0
0

U10
V10
U9
V9

U11
1250
0
-1250
0

V11
0
0
0
0

Phần tử 10
U10
-1250
0
1250
0

V10
0
0
0
0

U11
V11
U10
V10

U12
1250
0
-1250
0

V12
0
0
0
0

Phần tử 11
U11
-1250
0
1250
0

V11
0
0
0
0

U12
V12
U11
V11

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

U8
0
0
0
0

Trang 6

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

V13
0
0
0
0

Phần tử 12
U12
-1250
0
1250
0

V12
0
0
0
0

U13
V13
U12
V12

U14
1250
0
-1250
0

V14
0
0
0
0

Phần tử 13
U13
-1250
0
1250
0

V13
0
0
0
0

U14
V14
U13
V13

U1
1250
0
-1250
0

V1
0
0
0
0

Phần tử 14
U14
-1250
0
1250
0

V14
0
0
0
0

U1
V1
U14
V14

V2
626.099046
-313.049523
-626.099046
313.049523

U14
V14
U2
V2

V3
0
-1875
0
1875

U14

V14
U3
V3

V4
-661.174070
-550.978377
661.174070
550.978377

U14
V14
U4
V4

V4
0
-1500
0
1500

U13
V13
U4
V4

U13
1250
0
-1250

0

U14
1252.198093
-626.099046
-1252.198093
626.099046
U14
0
0
0
0

U14
793.408905
661.174070
-793.408905
-661.174070
U13
0
0
0
0

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Phần tử 15
V14
U2
-626.099046 -1252.198093

313.049523
626.099046
626.099046
1252.198093
-313.049523
-626.099046
V14
0
1875
0
-1875

Phần tử 16
U3
0
0
0
0

Phần tử 17
V14
U4
661.174070
-793.408905
550.978377
-661.174070
-661.174070
793.408905
-550.978377
661.174070

V13
0
1500
0
-1500

Phần tử 18
U4
0
0
0
0

Trang 7

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

U12
793.408905
-661.174070
-793.408905
661.174070
U12
0
0
0
0
U12
793.408905

661.174070
-793.408905
-661.174070
U11
0
0
0
0
U10
793.408905
-661.174070
-793.408905
661.174070
U10
0
0
0
0
U10
1252.198093
626.099046
-1252.198093
-626.099046

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Phần tử 19
V12
U4
-661.174070

-793.408905
550.978377
661.174070
661.174070
793.408905
-550.978377
-661.174070
V12
0
1250
0
-1250

Phần tử 20
U5
0
0
0
0

Phần tử 21
V12
U6
661.174070
-793.408905
550.978377
-661.174070
-661.174070
793.408905
-550.978377

661.174070
V11
0
1500
0
-1500

Phần tử 22
U6
0
0
0
0

Phần tử 23
V10
U6
-661.174070
-793.408905
550.978377
661.174070
661.174070
793.408905
-550.978377
-661.174070
V10
0
1875
0
-1875

Phần tử 24
U7
0
0
0
0

Phần tử 25
V10
U8
626.099046
-1252.198093
313.049523
-626.099046
-626.099046
1252.198093
-313.049523
626.099046

V4
661.174070
-550.978377
-661.174070
550.978377

U12
V12
U4
V4

V5
0
-1250
0
1250

U12
V12
U5
V5

V6
-661.174070
-550.978377
661.174070
550.978377

U12
V12
U6
V6

V6
0
-1500
0
1500

U11

V11
U6
V6

V6
661.174070
-550.978377
-661.174070
550.978377

U10
V10
U6
V6

V7
0
-1875
0
1875

U10
V10
U7
V7

V8
-626.099046
-313.049523
626.099046

313.049523

U10
V10
U8
V8

Trang 8

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
3.2. Xác đònh nội lực trong các thanh của kết cấu:
Độ giãn dài của 1 thanh được xác đònh theo công thức:
∆l = (u j − u i )cos α + (v j − vi )sin α
Lực dọc trong thanh được xác đònh theo công thức:
AE
N=
× ∆l
L
p dụng công thức trên ta có bảng tính nội lực được trình bày dưới đây:
Thanh
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

∆l

-0.168
-0.202619047
-0.202619047
-0.276031743
-0.276031743
-0.202619047
-0.202619047
-0.168
-0.337066661

0.168533331
0.168533331
0.168533331
0.168533331
-0.337066661
0.346428562
-0.064
-0.142333328
0.08
-0.021301593
0.125333342
-0.021301593
0.08
-0.142333328
-0.064
0.346428562

AE
L
2500
1726.189367
1726.189367
1726.189367
1726.189367
1726.189367
1726.189367
2500
1250
1250
1250

1250
1250
1250
1565.247584
1874.999999
1344.387239
1500
1344.387239
1250
1344.387239
1500
1344.387239
1874.999999
1565.247584

N
(kN)
-420
-349.7588451
-349.7588451
-476.4830593
-476.4830593
-349.7588451
-349.7588451
-420
-421.3333266
210.6666633
210.6666633
210.6666633
210.6666633

-421.3333266
542.2464693
-120
-191.3511101
120
-28.63759014
156.6666769
-28.63759014
120
-191.3511101
-120
542.2464693

Trang 11

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

3.3. Sơ đồ biến dạng của hệ (phóng đại 100 lần so với kích thước kết cấu):\

120 kN

120 kN

120 kN

120 kN
8 140 kN

140 kN

120 kN

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

120 kN

120 kN

Trang 12

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
3.4 Phản lực gối:
Trong phương trình cân bằng tổng thể, [K] và {d} đã hoàn toàn xác đònh do đó {F} cũng hoàn
toàn xác đònh. Kết quả được như sau:
H1
V1
-140
-120
0
-120
0
0
0
0
0
0
0
-120

140
-120
H9
V9
0
0
0
-120
0
-120
0
-120
0
0

=

421.333326
420
-14
-120
0
-120
0
0
0
0
0
0
0

-120
140
-120
-421.333326
420
0
0
0
-120
0
-120
0
-120
0
0

Như vậy phản lực gối tại nút 1 và nút 9 như sau:
H1 = 421,333326 kN
V1 = 420 kN
H9 = 421,333326 kN
V9 = 420 kN

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 13

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

SƠ ĐỒ: 4

STT
1

II.

H
(cm)
80

L
(cm)
160

P1
(kN)
120

P2
(kN)
120

P3
(kN)
140

Fd
(cm2)
10

Fn

(cm2)
10

Fx
(cm2)
14

E
(kN/cm2)
20000

PHẦN 2:
Tính nội lực bằng phần mềm phần tử hữu hạn (SAP2000 v12.0.0)

H1: Sơ đồ dàn
1. Khởi tạo:
- Khởi động chương trình Sap2000 v12.0.0

H2: Màn hình Sap2000 lúc mới khởi động
- Tạo mới mô hình:
File > New Model
- Trên hộp thoại New Model:
§ chọn Initialize from Defaults with Units
Có nghóa: khởi tạo mô hình theo mặc đònh dùng hệ thống đơn vò:…
Nếu chọn Initialize Model from Existing File nghóa là khởi tạo từ một tập tin có
sẵn.
SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 1

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
§ Chọn đơn vò: kN, cm, C
§ Chọn Grid Only (chỉ tạo hệ lưới)

H3: Hộp thoại New Model – tạo mới mô hình
Hộp thoại Quick Grid Lines xuất hiện.
- Trên trang Cartesian của hộp thoại Quick Grid Lines:
§ Khai báo số đường lưới theo phương các trục trong frame Number of Grid Lines.
§ Khai báo khoảng cách giữa các đường lưới trong frame Grid Spacing:
(các giá trò nhập vào cụ thể như trong hình 4)
§ Ok.

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 2

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

Số đường lưới:
- theo phương X: 7
- theo phương Y: 1
- theo phương Z: 3
Khoảng cách các đường lưới:
- theo phương X: 160
- theo phương Y: 1
- theo phương Z: 80

H4: Hộp thoại Quick Grid Lines - Khai báo hệ đường lưới

- Được hệ đường lưới như ý, chọn View > Set 2D view. Để có khung nhìn thích hợp, trong hộp
thoại Set 2D view, chọn X-Z plane, Y = 0, Front Face (hình 5)
Có nghóa: thể hiện trên màn hình mặt phẳng song song với mặt XZ, mặt này cắt
trục Y tại điểm có Y=0. Front Face: nhìn từ trước mặt (nghóa là từ phí dương của
trục Y nhìn lại mặt phẳng).

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 3

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

H5: Hộp thoại Set 2D view – Xác đònh góc nhìn
2. Vẽ các thanh:
- Để vẽ các thanh trong hệ dàn:
§ Chọn Draw > Draw Frame/Cable/Tendon, lần lượt chọn các điểm đầu và cuối mỗi
thanh để có 2 thanh đứng biên, giữa, các thanh ngang và các thanh xiên trên.
§ Chọn Draw > Snap to > Intersections để chọn chế độ bắt điểm giao nhau giữa đường
lưới và các thanh. Sau đó, chọn Draw > Draw Frame/Cable/Tendon, lần lượt chọn các
điểm đầu và cuối mỗi thanh để có các thanh đứng và thanh xiên còn lại. Kết quả
được như hình 6.

H6: Trình tự vẽ các thanh đứng, ngang và xiên
SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 4

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

H7: Kết quả vẽ các thanh đứng, ngang và xiên
3. Chia thanh xiên trên :
- Chọn hết cả hệ, vào Edit > Edit Lines > Divide Frames, trong hộp thoại Divide Selected
Frames (xem hình 8) chọn Break at intersections with selected Joints, Frames, Area Edges
and Solid Edges > Ok.Mục đích chia thanh xiên trên tại các vò trí giao với các thanh khác.

H8: Chia thanh
4. Liên kết thanh với đất:
- Chọn 2 nút tại đó dàn liên kết với đất bằng gối cố đònh (vò trí 1 và 4 trên hình 1), chọn
Assign > Joint > Restraint, trong hộp thoại Joint Restrains, chọn biểu tượng gối cố đònh
.

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 5

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

H9: Kết quả gán liên kết với đất cho hệ
5. Giải phóng mômen tại vò trí các mắt giàn:
- Chọn toàn bộ các thanh dàn. Chọn Assign > Frame > Releases/Partial Fixity, trong hộp thoại
Assign Frame Releases, đánh dấu vào các check box Momen 2-2 và 3-3 ở cả 2 đầu thanh
(hình 10)
Có nghóa: giải phóng mômen ở 2 đầu thanh của toàn bộ các thanh dàn

H10: Hộp thoại Assign Frame Releases, giải phóng mômen tại mắt giàn.

H11: Kết quả giải phóng liên kết mômen
6. Đặt tải trọng lên hệ:
- Chọn nút 3, 7, 11, 12, 13 (xem hình 1), vào Assign > Joint Loads > Forces (đặt lực tác
dụng tại nút), trong hộp thoại Joint Forces:
§ Đặt tải trọng -120kN theo phương trục Z (nhập -120 vào Force Global Z).
- Chọn nút 2 (xem hình 1), vào Assign > Joint Loads > Forces (đặt lực tác dụng tại nút),
trong hộp thoại Joint Forces:
SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 6

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

-

§ Đặt tải trọng - 120kN theo phương trục Z và - 140kN theo phương trục X(nhập 120vào Force Global Z và - 140vào Force Global X).
Chọn nút 8 (xem hình 1), vào Assign > Joint Loads > Forces (đặt lực tác dụng tại nút),
trong hộp thoại Joint Forces:
§ Đặt tải trọng - 120kN theo phương trục Z và 140kN theo phương trục X(nhập 120vào Force Global Z và 140vào Force Global X).

H12: Hộp thoại Joint Forces, đặt tải trọng tại nút

H13: Kết quả đặt tải trọng.
- Chọn Difine > Load Patterns. Trong hộp thoại Difine Load Patterns, gõ giá trò 0 vào ô Self
Weight Multiplier, chọn Modify Load Pattern để sửa đổi ( hình 14). Mục đích bỏ qua tải trọng bản
thân thanh khi phân tích.

H14: Hộp thoại Difine Load Patterns . bỏ qua tải trọng bản thân.
SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 7

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
Như vậy, đến bước này ta đã thiết lập xong mô hình, đầy đủ các thành phần.
7. Phân tích mô hình:
- Vào Analyze > Set Analyze Option, trong hộp thoại Analysis Options, chọn XZ plane.
Có nghóa: phân tích kết cấu phẳng trong mặt phẳng X-Z (bỏ qua bước này không
ảnh hưởng đến kết quả).

H15: Hộp thoại Analysis Options, thiết lập kiểu phân tích mô hình.
-

Vào Analyze > Run Analysis, trong hộp thoại Set Load Cases to Run, chọn Run Now, chọn
nơi lưu các file dữ liệu phân tích mô hình.

H16: Hộp thoại Set Load Cases to Run

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 8

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
-

Xem kết quả nội lực: vào Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables… trong hộp thoại
Member Force Diagram for Frames:
§ Chọn Case Name là DEAD.

§ Thành phần nội lực (Component): Axial Force, và các tùy chọn khác để dễ theo dõi
biểu đồ nội lực.

H17: Hộp thoại Member Force Diagram for Frames, xem biểu đồ nội lực.

-

Xem lực dọc trong từng thanh với độ chính xác cao hơn bằng cách rê chuột vào thanh cần
xem. Xem chi tiết nội lực tại từng tiết diện ta right click

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 9

H18: Biểu đồ nội lực - SAP

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 10

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

So sánh cho thấy kết quả giải được bằng SAP và kết quả giải thủ công bằng phương pháp
Phần tử hữu hạn có kết quả giống nhau tới chữ số thứ 5 sau dấu thập phân (!).
- Xem phản lực gối: vào Display > Show Forces/Stresses > Joints

-

-

H20: Phản lực gối
Xem sơ đồ biến dạng: Display > Show Deformed Shape. Kết quả cho trên hình bên dưới.

H21: Biến dạng của hệ.
Để xuất két quả từ SAP ra dưới dạng bảng, vào File > Export > SAP MS Excel SpreedSheet
.xls File, trong hộp thoại Choose Tables for Export to Excel, chọn các bảng và trường hợp tải
phù hợp để xuất ra.

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 11

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG

So sánh kết quả từ bảng chuyển vò nút xuất ra từ SAP và chuyển vò nút giải được bằng bảng
tính Excel ta thấy sai lệch lớn nhất là 1.333e-11%. Đem so sánh các giá trò khác ta thấy sai
lệch hoàn toàn không đáng kể.
MỘT SỐ BẢNG EXCEL XUẤT TỪ SAP.
Chuyển vò nút
TABLE: Joint Displacements
Joint OutputCase
CaseType
U1
Text
Text

Text
cm
1
DEAD
LinStatic
0
2
DEAD
LinStatic
0.20180994
3
DEAD
LinStatic
-7.61E-16
4
DEAD
LinStatic
-0.20180994
5
DEAD
LinStatic
0
6
DEAD
LinStatic
0.337066667
7
DEAD
LinStatic
0.168533333

8
DEAD
LinStatic
1.90E-16
9
DEAD
LinStatic
-0.168533333
10
DEAD
LinStatic
-0.337066667
11
DEAD
LinStatic
0.315794523
12
DEAD
LinStatic
0.2552282
13
DEAD
LinStatic
-0.2552282
14
DEAD
LinStatic
-0.315794523

U2

cm
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

U3
cm
0
-0.168
-3.101143025
-0.168
0
-2.020391048
-3.033476662
-3.226476358
-3.033476662
-2.020391048
-2.084391048
-2.953476662

-2.953476662
-2.084391048

R1
Radians
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

R2
Radians
0
0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0

R3
Radians
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

U1: Chuyển vò theo phương trục X:
U3: Chuyển vò theo phương trục Z
SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

Trang 12

Bài tập PPTH TTKC: TÍNH HỆ DÀN PHẲNG
Phản lực gối
TABLE: Joint Reactions
Joint
OutputCase
CaseType
Text
Text
Text
1 DEAD
LinStatic
9 DEAD
LinStatic

F1
KN
421.3333333
-421.3333333

F2
KN
0
0

F3
KN
420
420

M1
KN-cm
0
0

M2
KN-cm
0
0

M3
KN-cm
0
0

Nội lực
(mỗi thanh SAP tính nội lực tại 02, 03, 04 tiết diện, ở đây đã xử lý còn 01 tiết diện đầu thanh)
TABLE: Element Forces Frames
Frame Station
OutputCase
Text
cm
Text
1
0
DEAD
2
0
DEAD
3

0
DEAD
4
0
DEAD
5
0
DEAD
6
0
DEAD
7
0
DEAD
8
0
DEAD
9
0
DEAD
10
0
DEAD
11
0
DEAD
12
0
DEAD
13

0
DEAD
14
0
DEAD
15
0
DEAD
16
0
DEAD
17
0
DEAD
18
0
DEAD
19
0
DEAD
20
0
DEAD
21
0
DEAD
22
0
DEAD
23

0
DEAD
24
0
DEAD
25
0
DEAD

SVTH: ĐINH HUỲNH THÁI

CaseType
Text
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic

LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic
LinStatic

P
KN
-420
-349.7588455
-349.7588455
-476.4830649
-476.4830649
-349.7588455
-349.7588455
-420
-421.3333333
210.6666667
210.6666667
210.6666667
210.6666667
-421.3333333
542.2464845
-120
-191.3511171
120
-28.63758214