Một số ví dụ sử dụng SAP2000 tính móng băng trên nền WINKLER

Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM


BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 1

MỘT VÍ DỤ SỬ DỤNG SAP2000 TÍNH MÓNG BĂNG TRÊN NỀN
WINKLER

Giai đoạn 1:
Chuẩn bò dữ liệu:

Móng băng của một chung cư 4 tầng hành lang giữa có chiều dài
L= 19,6m, còn tiết diện, kích thước móng băng và tải trọng cụ thể như hình
sau.
Móng băng này được tính toán với quan niệm dầm trên nền đàn hồi Winkler
và giả sử có trước hệ số nền K = 540 T/m
3
.

ABC D
140 T 122 T 124 T 150 T
13 Tm
5 Tm9 Tm
9 Tm
7200

1300 1300
72002600
321654 7 8 9 10 111213141516 17181920212223242526272829 33323130
0.3250.325 0.3 Mỗi đoạn 0.3 từ nút số 5 tới nút số 29 0.3 0.325 0.325
7200
9800
1300 1300
TIẾT DIỆN MÓNG BĂNG KHUNG 4 TẦNG
300
1500
2
0
0
3
0
0
2
0
0






Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM


BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 2

Bước 1:
Chọn số lượng lò xo, và tính độ cứng của các lò xo:
Bài toán mô phỏng nền đàn hồi với 65 lò xo và móng được chia thành 64
phần tử (đoạn) như hình vẽ trên: (Hình vẽ chỉ vẽ một nửa móng, vì đây là
móng đối xứng)
Để quy đổi hệ số nền K
0
= 540 T/m
3
về độ cứng của các lò xo ta tính toán
như sau:
Hình vẽ dưới đây thể hiện mặt đất tại bề mặt đáy của móng băng :
Từ đó ta quan niệm rằng:
+ Lò xo số 1 đại diện cho vùng đất có diện tích A
1
= 1.5 x 0.1625
+ Lò xo số 2 đại diện cho vùng đất A
2
= 1.5 x 0.325
+ Tương tự cho các lò xo số 3 và số 4 …v v…
Như vậy độ cứng của các lò xo sẽ là:

K
1
= K
65
= K
0
x A
1

= 540 x (1.5 x 0.1625) ≅ 132 T/m
K
2
= K
3
= K
4
= K
30
= K
31
= K
32
= K
33
= 540 x(1.5 x 0.325) ≅ 264 T/m
K
5
= K
29
= K
0
x A
5
= 540 x[1.5 x (0.325/2+0.3/2)] ≅ 253 T/m
K
6
= K
7
= K

8
=…=K
28
= 540 x (1.5 x 0.3) = 243 T/m
Do tính đối xứng nên độ cứng các lò xo của một nửa móng băng còn lại tính
tương tự.
Bước 2:
Quy đổi moment quán tính tiết diện móng băng về tiết diện chữ
nhật:
Đầu tiên tìm trọng tâm theo nguyên tắc cân bằng moment tónh:
1
.
5
0.1625
1234
0.325
0.325
1
2
3
300
2
0
0
1500
3
0
0
2
0

0






Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM


BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 3

Moment tónh của các tiết diện nhỏ lấy đối với trục nằm ở đáy móng băng :

S
1
= 300 x 700 x 700/2 = 735x10
5
mm
3
S
2
= [(600 x 300)/2]x (200 + 300/3) = 270x10
5
mm
3

S
3
= 600 x 200 x 200/2 = 120x10

5
mm
3


Như vậy moment tónh của tiết diện móng băng này là:

S = S
1
+ 2S
2
+ 2S
3
= 1515x10
5
mm
3


Diện tích của tiết diện móng băng:

A= 300x700 + 2x600x200 + 2x(600x300/2) = 6.3x10
5
mm
2


Vậy chiều cao trọng tâm tính từ đáy của móng băng là:

y = S/A = 1545/6.3 ≅ 240.5 mm ≅ 24 cm

Từ đây moment quán tính của tiết diện móng băng sẽ là:

Moment quán tính của tiết diện số 1 đối với trục đi qua trọng tâm móng:

J
1
= J
01
+ (y
c1
)
2
. F
1
= 30x 70
3
/12 + (70/2 - 24.5)
2
x30x70 = 1089025 cm
4
.

Tương tự:
J
2
= J
02
+ (y
c2

)
2
. F
2
= 60x30
3
/36 + (30 - 24.5)
2
x60x30/2 = 72225 cm
4
.
J
3
= J
03
+ (y
c3
)
2
. F
3
= 60x20
3
/12 + (10 - 24.5)
2
x60x20 = 292300 cm
4
.

⇒ J = J

1
+2J
2
+ 2.J
3
=1089025 + 2x72225 + 2x292300 = 1818075 cm
4
.

Quy đổi về tiết diện hình chữ nhật có cùng moment quán tính:

Hình chữ nhật lấy chiều cao H = 0.7 m (cùng chiều cao móng)

⇒ b = 12x1818075/(70)
3
=63.6 cm ≅ 64 cm

Giai đoạn hai:
Nhập dữ liệu vào Sap2000:









Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM

BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 4

Khởi chạy chương trình Sap2000:

Giao diện chương trình: (Nền chương trình có màu đen, để giảm hao mực
trong in ấn nên trong hình dưới, nền chương trình đã được chuyển qua màu
trắng, khi thực hành sinh viên vẫn giữ nguyên giao diện đen bình thường)

B1:
Chọn hệ thống đơn vò:
Chọn Ton-m.
B2:
Lên: File>New Model from Template







Sau đó sẽ xuất hiện bảng:



Number of Spans (Số lượng nhòp): 5
Span Length: nhập vào 2.6

Kích chuột vào biểu tượng này
xuất hiện bảng dưới đây

Kích chuột vào đây để bỏ dấu
check này. Tức là ta không gán
điều kiện biên tại các nút.






Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM


BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 5

Xuất hiện:
Sau đó:
B3
: Tiến hành
lưu file:










B4

: Hiệu chỉnh lại đường lưới: Lên Draw>Edit Grid
Kích vào Edit Grid sẽ xuất hiện:

Sửa trong ô X Location:
-6.5 thành -9.8 rồi kích Move Grid Line
6.5 -> 9.8 rồi kích Move Grid Line
Kích vào biểu tượng
Maximize. Để phóng to màn
hình bên phải.
Đ
ể thấy rõ toàn bộ hệ
dầm, kích vào phím này.
Kích vào. Xuất
hiện hình bên
p
hải.
Chọn thư mục phía trên : Save in,
rồi đặt tên file. Sau đó kích vào
phím Save






Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM


BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 11

rồi nhấn OK ta sẽ xem được biểu đồ lực cắt.
Bước 14:
Xuất kết quả ra dưới dạng file.txt
Để không hiển thò các biểu đồ nội lực nữa, ta ấn phím tròn. Sau đó ấn phím
ALL để chọn tất cả các phần tử.
Tiếp đó lên File>Print Output Table xuất hiện bảng bên:
Chọn Print to File,
Spreadsheet Format để
kết quả xuất ra tiện cho
Excel xử lý.
Nhớ chọn Frame Forces







Bước 15:
Dùng Excel bật kết quả file.txt.
Khi bật nhớ chọn đuôi file là .txt như hình dưới.
Sau đó xuất hiện, bảng dưới, kích
Finish thì Excel bật bảng kết quả bình
thường.

Sau đó ta có kết quả như trang sau:






Bộ môn Đòa cơ - Nền Móng Đại học Bách Khoa TP. HCM


BSoạn: Trần Tuấn Anh - Phục vụ cho SV làm đồ án nền móng 12


Trong cột M3 ta chú ý, đơn vò của moment là T.m, nhìn sang cột FRAME ta
thấy, phần tử 1 xuất nội lực tại hai mặt cắt ở đầu và cuối phần tử.
Cột LOC viết tắt của chữ Location (vò trí)
Cột V2 chính là giá trò lực cắt theo trục toạ độ đòa phương thứ 2 (đvò Ton)
hay giá trò lực cắt theo trục Oz.

Từ đây ta có kết quả nội lực để tính thép cho móng băng.