Basic Information Regarding SAP2000 Basic Analysis and DesingDescripción completa
TUTORIAL SAP 2000 -Structura metalica in cadre cu contravantuiri excentrice si centrice-
1.Bibliografie Recomandata (1)Sectiunea Help din SAP2000 Video de pe pagina we (2) Tutoriale Video !ttp"##www$csiamerica$com#sap2000#watc!-andlearn%page&page-1 (') olanda arial *rai+aleanu- ntroducere ntroducere in calculul structural cu programul SAP2000 (n aceasta carte pot +i gasite si modurile de setare a programului con+orme cu normativele romanesti , P100-)
2.Scurta prezentare a programului SAP2000 Programul SAP200 este unul dintre cele mai per+ormante programe de calcul structural existente la momentul de +ata$ nitial programul a +ost creat de pro+esorul dward .$ /ilson de la niversitatea *ali+ornia din erle34 ulterior acesta +iind preluata de +irma *omputers and Structures nc$ Acest program este utili5at pe o scara larga de catre inginerii structuristi atat pe plan national cat si pe plan mondial$ Asa cum spune si numele4 Structural Anal3sis Programe4 SAP200 este un program de calcul structural complex care poate +i +olosit pentru modelarea si calculul structurilor civile4 industriale si agricole cat si pentru reali5area lucrarilor de arte ingineresti$ Programul exista in 6 variante4 care au di+erite caracteristici$ In caracteristici$ In varianta sa de baza (Basic)4 (Basic)4 programul e+ectuea5a principalele tipuri de calcule necesare pentru activitatea curenta de proiectare$ Totusi Totusi utili5area incarcarilor moile (7oving loads) nu este posiila$ lementele disponiile sunt cele de tip ara (8rame) si de tip placa (S!ell)$ ste de mentionat insa ca modelul este limitat la existenta a 1900 de noduri (:oints)$ n variantele mai avansate ale programului Plus programului Plus si si Advanced Advanced pot pot +i e+ectuate si calcule mai so+isticate decat in varianta Basic varianta Basic$$ Aceste calcule include" calculul dinamic de tip ;time-!istor3<4 calculul pentru incarcari moile aplicate pe elemente de tip ara4 calculul de +lama=4 di+erite tipuri de calcul static neliniar etc$ Pe langa capacitatea de e+ectuare a unor calcule mai speciali5ate aceste variante ale programului permit si reali5area unor modele +ara niciun +el de restrictii pentru numarul elementelor si a nodurilor pre5ente in program4 dar si utili5area elementelor de tip solid in stare spatiala de e+orturi$ ltima varianta a programului4 care se numeste Ultimate4 Ultimate4 repre5inta varianta completa a programului$ ste de suliniat ca programul SAP2000 pe langa capacitatea sa de calcul dispune si de un modul de proiectare (>esign) pentru structurile din eton si#sau otel4 a5ate pe prescriptiile mai
1
multor normative a+late in vigoare$ Printre normativele incorporate in program se a+la si urocodurile4 dar si anumite Anexe ?ationale ale acestora$ n atu important al programului este posiilitatea de preluare4 respectiv de exportare4 a modelului din Auto*A>4 Tela Structures si di+erite alte +ormate cum ar +i 8*4 *S#2 etc$ >e asemenea programul +ace posiil prelucrarea re5ultatelor in +orma taelara cu a=utorul programelor 7icroso+t xcel si#sau 7icroso+t Access$
3.Interfata de lucru a programului SAP2000
! ! ! P A S i u l u m a r g o r p a u r c u l e d a t a f r e t n I 1 . g i F
2
4.Realizarea modelului structurii metalice in cadre cu contraantuiri centrice si e!centrice
Fig.2 Modelul structural propus
4.1. Etapele definirii modelului n mod u5ual etapele pentru reali5area unui model in programul SAP2000 sunt urmatoarele" 1. Specificarea datelor generale ale modelului:
a) nitati de masura (de a5a) in care se lucrea5a ) >e+inirea axelor structurii c) >e+inirea proprietatilor materialelor din care este alcatuita structura d) >e+inirea caracteristicilor sectiunilor elementelor structurale (are4 placi etc) 2. Crearea modelului tructural !. Specificarea conditiilor de re"emare pe teren a tructurii #. Specificarea legaturilor interioare ale tructurii
a) Tipul conexiunii arelor la noduri (articulatie4 incastrare etc) ) >e+inirea legaturilor interioare speciale ( dia+ragme rigide de planseu etc) '
a) >e+inirea tipurilor si a ca5urilor de incarcare ) Aplicarea incarcarilor statice pe constructie c) >e+inirea datelor pentru calculul dinamic" mase la noduri4 sursele de masa pentru structura in sine4 spectre de calcul4 +unctii pentru calculul dinamic liniar$ d) *a5uri de calcul dinamic e) *ominatii (rupari) de incarcari &. Specificarea optiunilor de calcul i a altor optiuni au'iliare
a) Selectarea optiunilor de calcul (calcul plan#spatial4 parametri de calcul etc$) ) >e+inirea optinilor auxiliare privind gruparea elementelor4 structura +isierelor de re5ultate etc$ Parcurgerea tuturor etapelor mai sus amintite nu este oligatoriu in toate ca5urile$ tapele parcurse pentru reali5area calculului structural cu a=utorul programului SAP2000 pot varia in +unctie de particularitatile proiectului reali5at in program$
4.1.1 Specificarea datelor generale ale modelului •
>e+inirea unitatilor de masura utili5ate pentru crearea proiectului
Aceata operatiune ete de o importanta ma(ora. )in aceata cau"a e recomanda ca electarea unitatilor de maura pentru modelul tructural a fie o*ligatoriu prima operatiune efectuata dupa lanarea programului. >e+inirea unitatilor de masura se va +ace din coltul din dreapta =os a ecranului (8ig$ 1)$ >upa cum se vede si in +igura de mai =os pentru reali5area modelului propus din ara alaturata se va selecta optiunea "#$m$% (Prima valoare repre5inta unitate de a5a pentru +orte4 a doua valoare repre5inta unitatea de masura pentru lungimi4 iar ultima variaila repre5inta unitatea de masura pentru temperatura)
Fig.& Selectarea unitatilor de masura pentru proiect >upa selectia sistemului de axe se poate crea modelul dand clic pe File/New Model sau 6
utili5and cominatia de taste Ctrl+N. >upa selectia acestei optiuni va aparea +ereastra din 8ig$6 care pre5inta mai multe optiuni$
Fig.' Fereastra odel nou (#e odel) •
>e+inirea axelor structurii Programul SAP2000 dispune de 2 tipuri de sisteme de coordonate" ◦
Sisteme de coordonate +ixe (gloale) care sunt valaile pentru modelul in ansamlul sau
◦
Sisteme de coordonate locale care se utili5ea5a pentru parti ale modelului structural (noduri4 elemente4 legaturi etc$)
Sistemul de coordonate gloal este acea in care este de+inita implicit intreaga structura$ Ast+el orice punct de pe structura noastra poate +i identi+icat printr-un set de coordonate @4 si B$ Programul SAP2000 considera implicit ca axa B a sistemului de coordonate gloal este orientata de =os in sus$ Sistemul de coordonate gloal al programului poate +i de+init atat prin +olosirea coordonatelor carte5iene4 cat si prin utili5area coordonatelor cilindrice4 respectiv polare$ Sistemul de coordonate local se re+era la elementele introduse$ Axele locale sunt notate cu 14 2 si '$ Po5itia si orientarea acestora este de+inita implicit de programul SAP2000 si este acea preci5ata in C1D4C'D$ Pentru modi+icarea po5itiei axelor locale se selectea5a ele mentul respectiv si se va utili5a una dintre optinile urmatoare in +unctie de tipul elementului selectat" -pentru noduri (:oints) Assign/ Joint/ Local Axes -pentru are (8rames) Assign/ Frame/ Local Axes -pentru elemente de supra+ata (Area) Assign/ Area/ Local Axes
9
Pentru de+inirea sistemului de coordonate gloal pot +i +olosite urmatoarele metode" ◦
*rearea modelului de+init doar printr-un sistem de axe (rid Enl3) con+orm +igurii de mai =os$
Pentru reali5area modelului curent se vor +olosi coordonatele carte5iene ale axelor con+orm 8ig 9$
Fig.* +efinirea sistemului de coordonate global pentru o structura
◦
*rearea unui model gol (lan)
>upa ce s-a creat modelul gol pentru de+inirea sistemului de coordonate gloal se va utili5a optiunea Define/”Coordonate Systems/rids...” $ n +ereastra care va aparea se va selecta sistemul de axe care se doreste modi+icat si se apasa pe utonul Modify/S!ow System. n +ereastra care va aparea se vor introduce po5itiile exacte ale axelor pe cele ' directii (@44B)$
F
Fig., +efinirea sistemului de coordonate global in mod manual
•
>e+inirea proprietatilor materialelor din care este alcatuita structura
Selectarea caracteristicilor materialelor utili5ate pentru reali5area modelului se va +ace utili5and sectiunea Define/Materials$ Programul SAP2000 dispune de caracteristicile anumitor materiale mai u5uale4 iar in ca5ul +olosirii unor materiale ce nu poate +i gasit printre acestea se va recurge la introducerea manuala a caracteristicilor materialului respectiv$ ste de notat +aptul ca datele introduse pentru de+inirea caracteristicilor de material treuie corelate cu sistemul de unitati selectate$
G
Fig.- +efinirea caracteristicilor de material
•
>e+inirea caracteristicilor sectiunilor elementelor structurale (are4 placi etc) Aceasta operatiune se +ace utili5and comanda Define/Section "ro#erties/”ti# element”.
Fig. +efinirea caracteristicilor sectionale pentru elemente tip bara (Frames)
Fig./ +efinirea caracteristicilor sectionale pentru elementele de tip suprafata
4.1.2. Crearea modelului structural >upa parcurgerea etapei 1$ con+orm celor preci5ate in capitolul precedent se va trece la crearea modelului structural$ Pentru acestea se vor +olosi elemente de tip ara (8rames) -rin5i si I
Stalpi- 4 respectiv elemente de tip supra+ata (S!ells) -pentru plansee$ *rearea elementelor tip ara se poate +ace utili5and comanda Draw/”Draw Frame/Ca$le/%endon” sau selectand iconita corespun5atoare din 5ona instrumentelor de modelare$ *a si alternativa modelul structural poate +i creat si selectand tipul structural '> 8rames din +ereastra ;7odel ?ou< (8ig$ 6)$
4.1.3.Specificarea conditiilor de rezemare pe teren *rearea rea5emelor structurii se +ace selectand toate nodurile structurii in care se doreste de+inirea unor re5emari si utili5and comanda Assign/Joint/&estraints sau iconita corespun5atoare din ara de instrumente 1 $
10
Fig.11 +efinirea conditiilor de rezemare a structurii
4.1.4.Specificarea legaturilor interioare ale structurii >e+inirea modului in care arele vor +i interconectate se +ace cu a=utorul comen5ii Assign/Frame/”&eleases/"artial Fixity”. Pentru de+inirea legaturilor interioare speciale (de ex$ nodurile de tip dia+ragma ori5ontala) se va +olosi +unctia Assign/Joint/Constraints.
11
A
B
Fig.1 +efinirea legaturilor interioare ale structurii0 A+efinirea tipului de legatura interioara intre bare2 B+efinirea legaturilor interioare speciale2
4.1.5. Specificarea datelor privind actiunile asupra structurii •
>e+inirea tipurilor si ca5urilor de incarcare pentru model
Tipurile de incarcare pot +i de+inite utili5and comanda Define/Load "atterns $ Programul dispune si de o serie larga de tipuri de incarcari ce pot +i de+inite in mod automat si care sunt in concordanta cu o serie larga de coduri de proiectare ( de ex" incarcarea automata din vant Auto 3ind 4oad). n mod curent +iecarui tip de incarcare (4oad Pattern) ii corespunde un ca5 de incarcare (4oad %ase) care va avea aceasi nume ca si tipul de incarcare de+init in prealail$ ditarea# *rearea ca5urilor de incarcare se +ace utili5and comanda Define/Load Cases.
Fig.1& +efinirea tipurilor de incarcari
12
Fig.1' +efinirea cazurilor de incarcari
1'
>e+inirea datelor pentru calculul dinamic" mase la noduri4 sursele de masa pentru structura in sine4 spectre de calcul4 +unctii pentru calculul dinamic liniar$
•
>e+inirea surselor de masa pentru modelul de calcul se +ace utili5and comande Define/Mass So'rce $ 7asele aplicate in noduri se de+inesc in mod similar cu incarcarile aplicate in nodurile structurii$ 8unctiile de tipul ;time-!istor3< sau de tipul spectrelor de raspuns pot +i create utili5and comanda Define/ F'nctions/... .a de+inirea +unctiilor exista atat posiilitatea de a introduce datele in mai multe moduri4 printre care exista si posiilitate importarii datelor din +isiere $txt$
Fig.1* +efinirea surselor de masa pentru calculul dinamic •
Aplicarea incarcarilor pe structura
ncarcarile aplicate pe structura sunt urmatoarele" ▪
5reutatea permanenta a elementelor structurale0 +u tre*uie aplicate u* forma unor incarcari tatice deoare programul ia in coniderare %aloarea acetora in mod implicit,
▪
%vasipermanente (greutatea sapei$ invelitorii etc)0 Se alege in +unctie de con+iguratia structurii$
▪
Utila 0*on+orm normativelor
▪
tila in sa!" >ispunerea in sa! a incarcarii tile
▪
6apada0*on+orm normativelor 16
▪
•
7ant0 *on+orm normativelor
*a5urile de calcul dinamic
Acestea se crea5a selectand tipul de incarcare speci+ic din partea dreapta sus a +erestrei de de+inire a ca5urilor de incarcare - 4oad %ase 89pe (8ig$ 16)$ •
ruparile de incarcari
*ominatiile incarcarilor introduse se crea5a utili5and comanda Define/ Load Com$inations. *ominatiile de incarcare se vor introduce in con+ormitate cu prevederile normativelor in vigoare$ Pentru crearea cominatiilor de incarcare in 5ona de Scale Factor din 8ig 1F se va introduce valoare coe+icientului partial de siguranta a+erent pentru +iecare incarcare
in parte$ Fig.1, +efinirea gruparilor de incarcari
4.1.6. Specificarea optiunilor de calcul si a altor optiuni auxiliare nainte de a rula anali5a modelului structural se vor seta proprietatile modelului si se va selecta tipul de anali5a dorita4 respectiv ca5urile de incarcare pentru care re5ultatele vor +i calculate$ Selectarea tipului de anali5a se poate +ace prin optiunea Analy(e/Set Analysis )#tions.
19
Fig.1- Selectarea tipului de analiza dorit
4.2. Vizualizarea rezultatelor !imensionarea si Verificarea elementelor "ntocmirea #reviarului de calcul *ontrolul re5ultatelor +urni5ate de program este de importanta vitala$ >in aceasta cau5e se recomanda ca ori de cate ori se +ace o anali5a structurala4 indi+erent de programul de calcul cu elemente +inite +olosite4 sa se +aca vari+icarea# validarea re5ultatelor +urni5ate de program ori prin intermediul utili5arii unui alt program de calcul cu elemente +inite ori printr-un calcul manual (pre+erail varianta a 2-a)$
4.2.1. Vizualizarea rezultatelor >upa rularea anali5ei re5ultatele anali5ei structurale pot +i vi5uali5ate atat su +orma gra+ica cat si in +orma taelara$ Pentru vi5uali5area +ormei de+ormate a structurii pentru un ca5 anumit de incarcare se va utili5a comanda Dis#lay/S!ow Deformed S!a#e sau alternativ se apasa pe utonul F* ori #e iconita cores#'n(atoare. Pentru vi5uali5area e+orturilor sectionale se poate utili5a una dintre optinile comandei Dis#lay/”S!ow Forces/Stresses”/... Erice re5ultat +urni5at de programul de calcul poate +i vi5uali5at si su +orma taelara selectand taelele dorite din +ereastra de selectare a taelelor ce poate +i accesat utili5and comanda Dis#lay/ S!ow %a$les sau prin cominatia de taste Ctrl+%. >atele su +orma taelara pot +i exportate pentru prelucrare in 7icroso+t xcell$ E alta optiune de prelucrare a datelor taelare este acea de a utili5a +unctiunile o+erite de editorul de taele incorporat in program$
1F
Fig.1 Fereastra de selectie a tabelelor
4.2.2. !imensionarea si verificarea elementelor cu a$utorul programului Se +ace utili5and modulul de dimensionare (>esign) incorporat in program$ Je5ultatele sunt puse la dispo5itia utili5atorului programului atat prin cale gra+ica (su +orma unui cod de culori in +unctie de gradul de utili5are a elementelor)4 cat si su +orma taelara$ nainte de rulare modulul de >esign se setea5a con+orm prevederilor normativelor a+late in vigoare4 apoi se selectea5a gruparile de incarcari pentru care se doreste e+ectuarea veri+icarilor$ Setarea modulului de >esign se +ace prin comanda Design/ Steel Frame DesignConcrete Frame Design,/”-iew/&eise "references” sau prin clic pe sageate de langa iconita coraspun5atoare si selectand optiunea -iew/&eise "references”. Selectarea cominatiilor de incarcari pentru care se doreste e+ectuarea veri+icarilor se +ace utili5and comanda Design/ Steel Frame DesignConcrete Frame Design,/Select Design Com$os sau prin clic pe sageate de langa iconita coraspun5atoare si selectand optiunea Select Design Com$os.
1G
Fig.1/ Setarea modulului de +esign
Fig.! Selectarea combinatiilor de dimensionare
1
Fig.1 :ezultatele furnizate de modulul +esign sub forma grafica
4.2.3. "ntocmirea #reviarului de calcul Programul SAP2000 dispune de optiunea reali5arii unui reviar de calcul pentru structura modelata$ Acest reviar poate +i salvat su di+erite +ormate (de ex" $!tml4 $JT8 etc)$ ntocmirea reviarului de calcul va avea loc dupa completarea anali5ei structurale$ nainte de a crea reviarul de calcul treuie setate tipul datelor +urni5ate in reviarul de calcul$ Acest lucru poate +i indeplinit utili5and comanda File/&e#ort Set'#4 respectiv File/Adanced &e#ort 0riter (dupa ca5)$reviarul in sine poate +i creat utili5and comanda File/Create &e#ort sau cominatia de taste Ctrl+S!ift+&. n ca5ul utili5arii optiunii Adanced &e#ort 0riter exista posiilitatea inserarii imaginilor create de catre utili5ator$ maginile pot +i create ori utili5and comanda "rint Screen”$'ton'l #rt sc, ori cu a=utorul optinunii File/ Ca#t're "ict're.
