Sap2000 v14.0 là một phần mềm tính kết cấu quen thuộc của các kỹ sư xây dựng. Đây có thể nói là phần mềm tính kết cấu được sử dụng nhiều nhất tại Việt Nam...
Đôi chút giới thiệu về Sap 2000.
Hơn 3 thập kỷ qua kể từ khi ra đời, họ chương trình phân tích kết cấu SAP đã liên tục phát triển, hoàn thiện và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ học kết cấu và kết cấu công trình. Với thời gian như vậy SAP đã tạo dựng được danh tiếng cũng như lòng tin trên khắp thế giới.
Phần mềm SAP(Structural Analysis Program) được bắt đầu từ các kết qủa nghiên cứu phương pháp số và phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán cơ học mà người đặt nền móng là Giáo sư Edward L.Wilson ( University Avenue Berkeley, California, USA ). Năm 1970, giáo sư cùng các cộng sự chính thức cho ra đời phiên bản đầu tiên của SAP. Trong những năm tiếp theo, những nghiên cứu và phát triển sâu hơn về phương pháp phần tử hữu hạn và các phương pháp tính toán số đã tạo điều kiện cho các phiên bản tiếp theo của SAP ra đời: SOLIDSAP, SAP3, SAP IV, SAP80, SAP90. SAP 80 được nâng cấp và hoàn thiện vào cuối những năm 1980, nó được coi là mốc đánh dấu sự xuất hiện phần mềm tính toán kết cấu có tính thương mại đầu tiên của họ chương trình SAP.
Phần mềm này được tiếp tục phát triển bởi công ty Computer and Structure Inc ( CSI ). Vào năm 1992, CSI cho ra đời phiên bản tiếp theo là SAP 90, hiện nay vẫn còn được sử dụng rất rộng rãi.
SAP 2000 là một bước đột phá của họ phần mềm SAP, mà theo CSI tuyên bố SAP 2000 là công nghệ ngày nay cho tương lai ( technology today for future ). SAP 2000 đã tích hợp các chức năng phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn và chức năng thiết kế kết cấu thành một. Ngoài khả năng phân tích các bài toán thường gặp của kết cấu công trình, SAP 2000 đã bổ sung thêm các loại phần tử mẫu và tính năng phân tích kết cấu phi tuyến.
Giao diện của SAP 2000 làm việc hoàn toàn trong môi trường. Toàn bộ qúa trình từ xây dựng mô hình kết cấu, thực hiện tính toán và biểu diễn kết qủa đều có giao diện đồ họa trực quan. Thư viện mẫu (Template) cung cấp một số dạng kết cấu thông dụng nhất, từ đây ta có thể dễ dàng sửa đổi để có được kết cấu như mong muốn.
Các tính năng chính.
SAP2000 có khả năng tính toán mạnh, hỗ trợ nhiều loại kết cấu làm việc ở nhiều trạng thái khác nhau chịu tác động của nhiều loại tải trọng. Có thể áp dụng SAP2000 để giải các kết cấu với cấu tạo khác nhau như: hệ thanh, hệ tấm vỏ, kết cấu đặc. Các kết cấu có thể làm việc ở các trạng thái đặc biệt như: trạng thái ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, đối xứng trục, biến dạng lớn. Về vật liệu có thể mô tả vật liệu đẳng hướng, trực hướng, dị hướng hay vật liệu với các tính chất phi tuyến. Về mặt tải trọng tác dụng, SAP2000 hỗ trợ rất tốt với sự đa dạng về thể loại đó là: tĩnh tải với các loại lực, nhiệt độ, gối lún, dự ứng lực… ; hoạt tải với nhiều loại xe tiêu chuẩn, xe do người dùng tự định nghĩa tác dụng trên nhiều làn phức tạp phù hợp với nhiều quy trình đặc biệt là quy trình AASHTO; tải trọng động với nhiều dạng có phương pháp tính toán tiên tiến như: tải trọng thay đổi theo thời gian, phổ phản ứng… Kết quả tính toán của chương trình đầy đủ và tin cậy. Có thể xuất kết quả ra màn hình độ hoạ, văn bản hay máy in, hơn nữa có thể xuất kết quả dạng tập tin cho các chương trình thiết kế sau tính toán. So với phiên bản trước, SAP2000 đã hoàn thiện và tích hợp phần thiết kế mặt cắt thép và bê tông cốt thép vào chương trình chính giúp việc sử dụng được thuận tiện, nhờ đó kết quả tính toán kết cấu sẽ được sử dụng ngay trong phần thiết kế mặt cắt.
Bên cạnh những ưu điểm vượt trội trên, chương trình cũng có những khiếm khuyết nhất định như tính tương thích và hỗ trợ các bàn toán chuyên biệt. Những quy trình tính toán sử dụng trong chương trình chủ yếu thích hợp với các nước Âu Mỹ. Tính toán theo quy trình của ta cũng có thể thực hiện được nhưng đòi hỏi người dùng phải mất nhiều thời gian hơn. Do SAP2000 hỗ trợ tính toán gần như tất cả các loại kết cấu do vậy so với các chương trình chuyên dụng (ví dụ chương trình chuyên tính toán thiết kế cầu RM2000) nó không thể thuận tiện bằng.
Tóm lại, SAP2000 là một công cụ mạnh, có độ tin cậy cao và có thể sử dụng trong hầu hết các bài toán tính toán kết cấu. Chương trình sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với các thuật toán xử lý số làm nền tảng. Việc hiểu và sử dụng tốt chương trình không những trang bị cho người sử dụng một công cụ hữu hiệu trong học tập, nghiên cứu và công tác mà còn giúp người dùng hiểu được các khái niệm cơ bản, phương pháp tính từ đó dễ dàng tiếp cận các phần mềm tính toán kết cấu khác.
Cho đến nay bộ SAP2000 đã được công bố và được đón nhận, với nhiều công cụ mạnh, là chương trình chạy hoàn toàn trên môi trường Windows. Bộ SAP2000 có nhiều phiên bản khác nhau.
Từ các môi trường mô hình hóa đồ họa tới các tùy chọn phân tích và thiết kế đa dạng, SAP2000 đã chứng minh là một chương trình kết cấu tổng quát với tiêu chí thực hành được tích hợp nhiều nhất, hiệu quả nhất trên thị trường hiện nay. Giao diện trực quan cho phép tạo các mô hình kết cấu nhanh và trực quan mà không cần phải học lâu. Các mô hình phức tạp có thể được tạo ra và chia lưới với các Mẫu rất mạnh được cài sắn vào giao diện. Các kĩ thuật phân tích cao cấp cho phép phân tích từng bước Biến dạng lớn, Nhiều dạng P-Delta, Phân tích vector riêng và trị riêng, phân tích cáp, phân tích cấu kiện chỉ chịu kéo hoặc nén, phân tích ổn định, phân tích tải trọng nổ, phân tích phi tuyến nhanh cho các bộ cản, bộ cô lập nền, hỗ trợ phân tích chảy dẻo, Phương pháp năng lượng đối với kiếm soát độ lệch tầng và phân tích theo phân đoạn xây dựng.
Các tính năng chính của SAP 2000.
SAP2000 có 3 cấp khác nhau: Cơ bản - Basic (B), Bổ sung - Plus (P) và Nâng cao- Advanced (A). Có cả các môđun thêm vào (add-on modules)Cầu-Bridge (BR), Công trình ngoài khơi/sóng - Offshore/wave (OS), Thi công theo giai đoạn - Staged Construction (SC).
Mô hình hóa. (A, P, B)
• Giao diện dựa trên đối tượng đồ họa
• Các đối tượng mẫu và tự động chia lưới
• Các cấu kiện Thanh (Frame), Cáp(Cable) và thanh chống (Tendon)
• Các đối tượng miền Area (Shell) và khối - Solid với tự chia lưới bên trong.
• Sửa đổi bằng cách lệnh Move, Merge, Mirror và Replicate
• Các kích thước chính xác bằng bắt điểm
• Tự động tạo ràng buộc cạnh cho chia lưới không đúng
• Các lựa chọn vẽ nhanh khi tạo đối tượng.
• Hỗ trợ đa hệ tọa độ
• Các tùy chọn nhóm và chọn đối tượng
• Tự sinh tải gió và động đất theo tiêu chuẩn.
• Tự truyền tải các đối tượng miền vào khung
Phân tích.
• Tính với các đối tượng Frame và Shell (A, P, B)
• Bộ giải kép cho tối ưu hóa phân tích (A, P, B)
• Ràng buộc nút gồm các thực thể cứng và vách (A, P, B)
• Phân tích P-Delta(A, P, B)
• Tải trọng gồm lực và chuyển vị cưỡng bức(A, P, B)
• Tải trọng trọng lực, áp lực, nhiệt(A, P, B)
• Tải kéo sau trong khung, miền, và khối(A, P, B)
• Phần tử vỏ nhiều lớp - Layered Shell Element (A, P, B)
• Các đối tượng phẳng, Plane, khối đối xứng - Asolid và khối đặc- Solid (A, P)
• Phân tích lịch sử thời gian, gồm nhiều kích thích tại chân(A, P)
• Phân tích theo miền tần số - mật độ phổ năng lượng(A, P)
• Tải trọng di động(A, P, BR)
• Khớp dẻo đối với ứng xử dọc trục, uốn, cắt và xoắn(A)
• Phân tích phi tuyến tĩnh đẩy dần - Pushover(A)
• Bộ cản nhớt (A)
• Bộ cô lập nền (A)
• Đối tượng khe hở (A)
• Phân tích phi tuyến theo lịch sử thời giam – Wilson FNA, Phương pháp tích phân trực tiếp (A)
Hiển thị.
• Diển thị đồ họa phối cảnh 3 chiều (A, P, B)
• Biến dạng tải tĩnh và Dạng dao động riêng(A, P, B)
• Hiển thị các tải người dùng định nghĩa và tải tự động (A, P, B)
• Hoạt cảnh mô hình (A, P, B)
• Biểu đồ đồng mức lực và ứng suất(A, P, B)
• Hiển thị dạng bảng cho mô hình đầu vào và đầu ra (A, P, B)
• Định nghĩa mặt cắt đồ họa cho lực và ứng suất(A, P, B)
• Chương trình xem hỗ trợ OpenGL (A, P, B)
• Hiển thị cây phân tích (A, P, B)
• Hiện chuyển vị và bản ghi lực theo lịch sử thời gian (A, P)
• Tệp lịch sử thời gian dạng AVI (A, P)
• Tải trọng làn xe, vẽ mặt ảnh hưởng (A, P, BR)
• Vẽ lực-biến dạng phi tuyến (A)
Thiết kế(A, P, B)
• Thiết kế khung thép theo rất nhiều tiêu chuẩn quốc tế
• Thiết kế khung bê tông cốt thép theo rất nhiều tiêu chuẩn quốc tế
• Thiết kế khung nhôm theo tiêu chuẩn AA
• Thiết kế khung thành mỏng theo tiêu chuẩn AISI
• Thiết kế cho tải trọng tĩnh và động
• Lựa chọn và tối ưu tiết diện
Modul thi công theo giai đoạn.
• Cho phép thêm tuần tự hoặc bỏ các đối tượng/tải/gối đỡ
• Từ biến theo thời gian, co ngót, chùng thép
• Mô hình hiện các ảnh hưởng phụ thuộc thời gian sử dụng các đối tượng thanh chống
