H ng d n s d ng Mida s / C iv il tr on g mụ hỡnh hoỏ c u Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 1 Hng dn s dng Midas/Civil trong mụ hỡnh hoỏ cu MC LC 1.Xõy dng s tớnh ca kt cu 3 1. Xõy dng s tớnh ca kt cu 4 1.1 La chn n v tớnh 4 1.1.1 Tng quan 4 1.1.2 Vớ d : 4 1.1.3 Cỏc cỏch la chn n v trong Midas/Civil 4 1.2 Mụ hỡnh hoỏ hỡnh h c 5 1.2.1 La chn h to 6 1.2.1.1 H trc to tng th (GCS :Global coordinate system) 6 1.2.1.2 H trc to phn t (ECS :Element Coordinate System) 7 1.2.1.3 H to ti nỳt (NCS : Node coordinate system) 8 1.2.1.4 H to t nh ngha (UCS : User coordinate system) 8 1.2.2 Xõy dng h thng li (Grid) trong Midas/Civil 14 1.2.2.1 H thng li im (Point Grid) 14 1.2.2.2 H thng li dng ng thng (Line Grid) 16 1.2.3 Mụ hỡnh hoỏ nỳt (Node modeling) 16 1.2.3.1 To nỳt : Create node 17 1.2.3.2 Cỏc chc nng iu chnh vic mụ hỡnh hoỏ nỳt khỏc 20 1.2.3.3 Qun lý h thng nỳt bng bng nỳt (Nodes table) 23 1.2.4 Mụ hỡnh hoỏ phn t (Elements) 24 1.2.4.1 Cỏc loi phn t c h tr bi Midas 24 1.2.4.2 Cỏc lnh mụ hỡnh phn t 29 1.2.4.3 Bng qun lý phn t (Elements Table). 32 Bng qun lý phn t lu gi cỏc thụng s v 32 1.3 Khai bỏo v vt li u 33 1.3.1 T r ì nh t ự mô h ì nh đ ặ c t r ng v ậ t l i ệ u 33 1.3.2 T r ì nh tự g á n v ậ t li ệ u cho c á c p h ầ n tử 36 1.3.3 T r ì nh tự k h a i b á o đ ặ c trng v ậ t li ệ u thay đ ổ i theo t hờ i g i a n : 37 1.3.3.1 Đ ị nh ngh ĩ a thông số v ậ t li ệ u v ề co ngót và từ b i ế n 37 1.3.3.2 Đ ị nh ngh ĩ a hàm số của mô đun đàn hồ i của bê t ông 38 1.3.3.3 G á n đ ặ c trng v ậ t li ệ u thay đ ổ i theo t hờ i g i a n cho c á c v ậ t li ệ u đó đ ợ c đ ị nh ngh ĩ a trứơc đ ó : 39 1.4 Khai bỏo v mt ct 40 1.4.1 Nhp, qun lý c trng mt ct cho cỏc phn t dng ng thng ( S e c t i o n ) 40 1.4.1.1 Gi chc nng nhp c trng mt c t 40 1.4.1.2 Cỏc dng mt ct c Midas/Civil h tr 41 1.4.2 S e c t i o n S t i ff n e ss S c a l e : 51 1.4.3 Thay i mt ct theo nhúm phn t (Tapered S e c t i o n Group) 51 1.5 Khai bỏo v iu kin biờn 53 1.5.1 Beam End R e l ea s e 53 1.5.2 R i g i d L i n k 56 1.5.3 Node L o c a l A x i s : 58 2 Mụ hỡnh hoỏ cỏc tỏc ng lờn kt cu (vi kt cu cu) 61 2.1 Mụ hỡnh hoỏ cỏc giai on thi cụng 61 H ư ớ ng d ẫ n s ử d ụ ng Mida s / C iv il tr on g mô hình hoá c ầ u Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 2 2.2 T r × nh tù m« h × nh c ¸ c g i a i ® o ¹ n t h i c«ng cña mét k Õ t c Ê u t æ ng qu ¸ t: 62 2.3 M« h × nh c ¸ c g i a i ® o ¹ n t h i c«ng cho mét c Ç u ®óc h É ng cô t h Ó 62 2.3.1 P h © n c h i a c ¸ c g i a i ® o ¹ n t h i c«ng. 62 2.3.2 M« h × nh h o ¸ nhãm k Õ t c Ê u 63 Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 3 H ng d n s d ng Mida s / C iv il tr on g mụ hỡnh hoỏ c u 2.3.2.1 Đ ị nh n g h ĩ a nhóm k ế t c ấ u : 63 2.3.2.2 Đ ị nh n g h ĩ a nhóm đ i ề u k i ệ n biên: 66 2.3.2.3 Đ ị nh n g h ĩ a nhóm tải trọng: 67 2.3.2.4 Đ ị nh n g h ĩ a c á c g i a i đ o ạ n t h i công 68 2.3.3 K h a i b á o c á c trờng h ợ p t ả i trọng 77 2.3.4 G á n t ả i trọng t h i c ông 78 2.3.4.1 Nhập t r ọn g l ợ n g bản t h â n : 78 2.3.5 N h ậ p t ả i trọng xe đ ú c 79 2.3.6 N h ậ p t ả i trọng bê tông ớ t 81 2.3.7 N h ậ p t ả i trọng dự ứng l ự c : 85 2.3.7.1 K h a i b á o đ ặ c trng c á p dự ứng l ự c 85 2.3.7.2 K h a i b á o đ ờng bố tr í c á p 87 2.3.7.3 G á n t ả i trọng dự ứng l ự c 91 2.4 Mụ hỡnh hoỏ hot t i 92 2.4.1 T r ì nh tự k h a i b á o h o ạ t t ả i 92 2.4.1.1 Chọn tiêu chuẩn ho ạ t t ả i . 92 2.4.1.2 K ha i b á o l à n x e 93 2.4.1.3 Đ ị nh n g h ĩ a tải t r ọn g x e 96 2.4.1.4 Đ ị nh n g h ĩ a nhóm x e 99 2.4.1.5 Đ ị nh n g h ĩ a t r ờn g h ợ p tải t r ọn g ho ạ t tải: 100 2.5 Mụ hỡnh hoỏ tnh ti phn 2 103 3 T hp ti trng 105 4 t yờu cu tớnh toỏn, chy chng trỡnh 106 5 Qun lý kt qu thu c 106 5.1 K i ể m tra c á c thông số đ ầ u v à o : 106 5.1.1 Chức n ă ng D i s p l a y 106 5.1.2 Chức n ă ng D i s p l a y O p t i o n 107 5.2 Xem k ế t quả nộ i l ự c từng g i a i đ o ạ n t h i c ông. 108 5.3 Xut kt qu ni lc do hot t i 111 5.3.1 Kt qu ng nh hng ti mt mt ct bt k 111 5.4 Xut kt qu ni lc do hot t i 112 5.4.1 Kt qu mụmen ln nht do hot ti gõy ra ti mt mt ct nh sau: 112 5.4.2 Kt qa lc ct nh nht ti mt mt ct di tỏc dng ca HL 93M: 113 Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 4 H ng d n s d ng Mida s / C iv il tr on g mụ hỡnh hoỏ c u 5.5 Một số phơng p h á p x u ấ t f il e k ế t quả d ớ i d ạ ng text h o ặ c h ì nh v ẽ (Bằng c á c l ệ nh Export, P r i n t ) 113 Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 5 H ư ớ ng d ẫ n s ử d ụ ng Mida s / C iv il tr on g mô hình hoá c ầ u Sơ đồ chung phân tích nội lực cầu bằng M i d a s/ C ivil Bắt đầu Chuẩn bị các dự liệu cần thiết của bài toán Mô hình hoá kết cấu Mô hình hoá tải trọng Sơ đồ tính Vật liệu Điều kiện biên Tải trọng tác dụng Các tải trọng và tổ hợp tải trọn Nhóm kết cấu, nhóm điều kiện biên và nhóm tải trọng Các giai đoạn thi công Tải trọng t ĩ nh -Khai báo tải trọng tĩnh -Khai báo các nhóm tải trọng tĩnh (trong các giai đoạn thi công) -Gán tải trọng tĩnh lên kết cấu -Gán tải trọng tĩnh lên các giai đoạn thi công Mô hình hoá nút Mô hình hoá phần tử Mô hình hoá điều kiện biên Mô hình hoá vật liêu Mô hình hoá mặt cắt Mô hình các giai đoạn thi công Tổ hợp tải trọng Thiết lập thông số cho quá trình giải bài toán Tải trọng di động (hoạt t ả i ) -Khai báo làn xe -Khai báo loại tải trọng -Khai báo trường hợp xe Tải trọng động Tuỳ thuộc vào quy định trong TC thiết kế sử dụng mà tiến hành tổ hợp các tải trọng. Với 22TCN272-05 thì xét các tổ hợp sau: Tổ hợp tải trọng cường độ 1 Tổ hợp tải trọng cường độ 2 Tổ hợp tải trọng cường độ 3 Tổ hợp tải trọng cho TTGH II Tổ hợp tải trọng cho trạng thái giới hạn III Chạy chương trình, phân tích, đánh giá kết quả Kết thúc 1. Xây dựng sơ đồ tính của kết cấu 1.1 Lựa chọn đơn vị tính 1.1.1 Tổng quan Midas Civil cung cấp đơn vị tính cho hai yếu tố [thứ nguyên] cơ bản của bài toán phân tích kết cấu là a. [ chiều dài ] : m, cm, mm, ft (feet), in (inch) b. [ Lực ] : N, kN, kgf, tonf, lbf, kips Ứng với các đơn vị khối lượng là kg, tấn (ton), kg, tấn (ton), lb, kips/g. Tất cả các yếu tố khác chiếu dài và lực sẽ có đơn vị tính là tổ hợp của hai thứ nguyên cơ b ả n trên. 1.1.2 Ví dụ : Ứng suất : [Lực ]×[chiều dài] -2 : N , mm 2 tonf ft 2 Mô men quán tính (I) : [chiều dài] 4 : m 4 , mm 4 , ft 4 Các cách mô hình đơn vị tính trong Midas Civil: 1.1.3 Các cách lựa chọn đơn vị trong Midas/Civil Cách 1 : Chọn : Tool -> Unit System -> Xuất hiện bảng sau : Cột “Length” : dùng chọn đơn vị chiều dài Cột “ F o r ce( M a ss)” : dùng chọn đơn vị l ự c Đánh dầu vào “Set/Change Default Unit System” để mặc đ ị nh sử dụng các đơn vị đã chọn cho toàn bộ quá trình mô hình hoá kết cấu và tải trọng. Chọn xong < Nhấn “OK” để lưu kết quả chọn và trở về màn hình chung < Nhấn “Cancel” để huỷ quá trình chọn và trở về màn hình chung Cách 2 : Ta cũng có thể trực tiếp chọn đơn vị tính trên màn hình như sau: Quan sát trên thanh Status ở góc phải, phía dưới màn hình chính. Ta thấy có hai ô hiển th ị các đơn vị hiện hành (trên hình là kN và m). Ta có thể thay đổi đơn vị trực tiếp trên màn hình bằng cách chọn vào nút thả (option buton) : . Ta được bản cuộn lên như sau : Tiến hành di chuột đến đơn vị mong muốn rồi click trái chuột để chọn. Chú ý : Ta hoàn toàn có thể thay đổi đơn v ị trong quá trình mô hình hoá mà không làm ảnh hưởng đến kết qu ả .tính. 1.2 Mô hình hoá hình học Lựa chọn hệ toạ độ -> Tạo lưới mô hình -> Mô hình các nút -> mô hình các phần t ử . 1.2.1 Lựa chọn hệ toạ độ Để phục vụ quá trình mô hình hoá kết cấu, Midas Civil cung cấp 4 loại hệ trục toạ độ cơ b ả n sau đây: a. Hệ trục toạ độ tổng thể : GCS b. Hệ trục toạ độ phần tử (EGS) c. Hệ trục toạ độ nút (NGS) d. Hệ trục toạ độ tự đ ị nh nghĩa (UCS) 1.2.1.1 Hệ trục toạ độ tổng th ể (GCS :Global coordinate sys t e m ) GCS là một hệ trục toạ độ Đề Các vuông góc bao gồm 3 trục X,Y,Z đôi một vuông góc với nhau, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay phải. Các trục ký hiệu bằng ba ch ữ in hoa : X,Y,Z. Điểm gốc được mặc đ ị nh có toạ độ (0,0,0). Chiều của GCS hiển thị trên màn hình ở góc phải, phía dưới : Vị trí điểm gốc (0,0,0) được đánh dấu trên màn hình : Trong màn hình chính của Midas Civil, trục Z của GCS mặc đ ị nh trùng với trục thẳng đứng của màn hình, do vậy trong quá trình mô hình hoá, nên quy ước trục thẳng đứng của kết cấu trùng với trục Z của hệ toạ độ tổng th ể . Mỗi điểm trên màn hình Midas đều tương ứng với một toạ độ nhất đ ị nh trong hệ to ạ độ tổng thể, các giá trị (X,Y,Z) này được hiển thị ở thanh Status Bar Theo hình trên, điểm hiện tại (vị trí chuột hiện tại) có toạ độ trong hệ toạ độ tổng th ể là X = -1.83 m, Y=-5.49 m, Z = 0 m. GCS được dùng để mô hình hoá kết cấu ( v ị trí nút (X,Y,Z) v ị trí và, chiều của phần tử) và tải trọng ( điểm đặt và chiều của tải t r ọ ng ). GCS cũng được dùng làm mốc để đ ị nh nghĩa và xác đ ị nh các hệ toạ độ khác (UCS, ECS, NCS). 1.2.1.2 Hệ trục toạ độ phần tử (ECS :Element Coordinate Sys t e m ) Hệ trục toạ độ phần tử (ECS) cũng có dạng 3 trục đôi một vuông góc (hệ toạ độ Đ ề Các). Chiều dương của các trục được xác đ ị nh theo quy tắc tam diện thuận (quy t ắ c bàn tay phải). Các trục của hệ toạ độ này được kí hiệu bởi các chữ cái thường : (x,y,z). Chiều các trục được quy đ ị nh như sau : Trục x : dọc theo phân tử, có chiều trùng với chiều của phần t ử . Trục z : vuông góc với x, có chiều tạo với Z của GCS một góc nhọn, th ư ờ ng là trục “yếu” của mặt cắt (mômen quán tính của mặt cắt quay trục z th ườ ng nhỏ hơn mômen quán tính quanh trục y) Trục y : xác đ ị nh từ x, y theo quy tắc tam diện thu ậ n. Gốc của ECS lấy ở điểm giữa phần t ử . ECS được dùng để hiển thị các kết quả, dữ liệu liên quan đến phần tử như nội l ự c trong phần tử, ứng su ấ t Ví dụ : Tính ra được nội lực dọc trục trong phần tử thứ k là – 9kN, ta biết rằng nội lực dọc đó có phương trùng với phương x, chiều ngược chiều x và có giá trị b ằ ng 9kN. 1.2.1.3 Hệ toạ độ tại nút (NCS : Node coordinate sys t e m ) Trong đồ giải bài toán kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn (lấy chuy ể n vị nút làm ẩn), ta chỉ cần sử dụng hệ toạ độ đ ị a phương đặt tại phần tử và hệ toạ độ tổng th ể của kết cấu để tính toán. Như vậy, việc xuất hiện hệ toạ độ nút (NCS) thực chất là đ ể thuận tiên cho việc mô hình hoá điều kiện biên tại nút và tải trọng, chuy ể n vị đặt t ạ i nút. NCS cũng là một hệ toạ độ Đề Các vuông góc, kí hiệu (x,y,z). Gốc đặt tại nút. NCS được dùng để mô hình các điều kiện biên và chuy ể n vị gối như sau: o Gối cứng (S upp o r t s) o Gối đàn hồi (Spring s upp o r t s) o C hu y ể n vị gối (Displacements of s upp o r t ) 1.2.1.4 Hệ toạ độ tự định nghĩa (UCS : Use r coordinate sys t e m ) Để thuận tiên cho việc mô hình hoá kết cấu ở những vị trí đặc biệt hoặc phần k ế t cấu có dạng đặc biệt (ví dụ mô hình các phần tử thuộc cùng một mặt phẳng trong k ế t cấu tổng thể là kết cấu không gian), ta có thể tự đ ị nh nghĩa lấy hệ toạ độ cho phù h ợ p rồi từ đó mô hình kết cấu, tải trọng. UCS được thiết lập từ là mốc là GCS, UCS cũng là một hệ toạ độ Đề Các vuông góc. Khi đ ị nh nghĩa UCS, nói chung các yếu tố cần khai báo là : [...]... ú c th hin qua bng trong Midas/Civil nh sau : Trong hỡnh, gc ca h to mi cú to (X,Y,Z) bng (5,-3,-7) m trong 0 0 h to h to tng th Gúc quay quay trc X l 45 , quay trc Y l 10 , 0 quay trc Z l 25 6 Named Plane 7 USC by USC 8 Named UCS Chỳ ý : Ta cú th nh ngha nhiu UCS tin mụ hỡnh hoỏ, nhng trong quỏ trỡnh mụ hỡnh hoỏ phi luụn nh mỡnh ang mụ hỡnh trong h to no To ca im hin hnh trong UCS c ghi thanh... Khai bỏo v vt liu 1.3.1 Trình tự mô hình đặc trng vật liệu Có 3 cách: - Từ menu Model\ Properties\Material - Nháy chuột phải, trong mục Properties chọn Material - Trên Tree Menu ở bên trái màn hình, trong mục Geometry \ Properties\ Material Hộp thoại Properties, chọn mục Material, nháy nút Add , xuất hiện hộp thoại sau: Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 33 Hng dn s dng Midas/Civil trong mụ hỡnh hoỏ cu - Tại dòng... Grids trong Auto Cad, tin cho vic mụ hỡnh cỏc bi toỏn n gin 1.2.2.1 H thng li im (Point Grid) H thng li dng im cú th ỏp dng trong h to tng th cng nh trong h trc to t nh ngha H thng li ny c xõy dng t 3 tham s l a Khong cỏch gia cỏc im thuc li theo phng X (x) b Khong cỏch gia cỏc im thuc li theo phng Y (y) c ng biờn ca li (cú dng hỡnh ch nht trong h to 2 chiu X-Y) Cỏc cỏch khai bỏo h thng li im trong. .. Angle nhp gúc nghiờng (cú du) to bi chiu dng ca trc x trong X-Y plane UCS vi chiu dng ca trc X ca h to tng th Vớ d nh trong bng nhp trờn, gc ca h to t nh ngha (USC) s cú to X = 3m, Y = 1m, Z = 4m trong h to GCS, ng thi, chiu dng 0 ca trc x ca UCS nghiờng mt gúc bng +45 so vi chiu dng ca trc X trong h to tng th 2 X-Z plane UCS : H to phng (x,y) trong mt phng X-Z ca h to tng th Cỏch gi v nhp d liu... trớ ca gc h to a phng trong h to tng th (vớ d (X,Y,Z) = (-3.05,-6.1,0)m) Ti dũng Pt on x-Axis : nhp to ca mt im thuc trc x ca h to a phng trong h to tng th ( vớ d X =1 m, Y=0 m, Z =0 m) Ti dũng Pt.on x-y : Nhp to ca mt im thuc mt phng x-y ca h to a phng trong h to tng th ( Vớ d X =0 m, Y = 1 m, Z =0 m) 5 Three angle (Ba gúc) Dng Three - angle UCS l mt h to cỏc 3 chiu trong khụng gian (x,y,z),... ta dung mt trong cỏc cỏch sau : ã Nhn t hp phớm Alt + Crtl + 3 ã Trờn mn hỡnh chớnh nhn chut phi, chn Nodes -> Translate ã Model -> Nodes -> Translate Node Bng Translate Node hin ra bờn trỏi mn hỡnh nh sau : Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 21 Trong bng, cỏc option v Start Node Number, Merge Duplicate Nodes, Copy Node Attributes, Intersect Frame Element cú chc nng v cỏch nhp thụng tin ging nh ó núi trong chc... ca cỏc nỳt xem bng nỳt ta lm theo mt trong s cỏc cỏch sau : ã Nhn t hp phớm Alt + Crtl + N ã Trờn mn hỡnh chớnh nhn chut phi, chn Nodes -> Nodes Table ã Model -> Nodes -> Nodes Table Bng h thng nỳt cú dng : Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 23 Bng hin th 4 thụng s : S th t ca nỳt ( Node) , to ca nỳt theo 3 phng x,y,z Trong ú, to ca nỳt theo 3 phng cú th c sa cha trc tip trong bng nỳt 1.2.4 Mụ hỡnh hoỏ phn t... (Name) Nu mun nh ngha mt mt ct mi cho phn t thỡ nhn vo o Orientation : (Chiu cỏc trc z,y ca h trc to phn t ECS) c xỏc nh bng 1 trong 2 cỏch : < Xỏc nh thụng qua gúc (Beta Angle) : Gúc to bi chiu dng ca trc z trong ECS vi chiu dng ca trc Z i qua nỳt th nht v song song vi trc Z trong GCS (vớ d vi =0 v =600) < Xỏc nh (Ref.point) thụng qua im tham chiu Nhp vo to ca im tham chiu, Midas s t ng tớnh hỡnh... trong UCS c ghi thanh Status bar phớa di mn hỡnh Chuyn i gia GCS v UCS : Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 13 Trong quỏ trỡnh mụ hỡnh hoỏ cú lỳc ta s dng GCS, cú lỳc li dựng UCS chn mt trong hai dng h trc to ny ta click v cỏc biu tng: UCS icon GCS icon v trờn thanh UCS/GSC bar: 1.2.2 Xõy dng h thng li (Grid) trong Midas/Civil Midas civil cng cp hai dng h thng li tin cho vic mụ hỡnh kt cu bng cỏch v trc tip... X-Z ca h to tng th Cỏch gi v nhp d liu hon ton ging vi X-Y plane UCS 3 Y-Z plane UCS : H to phng (x,y) trong mt phng Y-Z ca h to tng th Trỡnh t khai bỏo hon toỏn ging vi X-Y plane UCS 4 Three point USC : H to khụng gian (x,y,z) c nh ngha bi ba im H to ny c inh ngha t ba thụng s l a V trớ gc to trong h to tng th Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 11 b To ca mt im thuc trc x ca h to ny trờn h to tng th c . đơn v ị trong quá trình mô hình hoá mà không làm ảnh hưởng đến kết qu ả .tính. 1.2 Mô hình hoá hình học Lựa chọn hệ toạ độ -> Tạo lưới mô hình -> Mô hình các nút -> mô hình các. tĩnh (trong các giai đoạn thi công) -Gán tải trọng tĩnh lên kết cấu -Gán tải trọng tĩnh lên các giai đoạn thi công Mô hình hoá nút Mô hình hoá phần tử Mô hình hoá điều kiện biên Mô hình hoá. nghĩa nhiều UCS để tiện mô hình hoá, nhưng trong quá trình mô hình hoá phải luôn nhớ mình đang mô hình trong hệ toạ độ nào. Toạ độ của điểm hiện hành trong UCS được ghi ở thanh