Draft

TRNG I HC GIAO THÔNG VN TI
KHOA CÔNG TRÌNH
B MÔN T NG HÓA THIT K CU NG
KS. LÊ C HIN

TÀILIUHộGDộSDộG
MIDAS/Civil
ver. 20080522 Mikinđóngghópxâydngxingiv
Email:
[email protected]
Trântrngcmn!

2.1.3. La chn h ta đ 10
2.1.4. Li đnh v 13
2.1.5. Làm vic vi nút 15
2.1.6. Làm vic vi phn t 18
2.1.7. Nhp mô hình hình hc kt cu t AutoCAD 21
2.2. Mô hình hóa vt liu 23
2.2.1. Vt liu tiêu chun 23
2.2.2. Vt liu do ngi dùng đnh ngha 24
2.2.3. Nhp vt liu t các d án khác 24
2.2.4. Vt liu có tính nng thay đi theo thi gian 25
2.2.5. Gán vt liu cho phn t 27
2.3. Mô hình hóa mt ct 27
2.3.1. nh ngha và khai báo mt ct 27
2.3.2. Gán mt ct cho phn t 37
2.3.3. Khai báo mt ct thay đi cho nhóm phn t 38
2.3.4. D liu chiu dày 40
2.3.5. Nhp mt ct t d án khác 40
2.3.6. Xây dng và tính toán mt ct t đnh ngha bng SPC 41
2.3.7. H s t l đ cng mt ct 42
2.3.8. Nhp ct thép thng cho mt ct dng PSC 43
2.4. Mô hình hóa điu kin biên 45
2.4.1. Gi 45
2.4.2. Liên kt 47
2.4.3. Các dng điu kin biên khác 48
2.4.4. Gán điu kin biên vi các trng hp ti trng 50
2.5. Mô hình hóa ti trng 51
2.5.1. Các ti trng tnh 51
2.5.2. Ti trng di đng 62
Draft
ii

Draft
M
M
Ô
ÔH
H
Ì
Ì
N
N
H
HH
H
Ó
Ó
A
A VÀ PHÂN TÍCH KT CU VI MIDAS/CivilKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng ver. 20080522
1
P
P
H

H
Ó
Ó
A
AV
V
À
ÀP
P
H
H
Â
Â
N
NT
T
Í
Í
C
C
H

I
D
D
A
A
S
S
/
/
C
C
i
i
v
v
i
i
l
l1. Môi trng h tr mô hình hóa kt cu trên MIDAS/Civil
1.1. Giao din MIDAS/Civil

Hình I-1: Giao diố Ciộiỏ 2006
Các h thng Menu trong MIDAS/Civil nh sau:
File
Bao gm các chc nng v file, in n và các chc nng liên quan.
Edit
Các chc nng Undo và Redo cng nh các chc nng khác liên quan

C
i
i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
2
Mode
Các chc nng chuyn đi gia hai ch đ tin x lý và hu x lý.
Query
Các chc nng kim tra trng thái ca nút, phn t và d liu liên quan
Tools
Thit lp h thng đn v và các thông s giao din, thi hành lnh qua file text
(MCT), tính toán thng kê vt liu, phát sinh s liu đng đt, Tính toán đc
trng mt ct,
Window
Các chc nng điu khin đi vi tt c các ca s trong ca s chính và các
chc nng sp xp
Help
Các chc nng giúp đ và truy cp ti trang ch MIDAS IT
1.1.1. Menu cây (Tree view)
Gm toàn b th tc mô hình hóa t d liu đu vào cho phân tích, thit k và chun b tính
toán đc t chc có h thng. Tree menu có các thành phn :


bóng, chiu sáng, tô màu,
1.1.4. Ca s bng (Table window)
Các ca s dng bng hin th tt c toàn b d liu, các kt qu phân tích và thit k trong
dng bng kéo dài. Cho phép hiu chnh s liu, b sung s liu, biên tp, sp xp d liu theo
các tiêu chun khác nhau hoc tìm kim . Có th chuyn đi bng sang dng bng ca Excel.
1.1.5. Giao din dòng lnh (Command window)
Ca s thông đip hin th tt c các thông tin cn thit cho mô hình hóa, các thông tin cnh
báo và li. Cho phép gi các chc nng qua giao din dòng lnh (phiên bn 7.0 tr lên).
1.1.6. Thanh trng thái (Status bar)
Thanh trng thái biu din các vn đ liên quan đn tt c các loi h thng ta đ, chuyn đi
h thng đn v, la chn vic lc, truy vn nhanh, điu khin bt phn t, làm tng hiu qu
làm vic.
Draft
M
M
Ô
ÔH
H
Ì
Ì
N
N
H
HH

Design (Thit k) Gán các tiêu chun thit k thích hp cho các kiu thông s vt liu khác
nhau.
Output formats (nh dng kt qu): Thit lp đnh dng hin th kt qu.
Draft
M
M
I
I
D
D
A
A
S
S
/
/
C
C
i
i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
4

H
H
Ó
Ó
A
A VÀ PHÂN TÍCH KT CU VI MIDAS/CivilKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng ver. 20080522
5
1.3.2. Các lnh nhp s liu
 thun tin, MIDAS/Civil cung cp các la chn nhp d liu sau đây:



 mt s d liu kiu s đc nhp vào mt cách liên tc trong mt trng d liu,
nhng d liu này có th đc phân bit bng mt du “,” (phy) hoc mt du “ “ (cách,
ký t trng). Ví d „333, 102, 101” hoc “333 102 101‟



D liu v v trí, các thuc tính và mt ct phn t và nhng d liu thích hp khác có th
đc nhp vào thông qua các phép gán đn gin trong ca s mô hình.



Chiu dài hoc s gia tng theo hng có th đc ch đnh bng vic s dng chut la
chn v trí ban đu và các điu cui phù hp trong ca s mô hình hn là vic gõ nhng
d liu này trc tip t bàn phím.


phng, ^3lp phng)
Ví d.: 2
3
= 2 ^ 3
+
Cng
–
–
Tr
–
*
Nhân
–
/
Chia
–
PI

3.141592653589793
SQRT

Ví d.:
2
= SQRT(2)
SIN
Sin
n v: 
COS
Cos
n v: 

S
S
/
/
C
C
i
i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
6
SINH
Sin hypebol
Vd.: sinh(1)=SINH(1)
COSH
Cos hypebol
Vd.: cosh(1)=COSH(1)
COTAN
Cos/Sin
Vd.: cotan(1)=COTAN(1)
LN
Logarit t nhiên
–

Display: hin th trong ca s làm vic các s hiu nút và phn t, cac ký hiu vt
liu và mt ct, các trng thái đu vào ca ti trng,…
Display Option: điu khin tt c thông s đ ha đc hin th trong ca s làm
vic gm tt c các kiu hin th nh bng màu ca các tính cht, kích thc biu
din,…
1.3.4. H tr quan sát
Tt c các tính nng quan sát ca MIDAS/Civil vi tính nng Render View h tr cho
ngi dùng có đc các quan sát ba chiu ca mô hình và các kt qu phân tích, thit k mt
cách chính xác thông qua các góc và đim nhìn.
Nhng tính nng điu khin quan sát này nh sau:
im quan sát
Iso View: biu din mô hình trong không gian ba chiu.
Top View: biu din mô hình nh khi đc nhìn theo chiu +Z.
Left View: biu din mô hình nh khi đc nhìn theo chiu –X
Draft
M
M
Ô
ÔH
H
Ì
Ì
N
N
H
H


1.3.5. La chn đi tng
Các tính nng la chn rt quan trng và rt cn thit đi vi tt c các công tác phát sinh mô
hình kt cu. Trong MIDAS/Civil vic la chn đi tng tng t nh trong AutoCAD, gm
có nhng tính nng này nh sau:
Select Single
Chn tng đi tng
Select Window
Chn bng ca s ch nht
Select Polygon
Chn bng đa giác
Select Intersect
Chn các đim giao
Select Identity-Nodes
Chn theo s hiu nút
Select Identity-Elements
Chn theo s hiu phn t
Select Previous
Chn li đi tng đư đc chn trc đó
Select Recent Entities
Chn các đi tng mi to
Select Plane
Chn theo mt phng
Select Volume
Chn theo khi không gian
Select All
Chn tt c
Ngc li vi thao tác la chn ta có các thao tác ngc li là loi b đi tng khi tp hp
đang chn nh: unselect window, unselect all
Draft
M

Inactivated Object trong mc Draw  phn View>Display Option cho phép b kích hot các
phn s xut hin hoc không xut hin trên màn hình.
Tính nng này có th đc s dng mt cách hiu qu đi vi các kt cu phc tp hoc các
công tác hu x lý.

Hình I-8: Kích hoỗ/b kích hoỗ đi ỗốg
Ví d, bng cách kích hot phn bn ca mt kt cu cu trên màn hình, công tác mô hình tr
nên d qun lý hn. Tính nng này làm đn gin các công tác nh thêm hoc hiu chnh các nút
và phn t, xem xét các kt qu phân tích bng cách kích hot mt cách có la chn các kiu
phn t, mt ct hoc kiu thuc tính nht đnh. Vic phân tích các giá tr thành phn lc ln
nht và nh nht s tr nên d dàng hn.
Tính nng Active/Inactive đc s dng kt hp vi các tính nng la chn. Sau khi chn các
phn đi tng mong mun, kích hot hoc b kích hot các s la chn tng ng bng các
tính nng đc tóm tt di đây.
Active: hin th ch phn đc chn trong khi các phn khác b n.
Inactive: n ch các phn đc chn trong khi các phn khác đc hin th.
Inverse Acitve: chuyn ngc li trng thái n/hin ca các đi tng.
Active All: kích hot tt c các đi tng.
Active Identity: kích hot các đi tng đc chn trên mt phng xy ca UCS.
Active Previous: tr li trng thái kích hot hoc b kích hot trc đó.
Draft
M
M
Ô
ÔH
H
Ì

Mô hình hóa vt liu



Mô hình hóa mt ct



Mô hình hóa điu kin biên



Mô hình hóa ti trng



Mô hình hóa quá trình thi công



Kim tra công tác mô hình
2.1. Mô hình hóa hình hc
2.1.1. Xác đnh kiu kt cu
Trc khi mô hình cn xác đnh kiu kt cu là 2D hay 3D, thit lp các thông s c bn…
Chn menu Model > Structure Type…

Hình I-9: Thiỗ ỏp kiỘ kỗ cỘ
2.1.2. H thng đn v
MIDAS/Civil cho phép nhp d liu theo nhiu h đn v khác nhau. Trong mt d án ngi
dùng có th s dng nhiu loi đn v đ mô hình hóa thông qua chc nng t đng chuyn đi


Hình I-10: H ỗhốg đố ộ
2.1.3. La chn h ta đ
 phc v quá trình mô hình hoá kt cu, Midas Civil cung cp 4 loi h trc to đ c bn
sau đây:



H trc to đ tng th : GCS



H trc to đ phn t (EGS)



H trc to đ nút (NGS)



H trc to đ t đnh ngha (UCS)
2.1.3.1. Htađtngth(GCS :Global coordinate system)
GCS là mt h trc to đ  Các vuông góc bao gm 3 trc X,Y,Z đôi mt vuông góc vi
nhau, có chiu tuân theo quy tc bàn tay phi. Các trc ký hiu bng 3 ch in hoa : X,Y,Z.
im gc đc mc đnh có to đ (0,0,0).
Trong màn hình chính ca Midas Civil, trc Z ca GCS mc đnh trùng vi trc thng đng ca
màn hình. Mi đim trên màn hình Midas đu tng ng vi mt to đ nht đnh trong h to
đ tng th, các giá tr (X,Y,Z) này đc hin th  thanh Status Bar.

Hình I-11: Ta đ GCS

11
H trc to đ phn t (ECS) cng có dng 3 trc đôi mt vuông góc (h to đ  Các). Chiu
dng ca các trc đc xác đnh theo quy tc tam din thun (quy tc bàn tay phi). Các trc
ca h to đ này đc kí hiu bi các ch cái thng: (x,y,z).

Hình I-12: H ỗa đ phố ỗ
H ta đ phn t đc xác đnh nh sau:
Gc ca ECS ly  đim gia phn t.



Trc x : dc theo phân t, có chiu trùng vi chiu ca phn t.



Trc z : vuông góc vi x, có chiu to vi Z ca GCS mt góc nhn, thng là trc
“yu” ca mt ct (mômen quán tính ca mt ct quay trc z thng nh hn mômen
quán tính quanh trc y)



Trc y : xác đnh t x, y theo quy tc tam din thun.
ECS đc dùng đ nhp d liu, hin th các kt qu, d liu liên quan đn phn t nh ni lc
trong phn t, ng sut
2.1.3.3. HtađnútộCSộodeCoordinate System)
Trong đ gii bài toán kt cu bng phng pháp phn t hu hn (ly chuyn v nút làm n),
ta ch cn s dng h to đ đa phng đt ti phn t và h to đ tng th ca kt cu đ tính
toán. Nh vy, vic xut hin h to đ nút (NCS) thc cht là đ thun tiên cho vic mô hình
hoá điu kin biên, ti trng và chuyn v đt ti nút.


M
M
I
I
D
D
A
A
S
S
/
/
C
C
i
i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
12

Hình I-13: ốh ốgha h ỗa đ ốgi dỂốg X-Y
Ý ngha các th chính (tab):
1. X-Y plane : H to đ phng (x,y) trong mt phng X-Y ca GCS.

H
Ì
Ì
N
N
H
HH
H
Ó
Ó
A
A VÀ PHÂN TÍCH KT CU VI MIDAS/CivilKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng ver. 20080522
13
5. Three - angle (Ba góc)

Hình I-15: ốh ốgha h ỗa đ ốgi dỂốg ThrƯƯ AốgỏƯs
Dng Three - angle UCS là mt h to đ  các 3 chiu trong không gian (x,y,z), đc dng
lên t h to đ tng th thông qua các phép bin hình ln lt nh sau :



Tnh tin gc ca GCS v v trí mi (s là v trí gc ca UCS sau này)






Khong cách gia các đim thuc li theo phng Y (y).



ng biên ca li. (có dng hình ch nht trong h to đ 2 chiu X-Y)
Draft
M
M
I
I
D
D
A
A
S
S
/
/
C
C
i
i
v
v
i
i
l

N
N
H
HH
H
Ó
Ó
A
A VÀ PHÂN TÍCH KT CU VI MIDAS/CivilKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng ver. 20080522
15
Line Grid cho phép khong cách gia các đng trong li đc linh đng hn Point Grid, tuy
nhiên, khai báo cng tn công hn.
2.1.5. Làm vic vi nút
MIDAS/Civil cung cp các công c khi to, chnh sa và xóa các nút trong mô hình. Các lnh
này có th truy cp t thanh công c, menu Model>Nodes hoc t Tree View.
Create Nodes
To các nút mi và các nút thêm bng cách nhp kép các nút mi ti các khong cách cho trc
mt cách đng thi.
Delete NodesXóa nút
Translate Nodes
Copy hoc dch chuyn các nút cho trc vi các khong cách đu nhau hoc không đu nhau.
Rotate Nodes
Copy hoc dch chuyn các nút cho trc bng cách xoay quanh mt trc cho trc.
Project Nodes

S
/
/
C
C
i
i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
16

Hình I-20: To ốềỗ
Có th đt v trí nút bng 3 cách:



Click chut trc tip lên v trí
cn đt nút trên màn hình.



Gõ to đ ca nút cn đt ô
Coordinates (x,y,z) ri chn


Times of Copy : s ln copy nút



Distances (dx, dy, dz) : Khong cách gia các
nút to thành theo phng x,y,z.



Merge Duplicate Nodes: T đng đng nht các
nút cnh nhau trong mt khong đ bé nào đó
thành mt nút.



Intersect Frame Elements: T đng phân chia
các đng thng nu nút đt trên nó.
2.1.5.2. Chnnút - Select Nodes
Trc khi điu chnh mt hai nhiu nút nào đó, ta phi tin hành chn nút. Có 2 cách làm sau:
Cách 1 : S dng các công c la chn, chn trc tip các phn t trên không gian mô hình.

Hình I-22: Chn nút
Cách 2 : Chn nút thông qua s th t ca nút. Nhp trc tip hoc chn s th t các nút vào
ô ComboBox ca thanh công c Selection. Nh  hình trên, nút s 1 và các nút t 1 đn 3 đc
la chn.
2.1.5.3. Xóa nút - Delete node
Nhn phím Delete đ xóa nhng nút đư chn.
2.1.5.4. Dchchuynnút- Translate node
Draft

Hình I-23: Translate nút
Các tùy chn Start Node Number, Merge
Duplicate Nodes, Intersect Frame Element
có chc nng và cách nhp thông tin ging
ca Create Nodes.
Copy Node Attributes: Tùy chn sao chép
thuc tính ca node.
Tùy chn Mode cung cp 2 la chn là:



Copy: To nút mi không xóa nút hin
hành



Move: Di chuyn nút hin hành đn v
trí mi.
Tùy chn Translation đòi hi nhp vào
khong cách t v trí nút hin hành đn v trí
nút mi, có th la chn:



Equal Distance: To các nút vi khong
cách gia các nút bng nhau.



Unequal Distance: Khong cách gia

i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
18
2.1.6. Làm vic vi phn t
S dng Model>Elements hoc thanh công c phn t đ phát sinh các phn t. Menu các
thông s vt liu và mt ct không cn thit phi truy xut tách bit. Bng cách nhn chut vào
phn bên phi ca danh sách các thuc tính vt liu và mt ct trong thanh hi thoi ca phn
t, các thuc tính liên quan có th đc thêm hoc hiu chnh. Nu cn thit, các s hiu vt
liu và mt ct mi có th đc gán cho các phn t trong lúc phát sinh.
Create Elements
To các phn t mi
Create Line Elements on Curve
To các phn t dc theo đng tròn, cung tròn, elíp hoc parbol,
Delete Elements
Xóa các phn t
Translate Elements
To mi hoc dch chuyn các phn t đư có vi các khong cách đu hoc không đu nhau.
Rotate Elements
To mi hoc dch chuyn các phn t đư có bng cách quay quanh mt trc cho trc
Extrude Elements
To phn t bng cách dch chuyn các nút, các phn t thng và các phn t phng. (To các
phn t thng, các phn t tm và các phn t khi).

HH
H
Ó
Ó
A
A VÀ PHÂN TÍCH KT CU VI MIDAS/CivilKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng ver. 20080522
19
Gán s hiu đu tiên cho các phn t mi s đc to lp.
Chi tit mt s thao tác vi phn t.
2.1.6.1. Tophnt- Create Elements
To phn t mi, Model > Elements >Create Elements

Hình I-25: To phố ỗ

Node Number, Element Number: Xác lp s (tên) ca
phn t.
Element Type: Kiu phn t, chn kiu phn t phù
hp vi mô hình kt cu.
Material: Chn vt liu cho phn t đc to.
Section: Chn loi mt ct cho phn t đc to.
Orientation: Xác đnh chiu các trc z, y ca ECS.
c xác đnh theo các cách sau:



2.1.6.2. Extrude Elements
To phn t bng cách dch chuyn. Có 3 kiu:



To mt phn t thng dc theo đng đc to bi s dch chuyn ca mt nút.



To mt phn t phng dc theo đng đc to bi s dch chuyn ca mt phn t
thng.



To mt phn t khi dc theo đng đc to bi s dch chuyn ca mt phn t
phng.
Draft
M
M
I
I
D
D
A
A
S
S
/
/
C




Unequal Distance
Phn t đc to bi 2 nút.
+ Nút 1 là các nút đc chn trên mô hình.
+ Nút 2 đc xác đnh da vào khong cách gia nút 2
và nút 1 theo các phng X, Y, Z hoc mt vector tùy
ý (Arbitrary).
Theo cách này có th to nhiu phn t có đ dài khác
nhau theo mt trc nào đó.

Trong ví d trên s to 5 phn t dm, bt đu t đim
chn trên mô hình. Có 2 phn t dài 5m, 3 phn t dài
4m.
2.1.6.3. Qunlhthngphnt bngbngphnt- Elements table
Tt c các phn t trong d án đc th hin trong bng phn t. Bng cho phép qun lý, chnh
sa s liu v phn t.
Model > Elements > Elements Table
Cu trúc ca bng phn t:

Hình I-27: Bốg phố ỗ
Draft
M
M
Ô
ÔH


Material : Vt liu ca phn t



Property: Mt ct.



Angle: Góc đnh hng mt ct



Node1, Node2, Node8: Các nút xác đnh v trí phn t



Kind: Tùy chn kiu nhp lc cng cho phn t Cable: Lu, Pretension, Horizontal



Hook/Gap:  dưn dài, đ co ngn trc khi chu lc.



Tension: Lc cng



Lu:  dài không b cng kéo ca phn t cable khi lc cng cáp đc nhp trong phm

i
v
v
i
i
l
lKs. Lê c Hin – B môn T đng hóa thit k cu đng
22

Hình I-29: Nhp ưiỏƯ d ỏiỘ DXF

Hình I-30: Thiỗ ỏp ốhp d ỏiỘ DXF
DXF File Name: ng dn ca file dxf
Selected Layers: Chn lp bn v cha mô hình.
Import: Ch nhp nút hay c nút và phn t.
Numbering: Các la chn đánh s nút và phn t.
Properties: Thuc tính ca phn t.
Scale and Origin: Xác đnh t l phóng và đim
chèn mô hình theo h ta đ GCS.
Rotation Angle: La chn xoay mô hình. S dng
cho trng hp các h ta đ b sai lch nhau.
Trong ví d này, mô hình đc v trong lp Thép.
Mt phng 2D X-Y.
Vi MIDAS/Civil, mô hình  dng 3D và đng
trong mt phng X-Z vy ta cn phi xoay mô hình
quanh trc X 1 góc 90
o