Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 60
CHƢƠNG III
MÔ HÌNH HÓA KẾT CẤU
Trong chương này giới thiệu những vấn đề sau:
- Mô hình kết cấu có sẵn trong MIDAS Civil
- Mô hình kết cấu người sử dụng
1. Xác định loại mô hình làm việc của kết cấu
MIDAS Civil có khả năng mô hình hóa và phân tích cho các kết cấu dạng 2D
hoặc 3D. Trong MIDAS Civil đưa ra một số dạng làm việc của kết cấu như sau:
- 3D: mô hình kết cấu làm việc trong không gian 3D
- X - Z Plane: mô hình phẳng (2D) làm việc trong mặt phẳng X - Z (khi đó các
chuyển vị sau bị khống chế: chuyển vị đường theo phương Y, chuyển vị góc
theo phương X và Z)
- Y - Z Plane: mô hình phẳng (2D) làm việc trong mặt phẳng Y - Z (khi đó các
chuyển vị sau bị khống chế: chuyển vị đường theo phương X, chuyển vị góc
theo phương Y và Z)
- X - Y Plane: mô hình phẳng (2D) làm việc trong mặt phẳng X - Y (khi đó các
chuyển vị sau bị khống chế: chuyển vị đường theo phương Z, chuyển vị góc
theo phương X và Y)
- Constraint RZ: mô hình 3D khống chế chuyển vị xoay quanh trục Z.
Khai báo:
- Từ Menu chính lựa chọn Model/Structure Type hoặc lựa chọn Configuration/
Structure Type trên cây menu (Tree menu).

Hình 3. 1. Lựa chọn dạng kết cấu cần phân tích
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 61
- Lựa chọn dạng kết cấu cần phân tích
- Một số tùy chọn:
 Conversion of Structure Self - weight into Masses: chuyển trọng lượng bản


Auto Bound. Condition: tự động đặt các gối tại các điểm

Show Element No.: Hiện số hiệu của phần tử.

Material, Section: Khai báo vật liệu và mặt cắt cho phần tử (nếu chưa
khai báo thì bấm vào nút để khai báo các thông số vật liệu và mặt
cắt).
 Insert:
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 62

Insert Point: Nhập vào tọa độ của điểm cần tạo ra của phần tử trong kết
cấu.

Rotations: Nhập vào giá trị góc xoay của phần tử Alpha, Beta, gamma
tương ứng theo các trục X, Y, Z.

Merge Duplicate Nodes: kết hợp hai điểm chồng lên nhau để tạo thành
một phần tử mới.

Intersect Frame Elements: chia phần tử tại điểm giao.

Show No.: hiện số hiệu của điểm

Origin Point: xác định điểm gốc, khi điểm nào được lựa chọn thì nó
chuyển sang màu đỏ.

Hình 3. 2. Khai báo mô hình kết cấu dầm
Ví dụ: Tính toán cầu dầm giản đơn với các số liệu sau:

Tích vào các điều kiện biên cho nút cần khống chế chuyển vị:
 Đối với gối cố định: các độ tự do bị khống chế là: DX, DY, DZ và
RX, RZ.
 Đối với gối di động: các độ tự do bị khống chế là: DY, DZ và RX, RZ
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 65

Bấm nút Apply và Close

Hình 3. 5. Khai báo điều kiện biên của kết cấu
- Khai báo tải trọng:
 Khai báo trường hợp tải trọng

Từ Menu chính chọn Load/Static Load Cases

Hình 3. 6. Khai báo trƣờng hợp tải trọng
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 66
 Name: tên trường hợp tải trọng
 Type: trường hợp tải trọng (kích vào đó và kéo xuống để chọn trường
hợp tải trọng).
 Description: mô tả trường hợp tải trọng
 Sau đó bấm nút Add, muốn sửa đổi bấm nút Modify, xóa bấm Delete.
 Khai báo tải trọng:

Khai báo tải trọng bản thân:
 Từ Menu chính chọn Load/Self Weight

Hình 3. 7. Khai báo trọng lƣợng bản thân
 Load case name: tên trường hợp tải trọng là Trong luong ban than

Hình 3. 9. Hộp thoại Main Control Data
 Lựa chọn các tùy chọn cần thiết.
 Từ Menu chính lựa chọn Analysis/Analysis Options

Hình 3. 10. Hộp thoại Analysis Options
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 69
 Phân tích kết cấu: Lựa chọn Perform Analysis từ Menu chính hoặc bấm
phím F5.
- Xuất kết quả:
 Phản lực gối: Chọn Results/Reactions/>Reactions Forces/ Moments
 Nội lực: Chọn Results/Forces/Beam Diagram để xuất biểu đồ nội lực
 Ứng suất: Chọn Results/Stresses/Beam Stresses Diagram để xuất biểu đồ
ứng suất tại các điểm trên mặt cắt.
 Xuất kết quả ra File: Trên Menu chính lựa chọn Results/Text Output

Hình 3. 11. Xuất kết quả ra File

Lựa chọn trường hợp tải trọng: bấm vào nút .

Hình 3. 12. Lựa chọn trƣờng hợp tải trọng
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 70

Lựa chọn loại phần tử cần xuất kết quả:

Hình 3. 13. Xuất kết quả nội lực cho phẩn tử Beam

Lựa chọn xuất kết quả phản lực gối và chuyển vị:

ANALYSIS RESULT OUTPUT
__________________________ LOAD SET FOR REACTION OUTPUT - Load Set 1
____________________________________________________________________________________________________ << LOAD COMB/CASE/ENVEL ABBREVIATION TABLE >> ABBREVIATION FULL NAME TYPE DESCRIPTION
------------ ------------------------------ ---------- ----------------------------------------
Trong ~1 Trong luong ban than Static
------------ ------------------------------ ---------- ---------------------------------------- << SELECTED LOAD CASE/COMBINATION DETAIL LIST >> [Selected Load Cases]
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 72

LOAD CASE ANAL.TYPE DESCRIPTION STATIC LOAD CASE DETAIL TYPE
---------- --------- ---------------------------------------- -------------------------------
Tinh tai Static Dead Load (D)
Trong ~1 Static Dead Load of Component and
____________________________________________________________________________________________________ BEAM ELEMENT FORCES & MOMENTS DEFAULT PRINTOUT Unit System : kN , m
________________________________________________ ELEM MAT SEC LC PT AXIAL SHEAR-y SHEAR-z TORSION MOMENT-y MOMENT-z
------ ------ ------ ------------ --- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
1 1 1 Tinh tai I 0.0 0.0 -82.5 0.0 0.0 0.0
1/4 0.0 0.0 -41.2 0.0 510.5 0.0
CNT 0.0 0.0 0.0 0.0 680.6 0.0
3/4 0.0 0.0 41.3 0.0 510.5 0.0
J 0.0 0.0 82.5 0.0 0.0 0.0

Trong ~1 I 0.0 0.0 -12.2 0.0 0.0 0.0
1/4 0.0 0.0 -6.1 0.0 75.7 0.0
CNT 0.0 0.0 0.0 0.0 101.0 0.0
3/4 0.0 0.0 6.1 0.0 75.7 0.0
J 0.0 0.0 12.2 0.0 0.0 0.0

Length = 33 Type: Beam Section: Chu T ____________________________________________________________________________________________________ BEAM ELEMENT FORCES & MOMENTS MIN/MAX SUMMARY BY PROPERTY PRINTOUT Unit System : kN , m

BEAM ELEMENT STRESSES DEFAULT PRINTOUT Unit System : kN , m
________________________________________ ELEM MAT SEC LC PT AXIAL SHEAR-y SHEAR-z (+y)-BENDING-(-y) (+z)-BENDING-(-z)
------ ------ ------ ------------ --- --------- --------- --------- --------- --------- --------- ---------
1 1 1 Tinh tai I 0.0 0.0 -7265.5 0.0 0.0 0.0 -0.0
1/4 0.0 0.0 -3632.7 0.0 0.0 -95753.1 242182.4
CNT 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -127670.8 322909.9
3/4 0.0 0.0 3632.7 0.0 0.0 -95753.1 242182.4
J 0.0 0.0 7265.5 0.0 0.0 0.0 0.0

Trong ~1 I 0.0 0.0 -1078.0 0.0 0.0 0.0 0.0
1/4 0.0 0.0 -539.0 0.0 0.0 -14207.0 35932.9
CNT 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -18942.7 47910.6
3/4 0.0 0.0 539.0 0.0 0.0 -14207.0 35932.9
J 0.0 0.0 1078.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Length = 33 Type: Beam Section: Chu T ____________________________________________________________________________________________________ BEAM ELEMENT STRESSES MIN/MAX SUMMARY BY PROPERTY PRINTOUT Unit System : kN , m
____________________________________________________________


____________________________________________ Node LC FX FY FZ MX MY MZ
------ -------- ---- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -----------
1 Tinh tai 0.0 0.0 82.5 0.0 0.0 0.0
Trong ~1 0.0 0.0 12.2 0.0 0.0 0.0

2 Tinh tai 0.0 0.0 82.5 0.0 0.0 0.0
Trong ~1 0.0 0.0 12.2 0.0 0.0 0.0
____________________________________________________________________________________________________

2.2. Kết cấu vòm
Sử dụng kết cấu mẫu này để tạo ra mô hình kết cấu dạng vòm. MIDAS Civil
đưa ra các dạng kết cấu vòm sau:
- Kết cấu vòm dạng Parabol
- Kết cấu vòm dạng Ellipse
- Kết cấu vòm dạng cung tròn Circle
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 74
- Kết cấu vòm dạng móc xích liên tiếp nhau Catenary.
Khai báo:
- Từ Menu chính lựa chọn Model/Structure Wizard/Arch hoặc lựa chọn
Geometry/Arch trên Tree menu.

Hình 3. 16. Khai báo mô hình kết cấu vòm
- Type: Chọn kiểu kết cấu vòm (Parabol, ellipse hoặc tròn…)
- Khi lựa chọn kiểu kết cấu vòm là Parabol:
 Number of segments: số lượng đoạn chia của kết cấu.
 Boundary Condition: điều kiện biên (Pin - di động, Fix - cố định hoặc None)

1ln;
2
2
 mmk
L
x


- Khi lựa chọn kiểu kết cấu vòm là 2
nd
và 3
rd
Order Eq.:
 Span (L): chiều dài nhịp
 f(x): nhập giá trị các hệ số của phương trình bậc 2 và bậc 3.
2.3. Kết cấu giàn
Sử dụng mô hình kết cấu mẫu này để tạo ra kết cấu dạng giàn. Trong MIDAS
Civil có đưa ra các loại kết cấu giàn:
- Kết cấu giàn song song: tức là thanh mạ thượng và mạ hạ song song với nhau.
- Kết cấu giàn xiên: tức là thanh mạ thượng và mạ hạ không song song với nhau.
- Kết cấu giàn dạng đường cong: thanh mạ thượng nằm trên một đường cong.
Khai báo:
- Từ Menu chính lựa chọn Model/Structure Wizard/Truss
- Khai báo các thông số trong hộp thoại:
Input:
 Type: loại kết cấu giàn (thẳng, xiên hoặc cong)
 Number of segments: số lượng khoang giàn
 L: chiều dài nhịp
 H1, H2: chiều cao giàn
 D1, D2: chiều cao giàn của đoạn nghiêng


Gamma: góc xoay của kết cấu giàn theo phương Z
 Merge Duplicate Nodes: kết hợp hai điểm chồng lên nhau để tạo thành một
phần tử mới.
 Intersect Frame Elements: chia phần tử tại điểm giao.
 Origin Point: điểm gốc

Show No.: hiển thị số hiệu của điểm
 Beam End Release: giải phóng liên kết tại đầu phần tử
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 78

Element No: hiển thị số hiệu của phần tử

Node No.: hiển thị số hiệu của điểm

Beam End Release: giải phóng liên kết tại đầu phần tử

Hình 3. 19. Hộp thoại Insert và Assign Beam End Release trong khai báo kết cấu giàn
2.4. Mô hình cầu thi công theo phương pháp đúc đẩy (ILM Bridge)
MIDAS Civil cung cấp cho người dùng dạng kết cấu mẫu cho loại hình cầu thi
công theo phương pháp đúc đẩy bao gồm:
- ILM Bridge Model: Khai báo mô hình kết cấu
- ILM Bridge Stage: Khai báo trình tự thi công
2.4.1. Khai báo mô hình kết cấu - ILM Bridge Model Wizard
ILM Bridge Model Wizard tự động tạo ra mô hình cầu bê tông cốt thép ứng lực
trước thi công theo phương pháp đúc đẩy. Chương trình đã được thiết lập sẵn và người
dùng chỉ việc nhập vào các biến đơn giản để hoàn tất việc mô hình hóa.
Mô hình này bao gồm việc khai báo các số liệu cho một giai đoan thi công bao gồm:
Bài giảng Tin ứng dụng

 Launching Nose: Mũi dẫn

Material: Vật liệu làm mũi dẫn (nếu chưa khai báo thì bấm vào nút để
khai báo vật liệu cho mũi dẫn).

Section: Mặt cắt mũi dẫn.

Length: Chiều dài mũi dẫn.
 Bridge Model

Material & Section: Vật liệu và mặt cắt ngang của dầm chính. Có thể
bấm vào nút để khai báo hoặc sửa đổi.

Segment: Xác định chiều dài của mỗi đoạn dầm được chế tạo sẵn tương
ứng với từng giai đoạn thi công. Ở đây chiều dài một đoạn dầm là chiều
dài của đoạn dầm được chế tạo tại bãi đúc, mỗi đoạn dầm tương ứng với
một giai đoạn thi công. Do đó để có thể đúc đẩy được hết đoạn dầm này
thì đoạn dầm lại được chia thành nhiều đốt đúc nhỏ. Chiều dài mỗi đốt
chia phải phù hợp với tiến độ đẩy từng đốt đúc ra ngoài.
 Length: chiều dài của đoạn dầm.
 Repeat: số lần lặp lại của mỗi đoạn dầm
Bấm nút để thêm các đoạn dầm vào danh sách. Khi đó bên danh
sách điều kiện kiên (Boundary Conditon) tự động phân chia các đoạn dầm này ra
thành các phần tử để khai báo điều kiện biên sau mỗi lần tiến hành đẩy đốt đúc.
 Boundary Condition

Final: khai báo điều kiện biên khi hoàn tất việc thi công (khai báo các
gối cầu). Bấm và giữa phím Ctrl khi lựa chọn các vị trí cấn bố trí gối sau
đó lựa chọn điều kiện biên bên mục Type.



Arrangement Type: lựa chọn cách sắp xếp cáp DƯL.
 2 Cycle: Toàn bộ cáp DƯL được chia thành hai nhóm. Nhóm 1 sẽ
được kéo trong đốt đúc thứ nhất; nhóm 2 gồm các bó cáp còn lại sẽ
kéo trong cả hai đốt đúc.
 3 Cycle: Toàn bộ cáp DƯL được chia thành ba nhóm (mỗi nhóm bằng
1/3 số lượng cáp). Nhóm 1 được kéo trong đốt đúc thứ nhất; nhóm 2
được kéo trong đốt thứ nhất và thứ hai; nhóm 3 được kéo qua đốt thứ
nhất, thứ hai và thứ ba.
 Tendon A Jacking Order: xác định trình tự căng kéo cáp của bản trên
(cáp dự ứng lực ngoài cùng (tendon A) có màu xanh có thể được kéo
đầu tiên (1
st
) hoặc thứ hai (2
nd
) đối với 2 Cycle hoặc thứ nhất, thứ hai
hoặc thứ ba (3
rd
) đối với 3 Cycle.
 Tendon B Jacking Order: tương tự như đối với tendon A nhưng cho
bản đáy hộp.

Jacking Stress: ứng suất căng cáp dự ứng lực
 Su: cường độ chịu kéo giới hạn của cáp
 Sy: giới hạn chảy của cáp.

Grouting: Phun vữa lấp lòng ống chứa cáp dự ứng lực. Nó làm thay đổi
đặc trưng hình học của mặt cắt. Vì vậy cần khai báo để xác định thời
gian làm việc đồng thời của cáp dự ứng lực và phần bê tông.
 Prestressing Step: Phun vữa lấp lòng ống chứa cáp ngay khi kéo cáp

góc nghiêng của cáp và bán kính cong tại các điểm uốn.

Hình_3. 22: Bố trí cáp dự ứng lực cong đều (Type 1)
Bài giảng Tin ứng dụng
-MIDAS/Civil- Trang 84
 Type: lựa chọn cách bố trí cáp dự ứng lực trong sườn dầm.

None: Không bố trí cáp dự ứng lực dọc

Type 1 (Type 2): Lựa chọn cách bố trí cáp tương ứng bên hình vẽ.

 Tendon Property: khai báo các đặc trưng cho cáp dự ứng lực
 Grouting: Phun vữa lấp lòng ống chứa cáp dự ứng lực.

Number of Cell: Số lượng ngăn trong mặt cắt ngang

Symetry: lựa chọn tùy chọn này khi cáp dự ứng lực trong sườn được bố
trí đối xứng trên mặt cắt ngang.

Eyi & θi: xác định vị trí của cáp dự ứng lực trong sườn dầm trên mặt cắt
ngang của dầm hộp. Lưu ý, giá trị Eyi dương khi cáp nằm ở bên trái và
âm khi nằm bên phải; giá trí θi được xác định theo quy tắc như hình vẽ.

Hình_3. 23: Bố trí cáp dự ứng lực dạng gẫy khúc (Type 2)