Đang tải... (xem toàn văn)
Hướng dẫn sử dụng phần mềm phân tích kết cấu cầu bằng Midas civil sẽ giúp các bạn các sử dụng phần mềm Midas civil để phần tích kết cấu đặc biệt là công trình cầu. Chúc các bạn thành công
Hng dn s dng Midas/Civil trong mụ hỡnh hoỏ cu Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 1 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 hc 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 liu 33 1.3.1 Trình tự mô hình đặc trng vật liệu 33 1.3.2 Trình tự gán vật liệu cho các phần tử 36 1.3.3 Trình tự khai báo đặc trng vật liệu thay đổi theo thời gian: 37 1.3.3.1 Định nghĩa thông số vật liệu về co ngót và từ biến 37 1.3.3.2 Định nghĩa hàm số của mô đun đàn hồi của bê tông 38 1.3.3.3 Gán đặc trng vật liệu thay đổi theo thời gian cho các vật liệu đ đợc định nghĩa trứơc đó: 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 (Section) 40 1.4.1.1 Gi chc nng nhp c trng mt ct 40 1.4.1.2 Cỏc dng mt ct c Midas/Civil h tr 41 1.4.2 Section Stiffness Scale : 51 1.4.3 Thay i mt ct theo nhúm phn t (Tapered Section Group) 51 1.5 Khai bỏo v iu kin biờn 53 1.5.1 Beam End Release 53 1.5.2 Rigid Link 56 1.5.3 Node Local Axis: 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 2.2 Trình tự mô hình các giai đoạn thi công của một kết cấu tổng quát: 62 2.3 Mô hình các giai đoạn thi công cho một cầu đúc hẫng cụ thể 62 2.3.1 Phân chia các giai đoạn thi công. 62 2.3.2 Mô hình hoá nhóm kết cấu 63 Hng dn s dng Midas/Civil trong mụ hỡnh hoỏ cu Ngụ Vn Minh V Ngc Anh 2 2.3.2.1 Định nghĩa nhóm kết cấu: 63 2.3.2.2 Định nghĩa nhóm điều kiện biên: 66 2.3.2.3 Định nghĩa nhóm tải trọng: 67 2.3.2.4 Định nghĩa các giai đoạn thi công 68 2.3.3 Khai báo các trờng hợp tải trọng 77 2.3.4 Gán tải trọng thi công 78 2.3.4.1 Nhập trọng lợng bản thân: 78 2.3.5 Nhập tải trọng xe đúc 79 2.3.6 Nhập tải trọng bê tông ớt 81 2.3.7 Nhập tải trọng dự ứng lực: 85 2.3.7.1 Khai báo đặc trng cáp dự ứng lực 85 2.3.7.2 Khai báo đờng bố trí cáp 87 2.3.7.3 Gán tải trọng dự ứng lực 91 2.4 Mụ hỡnh hoỏ hot ti 92 2.4.1 Trình tự khai báo hoạt tải 92 2.4.1.1 Chọn tiêu chuẩn hoạt tải. 92 2.4.1.2 Khai báo làn xe 93 2.4.1.3 Định nghĩa tải trọng xe 96 2.4.1.4 Định nghĩa nhóm xe 99 2.4.1.5 Định nghĩa trờng hợp tải trọng hoạt 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 Kiểm tra các thông số đầu vào: 106 5.1.1 Chức năng Display 106 5.1.2 Chức năng Display Option 107 5.2 Xem kết quả nội lực từng giai đoạn thi công 108 5.3 Xut kt qu ni lc do hot ti 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 ti 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 5.5 Một số phơng pháp xuất file kết quả dới dạng text hoặc hình vẽ (Bằng các lệnh Export, Print ) 113 Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 3 Sơ đồ chung phân tích nội lực cầu bằng Midas/Civil 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 Chuẩn bị các dự liệu cần thiết của bài toán Mô hình hoá kết cấu Mô hình hoá tải trọng Tổ hợp tải trọng Thiết lập thông số cho quá trình giải bài toán Chạy chương trình, phân tích, đánh giá kết quả Bắt đầu Kết thúc 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 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 Tải trọng tĩnh -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 Tải trọng di động (hoạt tải) -Khai báo làn xe -Khai báo loại tải trọng -Khai báo trường hợp xe Tải trọng động Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 4 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 bản trên. 1.1.2 Ví dụ : Ứng suất : [Lực ]×[chiều dài] -2 : 2 mm N , 2 ft tonf 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 Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 5 Cột “Force(Mass)” : dùng chọn đơn vị lực Đánh dầu vào “Set/Change Default Unit System” để mặc định 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 thị 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 vị trong quá trình mô hình hoá mà không làm ảnh hưởng đến kết quả.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 tử. Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 6 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 bản 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 định nghĩa (UCS) 1.2.1.1 Hệ trục toạ độ tổng thể (GCS :Global coordinate system) 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 chữ in hoa : X,Y,Z. Điểm gốc được mặc định 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 định 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 thể. Mỗi điểm trên màn hình Midas đều tương ứng với một toạ độ nhất định trong hệ toạ 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 thể là X = -1.83 m, Y=-5.49 m, Z = 0 m. Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 7 GCS được dùng để mô hình hoá kết cấu (vị trí nút (X,Y,Z) vị trí và, chiều của phần tử) và tải trọng ( điểm đặt và chiều của tải trọng ). GCS cũng được dùng làm mốc để định nghĩa và xác định các hệ toạ độ khác (UCS, ECS, NCS). 1.2.1.2 Hệ trục toạ độ phần tử (ECS :Element Coordinate System) Hệ trục toạ độ phần tử (ECS) cũng có dạng 3 trục đôi một vuông góc (hệ toạ độ Đề Các). Chiều dương của các trục được xác định theo quy tắc tam diện thuận (quy tắc 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 định như sau : Trục x : dọc theo phân tử, có chiều trùng với chiều của phần tử. Trục z : vuông góc với x, có chiều tạo với Z của GCS một góc nhọn, thường là trục “yếu” của mặt cắt (mômen quán tính của mặt cắt quay trục z thường nhỏ hơn mômen quán tính quanh trục y) Trục y : xác định từ x, y theo quy tắc tam diện thuận. Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 8 Gốc của ECS lấy ở điểm giữa phần tử. ECS được dùng để hiển thị các kết quả, dữ liệu liên quan đến phần tử như nội lực trong phần tử, ứng suất 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 bằng 9kN. 1.2.1.3 Hệ toạ độ tại nút (NCS : Node coordinate system) Trong đồ giải bài toán kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn (lấy chuyển vị nút làm ẩn), ta chỉ cần sử dụng hệ toạ độ địa phương đặt tại phần tử và hệ toạ độ tổng thể của kết cấu để tính toán. Như vậy, việc xuất hiện hệ toạ độ nút (NCS) thực chất là để thuận tiên cho việc mô hình hoá điều kiện biên tại nút và tải trọng, chuyển vị đặt tại 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 chuyển vị gối như sau: o Gối cứng (Supports) o Gối đàn hồi (Spring supports) o Chuyển vị gối (Displacements of support) 1.2.1.4 Hệ toạ độ tự định nghĩa (UCS : User coordinate system) Để thuận tiên cho việc mô hình hoá kết cấu ở những vị trí đặc biệt hoặc phần kết cấu có dạng đặc biệt (ví dụ mô hình các phần tử thuộc cùng một mặt phẳng trong kết cấu tổng thể là kết cấu không gian), ta có thể tự định nghĩa lấy hệ toạ độ cho phù hợp 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 định nghĩa UCS, nói chung các yếu tố cần khai báo là : Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 9 Toạ độ gốc của UCS (Origin) Phương, chiều của các trục. Midas/Civil cung cấp 8 kiểu khai báo UCS như sau: 1. X-Y plane : Hệ toạ độ phẳng (x,y) trong mặt phẳng X-Y của GCS. Trình tự khai báo : Bước 1 : Gọi X-Y plane UCS. Cách 1 : Model –> User Coordinate System –> X-Y plane Cách 2 : Trên màn hình chính nhấn chuột phải, chọn User Coordinate System –> X-Y plane Hướng dẫn sử dụng Midas/Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 10 Cách 3 : Tại cửa sổ Tree-menu ở bên trái màn hình, chọn Menu –> Geometry-> User Coordinate System – >X-Y plane [...]... Minh V Ng c Anh 35 H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u 1.3.2 Trình tự gán vật liệu cho các phần tử Cách 1: - Tạo phần tử - Trong hộp thoại đó, ở mục Material, chọn loại vật liệu thích hợp từ danh sách vật liệu sổ xuống hoặc nháy v o nút phần tử để tạo loại vật liệu cần thiết ngay trong khi tạo Cách n y thờng đợc dùng khi m số lợng loại vật liệu trong kết cấu nhỏ Ngụ Vn Minh V Ng c Anh 36... Minh V Ng c Anh 13 no thanh Status bar phớa d i mn H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u Trong quỏ trỡnh mụ hỡnh hoỏ cú lỳc ta s d ng GCS, cú lỳc l i dựng UCS ch n ny ta click v cỏc bi u t ng: UCS icon v m t trong hai d ng h tr c to GCS icon trờn thanh UCS/GSC bar: 1.2.2 Xõy d ng h th ng l i (Grid) trong Midas/ Civil Midas civil cng c p hai d ng h th ng l i ti n cho vi c mụ hỡnh k t c u b... h th ng nỳt cú d ng : Ngụ Vn Minh V Ng c Anh 23 H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u B ng hi n th 4 thụng s : S th t c a nỳt ( Node) , to Trong ú, to c a nỳt theo 3 phng cú th c a nỳt theo 3 phng x,y,z c s a ch a tr c ti p trong b ng nỳt 1.2.4 Mụ hỡnh hoỏ ph n t (Elements) 1.2.4.1 Cỏc lo i ph n t c h tr b i Midas Midas Civil h tr 9 lo i ph n t th ng dựng D i õy ti n hnh phõn tớch t ng... t nh ti n quanh tr c song song v i X m t gúc tr c Ngụ Vn Minh V Ng c Anh 12 nh H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u c Quay ti p h to thu c quay tr c song song v i Y m t gúc nh thu c quay tr c song song v i Z m t gúc nh tr c d Quay ti p h to tr c Cỏc b c ú c th hi n qua b ng trong Midas/ Civil nh sau : Trong hỡnh, g c c a h to h to h to m i cú to (X,Y,Z) b ng (5,-3,-7) m trong t ng th... d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u p d ng Ph n t d ng beam c dựng mụ hỡnh cỏc ph n t trong khung, cỏc thanh d m e Plate nh ngha : T m ph ng n i 4 nỳt Phõn lo i : Theo dy m ng Thick : t m dy Thin : t m m ng Theo s nỳt 3 nodes ( t m ph ng xỏc 4 nodes (t m xỏc nh b i 3 nỳt) nh b i 4 nỳt) p d ng Ph n t t m cú th c dựng Ngụ Vn Minh V Ng c Anh mụ hỡnh hoỏ b n m t c u 28 H ng d n s d ng Midas/ Civil. .. Steel; Ngụ Vn Minh V Ng c Anh Standard> ASTM; 34 DB> A36 H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u * Ví dụ khai báo vật liệu l Cáp (Tendon), nh sau Model\ Properties\ Materials Materias ID> 2 Name> Cap Type of Design> User Defined Type of Materials: Loại vật liệu> Isotropic (đẳng hớng) User Defined: Thông số do ngời sử dụng tự định nghĩa - Modulus of Elasticity (Mô đun đ n hồi)> 2.108 (kN/m2)... cỏc i m thu c l i theo phng Y (y) c ng biờn c a l i (cú d ng hỡnh ch nh t trong h to Cỏc cỏch khai bỏo h th ng l i i m trong Midas/ Civil nh sau : B c 1 : G i b ng khai bỏo : Cỏch 1: Model -> Grids -> Define Point Grid Ngụ Vn Minh V Ng c Anh 14 2 chi u X-Y) H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u Cỏch 2 : Ch n b ng cỏch click vo bi u t ng Define Point Grid trờn thanh Grid and Snap bar trờn... d v i =0 v =600) Xỏc nh thụng qua i m tham chi u (Ref.point) Nh p vo to c a i m tham chi u, Midas s t ng tớnh hỡnh chi u trờn m t ph ng Y-Z c a gúc t o b i i m ú, g ct a v tr c Z c a g c to , l y lm gúc Chỳ ý : Khi quay tr c c a ECS thỡ m t c t cng quay theo Ngụ Vn Minh V Ng c Anh 30 H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u o Nodal Connectivity : STT cỏc nỳt gi i h n ph n t o Intersect... Minh V Ng c Anh 18 thoỏt H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u Copy : Cho phộp ng th i t o nhi u nỳt cỏch nhau nh ng kho ng nh tr c Times of Copy : s l n copy nỳt Distances (dx, dy, dz) : Kho ng cỏch gi a cỏc nỳt t o thnh theo phng x,y,z Merge Duplicate Nodes Ch c nng cho phộp t ng ng nh t cỏc nỳt c nh nhau trong m t kho ng bộ no ú thnh m t nỳt Midas m c thay nh kho ng i kho ng cỏch ny... click chu t ph i -> Elements -> Create Element Gi i thớch cỏc thụng s trờn b ng Entry (b ng nh p) Ngụ Vn Minh V Ng c Anh 29 H ng d n s d ng Midas/ Civil trong mụ hỡnh hoỏ c u o Start Node Number : Xem ph n Create Node o Start Element Number : S th t o thnh ( Midas m c t c a ph n t s c nh s th t c a ph n t m i t o thnh b ng s th t l n nh t ó dựng tr c ú cụng thờm 1, n u mu n thay i cỏch ỏnh STT ta . các điều kiện biên và chuyển vị gối như sau: o Gối cứng (Supports) o Gối đàn hồi (Spring supports) o Chuyển vị gối (Displacements of support) 1.2.1.4 Hệ toạ độ tự định nghĩa (UCS : User coordinate. động Hướng dẫn sử dụng Midas/ Civil trong mô hình hoá cầu Ngô Văn Minh – Vũ Ngọc Anh 4 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. 1.1.2 Ví dụ : Ứng su t : [Lực ]×[chiều dài] -2 : 2 mm N , 2 ft tonf 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