Bài giảng ứng dụng tin học_Midas/Civil 2023

Thuần thục các câu lệnh của chương trình và áp dụng chính xác trong phân tích tính toán kết cấu cầu bằng MIDAS/Civil.. Nó có các tính năng chính: Tạo mô hình miễn phí từ các nguồn dữ liệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA XÂY DỰNG

BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG - o0o -

BÀI GIẢNG

ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT KẾ CẦU

(Tài liệu dùng cho sinh viên cầu đường, khoa xây dựng, trường đại học Vinh)

Giảng viên: TS Đặng Huy Khánh

Vinh, 2024

MÔ TẢ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO MÔN HỌC

Mục tiêu:

1 Nắm được tổng quan về một số chương trình phân tích kết cấu đang được áp dụng phổ biến

2 Nắm được các tính năng chính của phần mềm MIDAS/Civil

3 Biết về mô hình hóa và phân tích kết cấu cầu với MIDAS/Civil

4 Có khả năng mô hình hóa và phân tích cầu đơn giản với MIDAS/Civil

Chuẩn đầu ra:

1.3 Đủ kiến thức để hiểu về phần mềm phân tích kết cấu được áp dụng trong thiết kế kết cấu công trình cầu

2.2 Thuần thục các câu lệnh của chương trình và áp dụng chính xác trong phân tích tính toán kết cấu cầu bằng MIDAS/Civil

3.1 Biết cách làm việc nhóm, tổ chức và điều hành để nhóm hoàn thành kết quả đúng tiến độ và chất lượng

3.2 Thể hiện được khả năng giao tiếp hiệu quả trong công việc, trình bày và thuyết trình vấn đề một cách khoa học, có thể hiểu các thuật ngữ chuyên ngành bằng tiếng Anh 4.2 Có khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng để mô hình hóa và phân tích cầu BTCT

dự ứng lực, cầu thép liên hợp

1.2.1 Phần mềm của hãng CSI (Computer and Structures Inc), Mỹ 8

1.4 Một số công trình cầu điển hình đã thiết kế, tính toán bằng Midas Civil 13

CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH NĂNG CƠ BẢN CỦA PHẦN MỀM MIDAS/CIVIL 16

2.2.2 Các tính năng mô hình hóa và phân tích đặc biệt 19

2.3.1 Hệ tọa độ tổng thể (Global Coordinate System – GCS) 24 2.3.2 Hệ tọa độ phần tử (Element Coordinate System – ECS) 24 2.3.4 Hệ tọa độ nút (Node local Coordinate System – NCS) 25 2.3.5 Hệ tọa độ người dùng (User Coordinate System – UCS) 25

CHƯƠNG 3 - ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU

3.4 Chức năng chính của các thực đơn trong Midas Civil 33

4.1.2 Các bước tạo mô hình và phân tích trong Midas Civil 184

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG THIẾT

KẾ CẦU

Mục tiêu: Giúp người học có cái nhìn và hiểu biết tổng quan về ứng dụng tin học trong thiết

kế, xây dựng công trình cầu đường

Chuẩn đầu ra: 1.3

1.1 Tổng quan về ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong xây dựng cầu

1.1.1 Tiến trình ứng dụng BIM

Xây dựng hạ tầng giao thông và cầu đường là một phần thiết yếu trong việc đảm bảo sự phát triển và kết nối hiệu quả giữa các vùng kinh tế và xã hội Trong thập kỷ gần đây, sự áp dụng của Building Information Modeling (BIM) đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành này BIM không chỉ là một công nghệ mô hình hóa, mà còn đại diện cho một cách tiếp cận toàn diện và hiện đại hóa quy trình thiết kế, xây dựng, và quản lý hạ tầng giao thông và cầu đường

Áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) là xu thế tất yếu trong điều kiện phát triển của khoa học công nghệ, của cách mạng công nghiệp 4.0 nhằm nâng cao chất lượng, hiệu quả và năng lực cạnh tranh của ngành xây dựng nói chung và ngành xây dựng công trình giao thông nói riêng Các thực thể tham gia trong Ngành giao thông vận tải cần đẩy nhanh quá trình áp dụng công nghệ thông tin vào các khâu, các giai đoạn của đầu tư xây dựng nhằm tăng năng suất lao động, rút ngắn thời gian thi công, giảm giá thành và đặc biệt quản lý dữ liệu công trình xuyên suốt từ giai đoạn thiết kế, thi công đến khi hết tuổi tuổi thọ tiến hành phá dỡ thay thế công trình

Hình 1.1- Tổng quan mô hình BIM

Số liệu thống kê từ năm 1997 đến năm 2017 cho thấy, mặc dù công nghệ máy tính đã tăng tốc độ xử lý tính toán tới hơn 10 nghìn lần, các lĩnh vực chế tạo đã tăng năng suất tới 65% thì ngành xây dựng năng suất chỉ tăng được 10% trong vòng 20 năm Sớm nhận ra điều này, ở nhiều nước trên thế giới, tùy thuộc điều kiện cụ thể mô hình thông tin công trình (BIM) đã được

áp dụng ngày càng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng với các cấp độ khác nhau nhờ tính hiệu quả của nó so với phương pháp truyền thống Đây là điều kiện thuận lợi để đúc kết kinh nghiệm

áp dụng BIM trong lĩnh vực xây dựng các công trình nói chung, công trình giao thông vận tải nói riêng

Từ năm 2008, Hoa Kỳ đã thành lập Hội đồng dự án BIM, đồng thời công bố tiêu chuẩn quốc gia về BIM và đang chuẩn bị công bố phiên bản 3 của tiêu chuẩn này Tiêu chuẩn quốc gia này gồm các chỉ dẫn theo 3 cấp độ A, B, C Ở Na Uy, Phần Lan đã yêu cầu sử dụng BIM cho các dự án đầu tư công từ những năm 2007 Tháng 6 năm 2011, Chính phủ Anh công bố chiến lược và lộ trình áp dụng BIM, theo đó năm 2012 áp dụng thử ở một số dự án công, đẩy mạnh áp dụng BIM một cách rộng rãi từ năm 2013 đến 2015 và tiến tới từ năm 2016 tất cả các

dự án đầu tư công có vốn đầu tư từ 5 triệu bảng sẽ áp dụng BIM ở từng giai đoạn phù hợp

Ở Việt Nam, việc áp dụng BIM vào các dự án xây dựng nói chung và công trình giao thông nói riêng đã được chú ý và khởi động vận hành từ năm 2014 Cụ thể, Luật Xây dựng số 50/2014/QH13, thông qua ngày 22/12/2016 đã ban hành các hành lang pháp lý giúp cho việc

áp dụng BIM triển khai vào lĩnh vực xây dựng Sau đó, một loạt các văn bản pháp lý đã được ban hành để hướng dẫn chi tiết việc ứng dụng công nghệ BIM vào xây dựng như: Luật Xây dựng sửa đổi số 62/2020/QH14, Nghị định 10/2021/NĐ-CP về quản lý chi phí đầu tư xây dựng, Nghị định 15/2021/NĐ-CP về quản lý dự án, Thông tư số 09/2019/TT-BXD ngày 26/12/2019 của Bộ Xây dựng về hướng dẫn xác định và quản lý chi phí đầu tư xây dựng, Thông tư số 12/2021/TT-BXD ngày 31/08/2021 của Bộ Xây dựng về việc ban hành định mức xây dựng trong đó có đề cập đến chi phí cho dự án áp dụng BIM Việc áp dụng hệ thống thông tin công trình trong hoạt động đầu tư xây dựng, quản lý hệ thống thông tin công trình trong nội dung quản lý dự án đầu tư xây dựng đã được đưa vào trong Luật xây dựng Chính phủ đã phê duyệt

Đề án áp dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình theo Quyết định số 2500/QĐ-TTg là bước ngoặt quan trọng cho việc áp dụng BIM, tại khoản 3 nêu rõ “nhà nước có chính sách khuyến khích nghiên cứu, áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến, ứng dụng công nghệ thông tin trong hoạt động đầu tư xây dựng” Ngày 2/4/2021, Bộ xây dựng đã ban hành Quyết định số 347/QĐ-BXD và 348/QĐ-BXD về “Công

bố Hướng dẫn chi tiết và Hướng dẫn chung áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM)” đối với công trình dân dụng và hạ tầng kỹ thuật đô thị

Qua đó ta thấy việc ứng dụng BIM sẽ mang lại những lợi ích thiết thực trong đầu tư xây dựng công trình, một số công trình giao thông đã đang áp dụng công nghệ BIM cho thấy hiệu quả rõ rệt như: Dự án cầu Rào 2 và cầu Hoàng Văn Thụ tại TP Hải Phòng, cầu Cửa Đại tại Quảng Ngãi, cầu Đầm Vạc tại Vĩnh Phúc Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ BIM chỉ mới dừng lại ở việc áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế Do đó cần có các nghiên cứu để làm rõ hơn về khái niệm, các hình thức BIM, các thành phần cơ bản tham gia quy trình BIM cũng như khả năng áp dụng trong dự án đầu tư xây dựng công trình cầu và đề xuất các giải pháp nhằm thúc đẩy quá trình áp dụng BIM rộng rãi và hiệu quả ở nước ta

1.1.2 Khái niệm về BIM

Mô hình thông tin công trình BIM (Building Information Modeling) là một bước tiến gần đến lối suy nghĩ tự nhiên của chúng ta Ký ức của chúng ta được xây dựng thông qua các hình ảnh mà tâm trí chúng ta chụp ở dạng 3D kết hợp với những thông tin về ngày tháng, màu sắc, cảm giác, mùi vị Nói tóm lại, suy nghĩ của chúng ta là một hình ảnh 3D có ngữ cảnh Những khái niệm ban đầu về BIM đã có từ 4 thập kỷ trước Năm 1975 Chuck Eastman

đã đưa ra định nghĩa đầu tiên về BIM, khái niệm nguyên gốc ban đầu là “Hệ thống mô tả công trình/Building description system”, Mô hình thông tin cơ sở hạ tầng/Civil Information Model,

Mô hình hóa thông tin công trình/Building Information Model Được chấp nhận nhiều nơi trên thế giới bởi các tổ chức khác nhau, khái niệm BIM được Uỷ ban Tiêu chuẩn BIM tại Mỹ (National BIM Standard) định nghĩa như sau: "Mô hình thông tin công trình là sự biểu diễn bằng số các thuộc tính vật lý và chức năng của công trình, chia sẻ nguồn tri thức các thông tin của công trình, tạo một cơ sở đáng tin cậy cho các quyết định trong suốt vòng đời từ ý tưởng ban đầu cho đến khi dỡ bỏ nó"

Tại Quyết định số 348/QĐ-BXD ngày 02/04/2021, khái niệm về BIM có thể hiểu là “việc

sử dụng các tiến bộ của công nghệ thông tin để số hoá các thông tin của công trình thể hiện thông qua mô hình không gian ba chiều (3D) nhằm hỗ trợ quá trình thiết kế, thi công, quản lý vận hành công trình” BIM cho phép xây dựng công trình ảo trước rồi mới đến công trình trên thực tế Bằng cách này, các đối tác tham gia dự án có thể xem xét và đánh giá hiệu quả của nó trước khi thực hiện Giải quyết được các vấn đề liên quan ngay ở giai đoạn ban đầu của dự án, đạt được kết quả tiết kiệm đáng kể về mặt thời gian, chi phí Với khái niệm này, công nghệ BIM

có thể được áp dụng cho từng phần hoặc áp dụng đến tất cả các khâu từ lập dự án, thiết kế cơ

sở, thiết kế kỹ thuật/thiết kế kỹ thuật thi công, thi công, quản lý bảo trì khai thác trọn vòng đời công trình cầu với tất cả các chủ thể tham gia như Chủ đầu tư, Tư vấn thiết kế, Nhà thầu, đơn

vị Quản lý bảo trì

1.1.3 Các hình thức của BIM

Thực chất về cơ bản BIM sẽ xoay quanh các mô hình 3D là chính, tuy nhiên với sự phát triển của khoa học và các phần mềm ứng dụng thì ngày nay đã có BIM 4D, BIM 5D, BIM 6D, BIM 7D…BIM 3D là kết cấu công trình mô hình không gian 3D cùng với các thuộc tính chi tiết BIM 4D là kết hợp thêm bộ môn quản lý về thời gian hay tiến độ thi công công trình BIM 5D là sự khai thác thông tin từ BIM 3D, 4D để lập dự toán, thanh quyết toán cho công trình BIM 6D xây dựng từ thông tin trên mô hình kết hợp thêm bộ môn kiểm soát các yếu tố về hao phí vận hành công trình, tương tự như vậy BIM 7D thêm thông tin về vật liệu được sử dụng cho công trình phục vụ việc quản lý, khai thác trong vòng đời dự án

Các hình thức của BIM đối với công trình cầu bao gồm xây dựng mô hình 3D ban đầu, tiếp tục cập nhật mô hình 3D với đầy đủ thông số kích thước hình học, cốt thép từ mô hình 3D xuất các bản vẽ 2D hoặc tập tin IFC (Industry Foundation Classes) phục vụ công tác chế tạo, thi công lắp đặt Tiếp tục cập nhật vào mô hình 3D tiến độ thi công, dự toán và chi phí duy

tu bảo dưỡng khai thác ta có BIM 4D, BIM 5D, BIM 6D Các thông tin về loại vật liệu, chỉ tiêu

cơ lý được cập nhật thông tin trong suốt quá trình thực hiện dự án ta có mô hình BIM 7D Mô hình công trình được cập nhật dần theo quá trình hình thành cùng đầy đủ các thông tin sẽ thuận lợi cho việc quản lý từ khi hình thành dự án đến hết vòng đời khai thác công trình cầu

1.1.4 Quy trình làm việc BIM (Workflow)

Giai đoạn đầu tiến hành thiết kế sơ phác hay phác thảo ý tưởng sau khi tiếp nhận dữ liệu địa hình, địa chất, thủy văn và yêu cầu thiết kế Sau khi thống nhất phương án kiến trúc, kết cấu tiến hành mô hình chi tiết các bộ phận kết cấu theo phương án và giai đoạn thiết kế

Chia sẻ thiết kế với các bên liên quan trong dự án, phát hiện và xử lý va chạm địa hình,

va chạm với các công trình hiện hữu, va chạm giữa các cấu kiện, va chạm cốt thép Thống kê khối lượng, mô phỏng trình tự xây dựng, quản lý mô hình BIM ngoài công trường Kết thúc giai đoạn thi công tiến hành bàn giao công trình, chuyển giao dự án cho đơn vị quản lý sử dụng

Hình 1.2- Quy trình làm việc của BIM trong thiết kế xây dựng cầu

1.1.5 Phần mềm BIM

Hiện nay có rất nhiều phần mềm giải pháp dành cho BIM, tuy nhiên có 10 phần mềm BIM được sử dụng phổ biến hiện nay dựa theo các tính năng riêng của nó, cụ thể:

(1) Autodesk Revit

Là phần mềm phổ biến tại Việt Nam hiện nay

Được Autodesk phát triển đồng bộ với hệ sinh thái

khác (Navisworks, AutoCAD, BIM 360,…) Nó sẽ

hoạt động tốt cùng với các thành viên của một nhóm

dự án Hình ảnh 3D tương tác cao, tăng hiệu quả

truyền đạt ý tưởng và ý định thiết kế được đưa đến

các nhóm và các thành viên dự án Tính năng khá đầy đủ cho kiến trúc sư, kỹ sư kết cấu, kỹ sư MEP, hạ tầng và cảnh quan Hỗ trợ mở rộng tốt, thư viện add-in đi kèm rất nhiều

Không có gì là hoàn hảo cả, và Revit cũng vậy Người dùng Revit khá khó khăn với vấn

đề kích thước tập tin và khả năng mở rộng: xử lý file lớn, link file chưa tối ưu Và việc thống

kê khối lượng, phần vẽ 3D cốt thép, xử lý liên kết thép chưa tốt

(2) Navisworks

Navisworks cho phép các chuyên gia kiến

trúc, kỹ sư xây dựng tổng hợp các mô hình và dữ

liệu từ nhiều nguồn khác nhau (AutoCAD, Revit,

Allplan, Tekla…) Từ đó mang lại một cái nhìn tổng

thể của dự án, nâng cao chất lượng hồ sơ dự án

Giúp chủ đầu tư, nhà thầu đưa ra các bước tính toán

tiếp theo như thời gian và chi phí thi công

Tích hợp BIM Glue 360: đơn giản hóa việc chia sẻ dữ liệu và quy trình công việc trên môi trường điện toán đám mây

Phát hiện xung đột: Tạo môi trường nhận biết tốt hơn các xung đột Giảm thiểu các va chạm tiềm ẩn trong mô hình Giảm thiểu khả năng trễ tiến độ và sai sót trong thi công

Tập hợp nhiều định dạng: Kết hợp nhiều nguồn dữ liệu thiết kế từ các phần mềm khác nhau thành một mô hình duy nhất Thông qua các công cụ xuất bản, quản lý dữ liệu và tổng hợp mô hình

(3) Autodesk BIM 360

BIM 360 Glue là một điện toán đám mây dựa trên

BIM quản lý Sản phẩm hợp tác kết nối toàn bộ nhóm dự

án xây dựng Việc sắp xếp công việc trong dự án BIM từ

trước khi xây dựng thông qua thi công xây dựng

Làm nhiệm vụ bố trí xây dựng hiệu quả hơn Với

các tính năng bố trí và các ứng dụng BIM 360 Layout iPad

Theo thời gian mô hình định vị cho việc tiến hành bố trí QA/QC, và xây dựng trên công trường Kết nối BIM cho toàn đội

(4) SketchUp

Mô đun miễn phí: có công cụ cung cấp miễn

phí trong trình duyệt web

Sẵn có cho mọi người: nó cung cấp cho nhiều

người dùng, từ đơn vị giáo dục đến kiến trúc sư và

nhà thiết kế trò chơi, và truy cập vào các công cụ 3D

Kho lưu trữ mô hình 3D lớn: có thể chọn từ một loạt các mô hình 3D miễn phí

(5) Autodesk Infrawork

Autodesk Infraworks là một phần mềm dùng

trong thiết kế quy hoạch công trình hạ tầng (cầu, đường,

hầm, hệ thống thoát nước ngầm) Là nền tảng hỗ

trợ BIM, Infraworks có những công cụ mạnh mẽ cho

thiết kế, mọi thay đổi thiết kế sẽ ngay lập tức được thể

hiện trực quan trong mô hình Người dùng cũng có thể

lập trình thêm các scripts (sử dụng JavaScript) để tối ưu hóa công việc của mình

Nó có các tính năng chính: Tạo mô hình miễn phí từ các nguồn dữ liệu mở nhờ công cụ Model Builder, Thiết kế đường, Thiết kế cầu, hầm; Thiết kế hệ thống thoát nước ngầm; Làm việc với dữ liệu Pointcloud (Pointcloud to Mesh); Hỗ trợ làm việc nhóm

(6) Autodesk Civil 3D

Civil 3D là phần mềm hỗ trợ các công cụ nhằm xây dựng mô hình 3D, phục vụ riêng cho thiết kế hạ tầng, bao gồm: san nền, giao thông, cấp thoát nước,… Phần mềm mang lại khả năng thiết kế nhanh chóng, tính toán khối lượng chính xác và có thể xuất hồ sơ bản vẽ đến giai đoạn thiết kế kỹ thuật Tính năng nổi bật của phần như sau:

- Tiết kiệm thời gian: Rõ ràng với sự tích hợp của nhiều công cụ, tự động cập nhật và thường xuyên phát hiện/báo lỗi thì người

dùng sẽ tối ưu quỹ thời gian của mình, hạn

chế xử lý các công việc phát sinh

- Nâng cao chất lượng, giảm chi phí dự

án: điều này có được là nhờ trong quá

thiết kế, bạn có thể quan sát tổng quan dự

án của mình một cách chi tiết

- Chuyển đổi dữ liệu dễ dàng: giúp quá trình triển khai dự án nhanh chóng, liên kết thuận tiện Ngoài ra, Autocad Civil 3D hỗ trợ chia sẻ, trao đổi dữ liệu giữa các nhóm thiết kế với công cụ Data Shortcuts, giúp cập nhật và đồng bộ giữa các bộ phận

(7) Allplan Bimplus

ALLPLAN là một trong những phần mềm

mạnh mẽ nhất cho BIM, triển khai chi tiết cốt thép

3D Là một Phần mềm CAD và cung cấp cả giải pháp

BIM cho xây dựng Nó cũng có các tính năng tuyệt

vời để tạo bản vẽ thép với hình dạng hình học phức

tạp Phần mềm đặc biệt xuất sắc trong bản vẽ kỹ thuật

dân dụng và kết cấu hạ tầng Hiện nay Allplan chưa có chức năng thiết kế M&E tích hợp Điều này có thể được giải quyết bằng cách mua thêm Add-on được gọi là AX3000

Bimplus là nền tảng openBIM tối ưu kết hợp mọi lĩnh vực để mang đến hiệu quả trong một dự án Dữ liệu, thông tin, tài liệu và nhiệm vụ của mô hình BIM được tập trung quản lý trong suốt quy trình xây dựng cho đến khi hoàn chỉnh Allplan Bimplus giúp bạn:

- Truy cập thời gian thực vào các đối tượng và thông tin với bất kỳ thiết bị nào

- Ứng dụng chuyên biệt cho ngành xây dựng

Sẵn sàng cho thiết bị di động: có sẵn trên các

thiết bị máy tính bảng Windows 7 và 8

Thích hợp cho sinh viên và các cơ sở giáo dục

sử dụng để giới thiệu về sự phối hợp thiết kế dựa trên

1.2 Các phần mềm phân tích kết cấu cầu phổ biến

1.2.1 Phần mềm của hãng CSI (Computer and Structures Inc), Mỹ

- CSiBridge: là phần mềm phân tích và

thiết kế cầu khá hay và thuận tiện, với một số

ưu điểm nổi bật như: Giao diện đồ họa mạnh,

dễ khai thác sử dụng, xuất kết quả chi tiết, hỗ

trợ nhiều mô hình cầu mẫu theo nhiều dạng

công nghệ, khả năng phân tích phi tuyến hình

học, xét các hiệu ứng thay đổi theo thời gian (từ biến, co ngót ), tối ưu hóa mặt cắt, và đặc biệt

là các tính năng thiết kế tối ưu khá mạnh Tuy nhiên, giá thành phần mềm có thể cao hơn so với một số phần mềm khác Có thể không linh hoạt như SAP2000 trong việc xử lý các loại kết cấu khác ngoài cầu

- SAP2000: là một chương trình sử dụng để mô

hình, phân tích, thiết kế và tối ưu hóa thiết kế kết cấu

từ dân dụng đến công nghiệp Rất nhiều các chức năng

phân tích và thiết kế đã được tích hợp trên một giao

diện người dùng khiến cho chương trình trở nên mạnh

mẽ Giao diện trực quan cho phép tạo mô hình kết cấu một cách nhanh chóng nhất Người dùng

có thể tận dụng sức mạnh của SAP2000 cho tất cả các nhiệm vụ thiết kế và phân tích, xử lý các vấn đề nhỏ hàng ngày hay các mô hình công trình phức tạp đòi hỏi các phân tích tiên tiến hiện đại Tuy nhiên, SAP2000 không chuyên sâu cho cầu như CSIBridge

- ETABS: là phần mềm mô

hình, phân tích và thiết kế được tạo ra

để chuyên thiết kế nhà cao tầng, Etabs

thực hiện đưa vào các tính năng điển

hình cho bài toán hệ các công trình

dân dụng trong xây dựng, tăng tốc

nhập liệu nhà cao tầng bằng khái niệm

tầng tương tự (similar) mà không phần mềm nào khác có được Etabs có thể mô hình các dạng kết cấu nhà cao tầng: hệ kết cấu dầm, sàn, cột, vách toàn khối; hệ kết cấu dầm, cột, sàn lắp ghép, lõi toàn khối Phần mềm hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn thiết kế trên toàn cầu như Mỹ, Châu

Âu, Anh, Nhật, nhưng không hỗ trợ các tiêu chuẩn tải trọng, tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam Chương trình này có hỗ trợ một số mô hình công trình cầu nhưng không thích hợp cho

mô hình phân tích các kết cấu công trình cầu

1.2.2 Phần mềm của hãng Bentley, Mỹ

- RM Bridge: Đây là phần mềm phân

tích kết cấu cầu thông dụng ở Mỹ và nhiều

nước trên thế giới bởi khả năng phân tích,

tính toán kết cấu của nó rất lớn, trên 50.000

phần tử và 50.000 nút Chương trình sử dụng

phương pháp phân tích biến dạng đàn hồi hay

phương pháp phân tích theo biến dạng lớn

Không có hạn chế về việc mô tả hình học, các điều kiện liên kết hay áp dụng các tải trọng Tự động áp dụng các quy luật về vật liệu theo các tiêu chuẩn khác nhau, có thể phân tích từng phần nhỏ trong kết cấu tổng thể Kết quả chương trình có thể xem bằng file text hoặc file đồ họa, có thể xuất sang Excel hoặc AutoCad Tuy nhiên, giao diện của chương trình không trực quan bằng các phần mềm khác, có thể khó học và sử dụng cho người mới bắt đầu

1.2.3 Phần mềm của hãng MIDAS IT, Hàn Quốc

- MIDAS CIVIL: Đây là phần mềm

chuyên sâu cho thiết kế và phân tích cầu, với

nhiều công cụ mô phỏng và tính toán tải trọng

di động Hỗ trợ tốt cho việc phân tích và thiết

kế theo tiêu chuẩn quốc tế Có khả năng xử lý

các kết cấu lớn và phức tạp Cộng đồng người

dùng ở nước ta rộng lớn với nhiều Forum chia

sẻ trên mạng internet nên rất dễ tiếp cận và học tập Phần mềm này có giao diện trực quan dễ hiểu, trình tự các bước tổ chức thiết kế, phân tích một dự án mới dễ hiểu, hỗ trợ người dùng cập nhật thông tin mô hình dễ dàng Tuy nhiên, giá phần mềm khá cao và bảo mật nghiêm ngặt

1.2.4 Phần mềm của hãng Sofistik AG, Đức

- SOFiSTik Bridge: là một phân mềm

thiết kế kết cấu mạnh mẽ sử dụng phương pháp

phần tử hữu hạn và là một trong những phần

mềm phân tích sử dụng trong mô hình thông tin

công trình (BIM) Phần mềm này được sử dụng

cho các dự án xây dựng lớn như cầu, đường cao

tốc, nhà chọc trời, sân bay, v.v Phần mềm SOFiSTiK có thể tích hợp với các phần mềm khác như AutoCAD, Revit, Grasshopper, Có thể nói Sofistik được tách ra từ phần mềm RM Bridge nên nó thừa hưởng được khả năng mạnh mẽ trong phân tích kết cấu cầu Tuy nhiên, phần mềm này chưa phổ biến ở nước ta, khá khó trong việc học tập đối với người mới, hơn nữa giá thành phần mềm khá đắt

bản Academic (chỉ dành riêng cho học tập và nghiên cứu) để học tập Một số sản phẩm phần mềm cơ bản phục vụ cho việc thiết kế kết cấu trong Midas như sau:

- Midas Civil (General Civil structure design system): Chương trình phân tích và thiết

kế kết cấu được tối ưu riêng cho những kết cấu dân dụng, đặc biệt là trong thiết kế cầu

- Midas Gen (General Building structure design system): Chương trình phục vụ cho

việc thiết kế kết cấu, đặc biệt là kết cấu nhà

- Midas Bds (Building structure design system): Chương trình phân tích và thiết kế kết

cấu kiến trúc

- Midas Sds (Slab&Basemat Design System): Chương trình dành cho việc phân tích

và thiết kế bản & nền

- Midas Set-Building (Structural Engineer’s Tools): Tập hợp những chương trình riêng

lẻ để xúc tiến thiết kế các đơn vị kết cấu

- Midas FEmodeler (Finite Element MESH generator): Chương trình tự động phát

sinh ra lưới phần tử hữu hạn

- Midas ADS (Shear wall type Apartment Design System): Chương trình phân tích và thiết kế cho kết cấu tường chắn, công trình ngầm

Midas Civil là một sản phẩm phần mềm phân tích cầu chuyên dụng Chương trình hỗ trợ cho việc phân tích các bài toán phân tích cầu như: Cầu dầm, giàn, cầu treo dây văng, dây võng, cầu bê tông dự ứng lực khẩu độ lớn thi công theo các biện pháp thi công hiện đại Midas Civil được phát triển dựa trên ngôn ngữ lập trình Visual C, Fortran, Python, hướng đối tượng mạnh trên nền Windows Chương trình nổi bật về tốc độ mô hình hóa và tính toán, dễ dàng sử dụng bởi nhờ giao diện thân thiện với người dùng Kết quả phân tích của Midas Civil được kiểm chứng với lý thuyết và cập nhật phát triển thường xuyên nên rất đáng tin cậy trong phân tích đánh giá các kết cấu cầu lớn hiện nay

1.3.2 Các đặc điểm nổi bật của Midas Civil

- Khả năng mô hình hóa: Chương trình hỗ trợ nhiều mô hình kết cấu, đặc biệt là kết cấu

cầu, cung cấp nhiều loại mặt cắt khác nhau Khả năng mô tả được vật liệu đẳng hướng, trực hướng, dị hướng, hay vật liệu phi tuyến Về tải trọng chương trình hỗ trợ rất đầy đủ và đa dạng

về thể loại như: tĩnh tải với các loại lực, nhiệt độ, gối lún, dự ứng lực hoạt tải với nhiều loại

xe tiêu chuẩn kỹ thuật, xe do người dùng định nghĩa tải trọng động với các phương pháp tính toán tiên tiến Chương trình có nhiều công cụ trực quan hỗ trợ việc mô hình hóa một cách trực tiếp Ngoài ra, người sử dụng có thể mô hình kết cấu hoặc mặt cắt thông qua AutoCad

- Giao diện và tốc độ tính toán: Chương trình hoạt động trong môi trường Windows, giao

diện thân thiện, khả năng tính toán mạnh Tốc độ tính toán của chương trình phụ thuộc vào khối lượng tính toán nhưng so với một số phần mềm tính toán kết cấu khác như Sap2000 thì tốc độ tính toán nhanh hơn Kết quả tính toán của chương trình là đầy đủ và tin cậy

- Khả năng nhập và xuất dữ liệu: Dữ liệu đầu vào có thể được nhập trực tiếp hoặc import

từ các file của các chương trình khác, kết quả tính có thể xuất ra màn hình đồ họa, văn bản hay máy in, hơn nữa có thể xuất kết quả dạng tập tin cho các chương trình thiết kế sau tính toán

- Khả năng phân tích cho bài toán cầu: Đây là một tính năng mạnh của chương trình

Midas/Civil cung cấp nhiều phương pháp phân tích kết cấu cầu hiện đại, đặc biệt là phân tích phi tuyến và phân tích các giai đoạn thi công Kết quả của quá trình phân tích là đáng tin cậy, phù hợp với các giai đoạn từ tính toán thiết kế đến thi công và quá trình khai thác sử dụng

- Tính phổ biến của chương trình: Do nhiều ưu điểm trên đặc biệt là độ tin cậy của kết

quả tính và tính tương thích của chương trình cho nên chương trình được sử dụng trong nhiều

dự án lớn Hiện có hơn 4000 dự án sử dụng MIDAS/Civil, độ tin cậy và hiệu quả nó đem lại đã được công nhận trên thế giới

1.3.3 Cài đặt chương trình, hướng dẫn sử dụng:

- Để cài đặt và sử dụng chương trình Midas Civil phiên bản Academic, người dùng cần tạo một tài khoản Midas User bằng cách điền các thông tin yêu cầu vào đường link sau: https://account.midasuser.com/user_en/join.asp

- Tiến hành tải và cài đặt phần mềm Midas Civil phiên bản Academic theo đường link sau: https://patch.midasit.com/00_mods/en/01_program/Civil/01_Installer/Civil_US_2023_10_20_CD_R1_Academic.zip

- Tiến hành các bước cài đặt phần mềm theo hướng dẫn cụ thể trong đường link sau:

(3) Chỉ dẫn kỹ thuật:

https://www.dropbox.com/s/a0qejti72d8v83l/Technical%20Specification%20of%20midas%20Civi l.pdf?dl=1

(4) Các file ví dụ:

Liên kết : https://www.dropbox.com/sh/tlbfdfovmphxo7x/AABxfAVb7SKPw3uqPRLoBfTga?dl=0

1.4 Một số công trình cầu điển hình đã thiết kế, tính toán bằng Midas Civil

Theo các thống kê chưa đầy đủ của MIDAS, cho đến nay đã có hơn 4000 công trình được thiết kế, tính toán bằng các phần mềm của MIDAS IT Trong số này, có rất nhiều công trình nổi tiếng thế giới Tháp cao nhất thế giới đang được thiết kế hiện nay ở Dubai được phân tích, thiết

kế với MIDAS/Gen Một số công trình ở nước ta cũng đã được thiết kế với họ phần mềm này, trong đó phải kể đến tòa nhà International Business Center (IBC) ở TP Hồ Chí Minh Thiết kế của công trình này đã đoạt giải thưởng vàng Trong lĩnh vực thiết kế cầu, MIDAS/Civil đã được

áp dụng hết sức rộng rãi trên thế giới Một số công trình cầu điển hình trong số này là:

1.4.1 Cầu SuTong ở Trung Quốc

Cầu SuTong (Hình 1-3) là cầu dây văng lớn thứ hai thế giới với nhịp chính dài 1.088m, bắc qua sông Dương Tử, Trung Quốc

Hình 1.3 – Cầu Sutong ở Trung Quốc

Cầu SooTong đã được mô hình hóa và phân tích trên MIDAS/Civil với 1.253 nút cùng 1.532 phần tử, trong đó có 272 phần tử cáp và 1.260 phần tử thanh dầm tổng quát Việc điều chỉnh nội lực được thực hiện theo phương pháp Unknown Load Factor

1.4.2 Cầu StoneCutters ở Hongkong

Stonecutters là một cầu dây văng nổi tiếng ở Hồng Kông cũng như trên toàn thế giới với chiều dài phần cầu chính là 1.596 m có sơ đồ nhịp (289 + 1018 + 289)m

Hình 1.4 – Cầu Stonecutters ở HongKong 1.4.3 Cầu Incheon 2 ở Hàn Quốc

Cầu Incheon 2 là cầu mới được xây dựng nối thành phố Songdo ở đất liền với sân bay quốc tế Incheon ở đảo Youngjong, Hàn Quốc Cầu có tổng chiều dài 12,3 km, trong đó, phần cầu dây văng có nhịp chính 800 m và tổng chiều dài 1.480 m (80+260+800+260+80) Với chiều dài nhịp này, cầu dây văng Incheon 2 trở thành cầu dây văng lớn nhất thứ 7 trên thế giới hiện nay (Hình 1.5)

Hình 1.5 – Cầu Incheon 2 ở Hàn Quốc

MIDAS/Civil đã được áp dụng để tính toán nhiều hạng mục trong cầu dây văng Incheon

2, trong đó có phần tính toán khống chế thi công theo các phương pháp mô hình hóa thuận (forward modeling) và mô hình hóa ngược (backward modeling) cũng như điều chỉnh nội lực cáp theo phương pháp Unknown Load Factor

Ngoài ra MIDAS/Civil cũng đã được áp dụng để phân tích rất nhiều cầu lớn khác trên thế giới như West Coast, Youngjong, Victory, Yangtze 3, v.v

Câu hỏi ôn tập chương 1

- Câu 1: Bạn hiểu như thế nào về công nghệ BIM, hãy so sánh với quy trình quản lý thiết kế công trình giao thông truyền thống mà bạn biết?

- Cầu 2: Hãy phân biệt sự giống và khác nhau giữa phần mềm đồ họa và phần mềm phân tích tính toán kết cấu?

- Câu 3: Phần mềm Midas Civil có những tính năng cơ bản nảo?

- Câu 4: Các đặc điểm nổi bật của phần mềm Midas Civil là gì?

CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH NĂNG CƠ BẢN CỦA PHẦN MỀM

MIDAS/CIVIL

Mục tiêu: Giúp người học có cái nhìn tổng quan về các tính năng của phần mềm Midas Civil

để đưa ra lựa chọn trong ứng dụng thực tế

Chuẩn đầu ra: 1.3, 2.2

2.1 Tổng quan về sự hoạt động của phần mềm:

Về mặt cấu trúc, chương trình phân tích kết cấu Midas Civil gồm ba bộ phận chính, thực hiện các công việc khác nhau là tiền xử lý, xử lý và hậu xử lý

2.1.1 Tiền xử lý (Pre-processing)

Nhiệm vụ chính của bộ phận tiền xử là xây dựng mô hình toán học và mô hình số của kết cấu phù hợp với phương pháp giải sẽ được sử dụng trong phần xử lý Bộ phận tiền xử lý của chương trình gắn liền với một giao diện đồ họa Thông qua giao diện này, người dùng dễ dàng xây dựng được mô hình, phản ánh chính xác đặc trưng làm việc của kết cấu bao gồm:

✓ Định nghĩa miền hình học của bài toán

✓ Định nghĩa khối lượng

✓ Tổ chức các giai đoạn thi công, v.v

✓ Đặt các chế độ phân tích mong muốn, v.v

Chương trình có lưu kết quả làm việc của bộ phận tiền xử lý thành các file dữ liệu nên người dùng có thể tự tạo được các file dữ liệu đó thông qua các bộ phận tiền xử lý riêng của mình

Giai đoạn tiền xử lý là hết sức quan trọng trong toàn bộ quá trình mô hình hóa và phân tích kết cấu Chất lượng công tác mô hình hóa kết cấu trong giai đoạn này có thể nói là quyết định toàn bộ chất lượng của kết quả phân tích

2.1.2 Xử lý (Processing)

Đây là bộ phận lõi của chương trình phân tích Midas Civil, được xây dựng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn Thông thường, bộ phận xử lý hoạt động độc lập và giao tiếp với các bộ phận khác qua các file dữ liệu làm đầu vào và đầu ra Tốc độ và độ chính xác của bộ phận xử lý quyết định chất lượng của hệ thống chương trình phân tích kết cấu

Về mặt tính toán, phần mềm phần tử hữu hạn sẽ sắp xếp hệ phương trình đại số thu được thành dạng ma trận và giải để tìm các ẩn số của bài toán Sau đó, các giá trị tìm được này sẽ được sử dụng để xác định các đại lượng cần thiết khác như các phản lực, ứng suất và biến dạng của phần tử hoặc dòng nhiệt

Một mô hình phần tử hữu hạn ít khi được biểu diễn lại bằng một hệ phương trình có đầy

đủ các hệ số và ẩn số do điều này sẽ làm tăng đáng kể không gian lưu trữ dữ liệu và thời gian tính toán Rất nhiều kỹ thuật xử lý cho những vấn đề dạng này đã được phát triển Đối với các bài toán tĩnh tuyến tính, phương pháp giải đa mặt trận (multi-frontal method) dựa trên phép khử Gauxơ (Gauss) thường được sử dụng

2.1.3 Hậu xử lý (Post-processing)

Nhiệm vụ chính của bộ phận này là trình bày kết quả tính toán dưới các dạng thích hợp nhất theo yêu cầu của người dùng Chương trình có khả năng trình bày kết quả dưới dạng đồ họa và dạng bảng dữ liệu Ngoài ra, để các dữ liệu này có thể sử dụng được cho các mục đích khác, chúng cần có thể lưu lại được dưới dạng các file có cấu trúc hoặc cơ sở dữ liệu Các tính năng in ấn kết quả cũng là yêu cầu không thể thiếu đối với bộ phận hậu xử lý

Vai trò của bộ phận hậu xử lý là rất quan trọng vì nó cho phép trực quan hóa kết các quả tính toán và qua đó đánh giá được độ chính xác của các kết quả này

Phụ thuộc vào khả năng của chương trình cũng như yêu cầu phân tích, dữ liệu được xử lý

ở bộ phận hậu xử lý có thể là:

✓ Biểu diễn, sắp xếp các kết quả nội lực và ứng suất

✓ Biểu diễn hình dạng chuyển vị của kết cấu

✓ Kiểm tra sự cân bằng

✓ Tính toán các hệ số an toàn

✓ Mô tả ứng xử theo mô hình động

✓ Biểu diễn các dạng dao động cùng tần số và chu kỳ dao động, v.v

✓ In ấn, xây dựng báo cáo, v.v

Thông qua quá trình hậu xử lý, các số liệu kết quả có thể được thao tác và xem xét theo nhiều cách khác nhau nhằm mục đích quan trọng nhất là đánh giá sự đúng đắn của chúng theo quan điểm kỹ thuật và trong các điều kiện nhất định thực hiện các điều chỉnh cần thiết

2.2 Các tính năng chính của phần mềm Midas Civil

MIDAS/Civil là một hệ thống tích hợp, được phát triển nhằm mục đích hỗ trợ phân tích kết cấu cầu cũng như các kết cấu phổ thông khác MIDAS/Civil có các tính năng chính cơ bản như sau:

2.2.1 Các tính năng phân tích cơ bản

MIDAS/Civil là một công cụ hỗ trợ phân tích, thiết kế kết cấu cầu, có các tính năng cơ bản như:

- Khả năng tính toán: MIDAS/Civil tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn,

theo đó, kết cấu được mô hình hóa thành một tập hợp các phần tử và các nút liên kết với nhau Khả năng tính toán của phần mềm là không hạn chế về số lượng phần tử và nút Nhờ tính năng này, MIDAS/Civil cho phép mô hình hóa và phân tích được những kết cấu lớn và phức tạp với

độ chính xác cao Trong thực tế, sự hạn chế khả năng tính toán là do bộ nhớ vật lý của máy tính quy định

- Dạng phần tử: Để mô hình hóa kết cấu với MIDAS/Civil, người dùng có thể sử dụng

hầu hết các dạng phần tử từ phổ thông đến đặc biệt như: thanh dầm tổng quát (chịu kéo, nén, uốn, xoắn theo 3 phương trong không gian), thanh chịu kéo, nén (phần tử dàn), thanh chỉ chịu kéo (cáp), thanh chỉ chịu nén, các phần tử tấm, vỏ, khối, v.v Đặc biệt, MIDAS/Civil còn hỗ trợ các dạng phần tử treo (hook) và phần tử chạm (gap) là những phần tử chỉ bắt đầu làm việc sau khi kết cấu đã có những chuyển vị hay biến dạng nhất định nào đó, ví dụ như gối chắn gió trong các cầu treo, gối chống trượt, v.v Mặt cắt của các phần tử có thể được lấy theo các tiêu chuẩn khác nhau như ASTM (Mỹ), CSA (Canada), DIN (Đức), EN (Anh), v.v hoặc do người dùng tự định nghĩa Ngoài ra, MIDAS/Civil còn cung cấp một công cụ giúp thiết kế các dạng mặt cắt bất kỳ và tính toán các đặc trưng hình học của chúng

- Vật liệu: MIDAS/Civil có một ngân hàng dữ liệu rất phong phú các loại vật liệu theo

các tiêu chuẩn khác nhau như ASTM, CSA, DIN, EN Các vật liệu do người dùng tự định nghĩa cũng được hỗ trợ không hạn chế

- Liên kết và điều kiện biên: Tương ứng với các loại liên kết được áp dụng trong kỹ thuật,

MIDAS/Civil cho phép kết cấu có thể được mô hình hóa với các liên kết và điều kiện biên khác nhau như liên kết cứng, đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, liên kết chỉ chịu nén hay chịu kéo, v.v

- Mô hình hóa và phân tích các giai đoạn thi công: Khi phân tích quá trình thi công,

MIDAS/Civil xét đến sự thay đổi tính năng vật liệu theo thời gian như sự phát triển cường độ

và mô-đun đàn hồi của bê-tông, co ngót, từ biến, sự thay đổi vị trí và hình dạng kết cấu, v.v

Sự thay đổi tính năng vật liệu cũng như co ngót, từ biến có thể được lấy theo các tiêu chuẩn như CEB-FIP, ACI, v.v hoặc do người dùng tự định nghĩa

- Tính toán thủy nhiệt: Đây là bài toán hay gặp khi thi công các khối bê tông lớn Do sự

thủy hóa của bê tông, nhiệt độ bên trong khối tăng lên gây ứng suất cưỡng bức cho các khu vực khác Khi phân tích thủy nhiệt, MIDAS/Civil xét đến yếu tố thời gian làm thay đổi cường độ vật liệu, sự truyền nhiệt do thủy hóa của bê tông cùng các yếu tố khác, như diện tích bề mặt tiếp xúc, sự đối lưu nhiệt, v.v

- Phân tích kết cấu có xét đến tính phi tuyến hình học (biến dạng lớn): Đây là tính năng

cần thiết khi tính toán các kết cấu dây, như cầu treo dây võng Để tính toán phi tuyến hình học, MIDAS/Civil hỗ trợ các phương pháp “lặp Newton-Raphson”, “chiều dài cung (Arc-length)”, v.v là các phương pháp có hiệu quả nhất hiện nay cho dạng bài toán này

- Phân tích động lực học: Với bài toán động lực học, MIDAS/Civil thực hiện các bài

toán phân tích trị riêng, phân tích kết cấu theo các phương pháp phổ phản ứng, lịch sử thời gian tuyến tính hoặc phi tuyến

- Mô hình hóa cáp DƯL: Khác với các phần mềm khác, MIDAS/Civil cho phép các cáp

DƯL trong kết cấu BTCT DƯL được nhập theo đúng vị trí thiết kế thông qua các thông số tọa

độ 3 chiều Các thông số khác của cáp DƯL như độ tụt neo, hệ số ma sát, co ngắn đàn hồi, v.v cũng được xét đến trong quá trình tính toán Các mất mát DƯL được MIDAS/Civil tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế do người dùng lựa chọn

- Phân tích Pushover: Đây là dạng phân tích phi tuyến tĩnh kết cấu dưới tác dụng của tải

trọng động đất nhằm xác định khả năng của kết cấu khi chịu động đất

- Phân tích tải trọng di động: MIDAS/Civil cho phép phân tích tải trọng di động theo

nhiều tiêu chuẩn khác nhau như AASHTO Standard, AASHTO LRFD, BS, v.v Ngoài các tải trọng tiêu chuẩn, MIDAS/Civil còn cho phép người dùng tự định nghĩa đoàn xe theo các thông

số của riêng mình Bên cạnh các kết quả là đường bao nội lực, chuyển vị, v.v MIDAS/Civil còn cung cấp các đường ảnh hưởng, mặt ảnh hưởng cùng vị trí bất lợi của đoàn xe Ngoài ra, MIDAS/Civil còn cho phép chuyển hoạt tải ở một vị trí bất kỳ thành tĩnh tải để người dùng có thể tổ hợp với các trường hợp tải khác

2.2.2 Các tính năng mô hình hóa và phân tích đặc biệt

- Wizard hỗ trợ mô hình hóa kết cấu: Với phương châm dành thời gian của người kỹ sư

cho các công tác sáng tạo kỹ thuật hơn là cho việc mô hình hóa và tính toán kết cấu trên máy

tính, MIDAS/Civil đã cung cấp một loạt các Wizard (công cụ hỗ trợ) cho các dạng cầu phổ biến

từ đơn giản đến phức tạp Với các Wizard, người dùng chỉ cần cung cấp một số tối thiểu các thông số kết cấu, phần công việc còn lại trong việc xây dựng mô hình tính sẽ được chương trình thực hiện Phiên bản hiện thời của MIDAS/Civil 2023 cung cấp các Wizard cho cầu bản, cầu khung, cống, cầu bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) thi công theo các phương pháp khác nhau như đúc hẫng, đúc đẩy, đúc trên đà giáo, đúc trên đà giáo di động, cầu dây văng, cầu dây võng, cầu cong, cầu vòm, v.v

- Tính toán kết cấu cầu trong giai đoạn thi công: MIDAS/Civil hỗ trợ một cách khá trọn

vẹn việc mô hình hóa và phân tích các kết cấu cầu BT DƯL thi công theo các phương pháp phổ biến hiện nay như đúc hẫng, đúc đẩy, đúc trên đà giáo di động, v.v Như trên đã nêu, ứng với mỗi dạng cầu đều có một Wizard thích hợp Trên Wizard, người dùng có thể nhập các thông tin

về chiều dài các đốt dầm, thời gian thi công từng đốt, vật liệu bê tông (BT), các hàm từ biến, cốt thép dự ứng lực (DƯL), cốt thép thường, v.v MIDAS/Civil sẽ xây dựng mô hình, tính toán mất mát DƯL và độ vồng thi công cũng như diễn biến ứng suất cho từng giai đoạn thi công

- Tính toán khống chế thi công cầu dây văng: Một trong các vấn đề phức tạp khi thi

công cầu dây văng là việc điều chỉnh nội lực dây văng để đạt được nội lực và chuyển vị hợp lý của dầm chính Với tính năng “Unknown Load Factor”, dựa trên cơ sở các phương pháp tính toán tối ưu, MIDAS/Civil sẽ cung cấp nội lực cần điều chỉnh trong từng dây văng ở các giai đoạn thi công theo các điều kiện khống chế do người dùng cung cấp, như chuyển vị, nội lực, v.v

Ngoài ra, trong quá trình thi công, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và các thiết bị thi công khác, các bộ phận kết cấu bị biến dạng Để lắp được đúng vị trí, dây cáp văng phải được kéo dãn đến chiều dài thích hợp MIDAS/Civil có thể tự động tính toán lực kéo cần thiết trong dây văng để có được chiều dài cần thiết đó thông qua tính năng “lack-of-fit forces” Quá trình thi công cầu dây văng được MIDAS/Civil mô hình hóa và phân tích theo hai phương pháp: “mô hình hóa thuận (forward modeling)” và “mô hình hóa ngược (backward modeling)” Mô hình hóa thuận là việc mô hình hóa các giai đoạn thi công theo trình tự tương

tự như quá trình thi công Phương pháp này có ưu điểm là có thể xem xét được sự thay đổi tuổi vật liệu, co ngót và từ biến trong bê tông nhưng có nhược điểm là không đảm bảo được trạng thái cuối cùng là trạng thái mong muốn Mô hình hóa ngược là sự mô hình hóa các giai đoạn thi công ngược lại với quá trình thực tế, các bước thi công sau sẽ có mặt trước trên mô hình và giai đoạn hoàn thành cầu chính là giai đoạn xuất phát của mô hình Do xuất phát từ trạng thái hoàn thành cầu nên kết quả tính theo phương pháp này có thể đảm bảo được, kết quả của quá trình thi công chính là trạng thái thiết kế mong muốn Nhưng do “đếm lùi” thời gian nên rất khó

xem xét được sự thay đổi tính năng vật liệu trong quá trình thi công Đối với các cầu dây văng lớn có dầm chính bằng BCTC, các kỹ sư phải áp dụng đồng thời cả hai phương pháp để có được kết quả chính xác

- Mô hình hóa và phân tích cầu treo dây võng: Cầu treo dây võng là kết cấu biến dạng

lớn, quan hệ giữa nội lực và biến dạng trong kết cấu là quan hệ phi tuyến Khi thiết kế cầu treo dây võng, hai bài toán phức tạp cần giải quyết là: (1) xác định nội lực và hình dạng các bộ phận kết cấu, đặc biệt là hệ thống cáp chủ, với các thông số cho trước là cao độ mặt xe chạy, cao độ tháp, v.v và (2) tính toán khống chế các giai đoạn thi công để có được trạng thái hoàn thành cầu mong muốn Với MIDAS/Civil, cả hai vấn đề này đều được hỗ trợ hoàn toàn nhờ một số tính năng được phát triển riêng cho việc phân tích cầu dây võng Thông qua Wizard riêng cho cầu dây võng, người dùng cung cấp các thông số về vật liệu, hình học và tĩnh tải của kết cấu Chương trình Wizard này sẽ tính toán tọa độ và nội lực trong các bộ phận kết cấu theo các điều kiện cân bằng và biến dạng lớn

Quá trình thi công của cầu treo cầu dây võng luôn được MIDAS/Civil mô hình hóa theo phương pháp “mô hình hóa ngược” do trạng thái hoàn thành cầu thiết kế luôn là trạng thái khống chế Ngoài ra, dầm chính của cầu treo cầu dây võng thường được làm bằng kim loại nên yếu tố tuổi vật liệu không được đặt ra Khi mô hình hóa và phân tích ngược, nội lực ở giai đoạn hoàn thành cầu do tĩnh tải gây ra được MIDAS/Civil sử dụng làm độ cứng hình học tính đổi để tính toán các giai đoạn thi công trước đó Khi phân tích kết cấu trong giai đoạn khai thác, MIDAS/Civil sử dụng sơ đồ đàn hồi tuyến tính (biến dạng nhỏ) nhằm giảm bớt khối lượng tính toán, với quan niệm, nội lực và biến dạng do tải trọng khai thác gây ra nhỏ hơn đáng kể so với các thành phần tương ứng được gây ra bởi tĩnh tải

2.2.3 Tính năng thiết kế kết cấu

Các phiên bản hiện thời của MIDAS/Civil chỉ mới có khả năng thiết kế cấu kiện theo một

số dạng mặt cắt nhất định đã được định nghĩa trong cơ sở dữ liệu của MIDAS/Civil Đối với kết cấu BTCT, MIDAS/Civil có khả năng tính toán, bố trí cốt thép cũng như tính duyệt các mặt cắt có dạng hình chữ nhật, hình tròn, v.v Nhìn chung, thiết kế cấu kiện vẫn chưa phải là một tính năng mạnh của MIDAS/Civil

2.2.4 Giao diện vào trao đổi dữ liệu

MIDAS/Civil là một trong những phần mềm tính toán kết cấu có giao diện đồ họa tốt nhất hiện nay Nhìn chung, giao diện đồ họa của MIDAS/Civil là một hệ CAD hoàn chỉnh Bên cạnh khả năng nhập và hiển thị kết cấu theo các góc nhìn và hệ tọa độ khác nhau, MIDAS/Civil còn cho phép lựa chọn và hiển thị các bộ phận kết cấu theo các điều kiện khác nhau, như vật

liệu, loại phần tử, v.v

Các kết quả tính toán cũng được thể hiện

rất trực quan thông qua màu sắc, biểu đồ, hình

dáng Các thông tin về kết cấu, tải trọng và kết

quả tính toán đều có thể được thể hiện và sửa đổi

dưới dạng đồ họa hoặc các bảng Dữ liệu ở các

bảng và biểu đồ của MIDAS/Civil có thể dễ dàng

chuyển đổi sang Microsoft Excel hoặc các dạng

dữ liệu văn bản Số liệu đầu vào của MIDAS/Civil cũng có thể được cung cấp dưới dạng các file văn bản MCT hoặc DXF

2.2.5 Phương pháp và quy định nhập số liệu

2.2.5.1 Phương pháp nhập số liệu

Toàn bộ dữ liệu có thể được nhập vào thông qua các hộp hội thoại, cửa sổ dạng bảng, lệnh MCT và cửa sổ mô hình trong MIDAS/Civil Qua giao diện dạng hộp thoại, dữ liệu có thể được nhập vào từ cả chuột lẫn bàn phím Bàn phím được sử dụng chủ yếu cho các kiểu cửa sổ bảng

và dạng lệnh MCT, chuột được sử dụng chủ yếu trong cửa sổ mô hình

Trong hộp hội thoại, các nút sau đây được sử dụng để chấp nhận hoặc hủy bỏ dữ liệu trong mô hình

- Ok: Chấp nhận toàn bộ dữ liệu trong mô hình và tại cùng một thời gian, kết thúc các

tính toán và đóng hộp hội thoại

- Apply: Chấp nhận toàn bộ dữ liệu hiện tại trong mô hình và chấp nhận một cách liên

tục bất kỳ dữ liệu thêm nào và sự hiệu chỉnh được duy trì với hộp hội thoại luôn kích hoạt

- Cancel: Hủy bỏ dữ liệu hiện tại và đóng hộp thoại

- Close: Đóng hộp thoại

Khi chuyển đổi các phần tử dữ liệu trong một hộp thoại, sử dụng phím Tab để di chuyển

từ trường dữ liệu này sang trường dữ liệu khác hoặc chỉ định trực tiếp dữ liệu bằng cách đưa chuột qua trường dữ liệu mong muốn Nếu phím Shift+Tab được sử dụng, chuỗi nhập liệu sẽ được thực hiện

2.2.5.2 Các lệnh nhập số liệu

Để thuận tiện cho người dùng, MIDAS/Civil hỗ trợ các kiểu nhập dữ liệu sau:

✓ Nhập liên tục trong một trường dữ liệu, các dữ liệu kiểu số được nhập vào một cách liên tục trong một trường dữ liệu Các dữ liệu này được phân biệt với nhau bằng một dấu “,” (phẩy) hoặc một dấu “ ” (dấu cách hay ký tự trắng) Ví dụ “333,

là việc gõ những dữ liệu này trực tiếp từ bàn phím

✓ Ở những nơi mà chiều dài bằng nhau được lặp lại, việc nhập dữ liệu có thể được đơn giản hóa bằng cách gõ “số lần lặp @ chiều dài” thay vì lặp đi lặp lại cùng một

số Ví dụ: 20, 25, 2.3, 2.3, 2.3, 2.3, 2.3, 88 tương đương với 20, 25, 5@2.3, 88

✓ Bàn phím có thể được dùng để nhập các dữ liệu được chọn một cách trực tiếp Việc đánh số hiệu nút hoặc số hiệu phần tử liên quan có thể là một cấp số cộng

Khi đó, dữ liệu có thể được đơn giản bằng cách viết “số hiệu đầu tiên to (đến) hoặc t số hiệu cuối cùng” hoặc số hiệu đầu tiên to (đến) hoặc t số hiệu cuối cùng

by bước tăng” Ví dụ: “21, 22, … , 64, 65, 66” tương đương với “21 to 66” hay

“21 t 56”; 5, 10, 15, 20, 25 tương đương với “5 to 25 by 4” hay “5 t 25 by 4”

✓ Số và các biểu thức toán học có thể được dùng trong dạng tổ hợp Các ký hiệu toán học và ngoặc đơn được áp dụng như trong các tính toán kỹ thuật Ví dụ:

π×202 tương đương với PI * 20^2; 35 + 3.(sin300 + 2√(cos2300 + sin2300) ) tương đương với “35 + 3 * (sin(30)+2*sqrt(cos(30^2) + sin(30)^2)

2.3 Các hệ tọa độ trong phần mềm

Để mô hình hóa kết cấu, MIDAS/Civil sử dụng các hệ tọa độ sau:

2.3.1 Hệ tọa độ tổng thể (Global Coordinate System – GCS)

Hệ tọa độ chung hay hệ tọa độ tổng (GCS) sử dụng các các chữ in hoa “X-Y-Z” để gọi tên các trục như quy ước trong hệ tọa độ Đề-Các và các chiều được xác định theo quy tắc bàn tay phải GCS được sử dụng cho dữ liệu nút, phần lớn dữ liệu đầu vào cũng như các kết quả tính toán có liên quan đến nút như phản lực gối, chuyển vị nút, v.v (Hình 5-13)

GCS xác định các vị trí hình học của kết cấu bằng cách tham chiếu đến gốc tọa độ tại vị trí X=0, Y=0 và Z=0 Hệ tọa độ này cũng chính là hệ tọa độ phục vụ cho việc phân tích kết cấu Chiều của trục Z trong MIDAS/Civil được mặc định là chiều đứng của màn hình Quy ước này thuận tiện để nhập vào chiều đứng của kết cấu có phương song song với trục Z trong GCS

2.3.2 Hệ tọa độ phần tử (Element Coordinate System – ECS)

Hệ tọa độ phần tử ECS sử dụng chữ nhỏ “x-y-z” làm tên các trục như quy ước trong hệ tọa độ Đề-Các và chiều cũng được xác định theo quy tắc bàn tay phải Phần lớn các dữ liệu đầu vào có liên quan đến phần tử và kết quả tính toán như nội lực và ứng suất của chúng đều được thể hiện trong hệ tọa độ phần tử

Một hệ tọa độ địa phương khác dùng cho các phần tử cáp cũng được xem xét gọi là hệ tọa độ địa phương của cáp TCS (Tendon Coordinate System) Hệ tọa độ này được ứng dụng trong mô hình hóa cáp dự ứng lực trong các cấu kiện dầm

2.3.4 Hệ tọa độ nút (Node local Coordinate System – NCS)

Hệ tọa độ nút (NCS) được sử dụng để định nghĩa dữ liệu đầu vào kết hợp với các điều kiện biên, ví dụ như biên cố định, biên đàn hồi và biên chuyển vị (lún) Một điều đáng chú ý là

hệ tọa độ này không được dùng kết hợp với GCS Ngoài ra NCS được sử dụng để đưa ra các phản lực trong 1 hệ tọa độ bất kỳ Hệ tọa độ nút NCS sử dụng chữ nhỏ “x-y-z” làm tên các trục như quy ước trong hệ tọa độ Đề-Các và chiều cũng được xác định theo quy tắc bàn tay phải

2.3.5 Hệ tọa độ người dùng (User Coordinate System – UCS)

Hầu hết các kết cấu trong thực tế

được tổ hợp từ các bộ phận nằm trong các

mặt phẳng khác nhau, ví dụ, các dầm dọc

của cầu nằm trong các mặt phẳng song

song với nhau trong khi đó, hệ thống dầm

ngang lại nằm trong các mặt phẳng vuông

góc với các mặt phẳng đó

Để có thể nhập dữ liệu được đơn giản

và chính xác, MIDAS/Civil cho phép

người dùng định nghĩa hệ tọa độ của mình

– hệ tọa độ người dùng (UCS – User

Coordinate System) Hệ tọa độ người dùng

là hệ tọa độ hai chiều, được xác định từ hệ

tọa độ tổng theo các cách khác nhau như dựa trên các mặt phẳng XY, XZ, YZ, theo tọa độ của

ba điểm, theo ba góc, v.v

Để định nghĩa hệ tọa độ người dùng, gọi menu Structure/UCS/(chọn cách định nghĩa mong muốn) sau đó nhập các giá trị mong muốn như được thể hiện trên ví dụ ở Hình trên, trong đó:

✓ Origin: Gốc tọa độ UCS so với tọa độ tổng thể GCS

✓ Angle: Góc xoay quanh trục vuông góc với mặt phẳng chọn để thiết lập tọa độ UCS

✓ Các thông số tương tự khi chọn nhập theo phương pháp khác

Câu hỏi ôn tập chương 2

- Câu 1: Quá trình xử lý của Midas Civil diễn ra như thế nào?

- Câu 2: Các tính năng chính của phần mềm Midas Civil là gì?

- Câu 3: Midas Civil có các tính năng mô hình hóa và phân tích đặc biệt nào?

- Câu 4: Các hệ tọa độ trong Midas Civil là gì? Nêu phạm vi áp dụng của các hệ tọa độ này?

CHƯƠNG 3 - ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MIDAS CIVIL TRONG PHÂN

TÍCH KẾT CẤU CẦU

3.1 Khởi động Midas Civil

Khi khởi động Midas Civil 2023, cửa sổ chính của phần mềm xuất hiện như hình 3.1 Hệ thống thực đơn (Menu) chính của phần mềm được bố trí theo một dãy nằm ngang trên cùng bắt đầu với thực đơn View và kết thức là thực đơn Tools Hệ thống thực đơn này là toàn bộ chức năng để mô phỏng, phân tích và tính toán các bài toán kết cấu từ đơn giản đến phức tạp, nó đã được nâng cấp so với các phiên bản trước đó thông qua trình thả xuống các chức năng (Ribbon) tương tự như các phần mềm ứng dụng khác Để làm tăng tính tiện lợi cho người dùng, Midas Civil cũng hỗ trợ hệ thống các thanh công cụ tiện ích cho phép người dùng thêm hoặc ẩn theo nhu cầu Ngoài ra một thực đơn cây (Tree Menu) nằm bên trái màn hình gồm toàn bộ thủ tục

mô hình hóa giúp người dùng tổ chức bài toán một cách có hệ thống Hơn nữa, Midas cũng hỗ trợ thực đơn ngữ cảnh (Context view) bằng cách kích chuột phải ngay trên màn hình để có được các chức năng phù hợp lên quan trong quá trình mô phỏng Các thông tin chính trên của sổ chương trình cơ bản như sau:

Hình 3.1 – Giao diện chính của phần mềm Midas Civil 2023

- Hệ thống menu chính trong Midas Civil như sau:

+ View: Biểu diễn trực quan và các hàm hỗ trợ, các chức năng lựa chọn, kích hoạt

và bỏ kích hoạt

+ Structure: Nhập dữ liệu mô hình và tự động phát sinh các dạng kết cấu, … + Node/Element: Tạo, chỉnh sửa, định nghĩa các điểm nút, phần tử của mô hình + Properties: Nhập dữ liệu về tính chất vật liệu, đặc trưng hình học cho các phần

tử, các tính chất phi tuyến khác của vật liệu mô hình

+ Boundary: Định nghĩa và gán các điều kiện biện cho mô hình như: gối, gối di

động, liên kết, gối đàn hồi, các hiệu ứng, …

+ Load: Định nghĩa và gán các loại tải trọng, tổ hợp tải trọng, … cho mô hình phân

tích

+ Analysis: Nhập vào tất cả các dữ liệu điều khiển cần thiết cho quá trình phần tích

và các chức năng thực thi phân tích

+ Results: Gán các tổ hợp tải trọng, đưa ra kết quả phần tích (phản lực, chuyển vị,

các thành phần lực, ứng suất, dạng dao động, dạng mất ổn định, …), kiểm tra và các chức năng phân tích kết quả

+ PSC: Nhập các thông số và tiêu chuẩn cho phần tích kết cấu bê tông ứng suất

trước

+ Pushover: Chức năng cho phép tiến hành phân tích tĩnh phi tuyến xem xét đến sự

phân bố lại các tác động, đánh giá sức chịu tải của kết cấu cầu sau giới hạn đàn hồi

+ Design: Tự động thiết kế kết cấu thép, thép liên hợp bê tông, bê tông cốt thép,

kiểm tra theo các tiêu chuẩn AASHTO, AISC, SSAC79, EN,

+ Rating: Cho phép đánh giá khả năng mang tải của cầu bằng các phương pháp và

tiêu chuẩn khác nhau

+ Query: Các chức năng cho phép kiểm tra trạng thái của nút, phần tử và dữ liệu

liên quan

+ Tools: Các công cụ hỗ trợ quá trình mô phỏng và báo cáo kết quả

- Hệ thống menu cây: Gồm toàn bộ thủ tục mô hình hóa từ dữ liệu đầu vào cho phân tích, thiết kế và chuẩn bị tính toán được tổ chức có hệ thống, Tree menu gồm có các thành phần:

+ Tables: Quản lý tất cả các dữ liệu của kết cấu ở dạng bảng

+ Works: Cho phép người dùng nhìn thấy trạng thái của dữ liệu mô hình hiện thời

và có thể hiệu chỉnh chúng bằng các thủ tục đơn giản như kéo và thả

+ Group: Liệt kê tất cả các nhóm và cho phép thêm hay bớt, chỉnh sửa nhóm, gán

đối tượng cho nhóm

+ Report: Quản lý các dạng báo cáo kiểu bảng hoặc text cho dự án

- Menu ngữ cảnh (Context View):

Phần mềm hỗ trợ người dùng di chuyển chuột ít nhất trong quá trình mô phỏng bằng cách kích phải chuột tại đối tượng quan tâm để chương trình tự động lựa chọn hệ thống các thực đơn phù hợp với các chức năng liên quan hoặc các chức năng hay được dùng phản ánh tình huống đang làm việc của người mô phỏng

- Không gian mô phỏng (Model Window):

Sử dụng để trình bày mô hình, biểu diễn các kết quả phân tích và thiết kế thông qua giao diện đồ họa tương tác Không gian này có thể được biểu diễn bằng một số cửa sổ đồng thời trên màn hình Mỗi cửa sổ trình diễn một cách độc lập, những hệ thống tọa độ người dùng khác nhau có thể được gán cho các cửa sổ riêng rẽ cho một mô hình Vì mỗi cửa sổ chia sẻ cùng cơ

sở dữ liệu nên nội dung được biểu diễn trong một cửa sổ sẽ thay đổi theo các cửa sổ khác một cách đồng thời

Cửa sổ mô hình có thể biểu diễn các hình dạng mô hình phổ biến cũng như các hình dạng được phát sinh bằng cách tính năng luôn cập nhật như các đường khuất, tự loại bỏ các mặt khuất, đổ bóng, chiếu sáng, tô màu, …

- Giao diện dòng lệnh (Command Window):

Giao diện này nằm ở thanh ngang bên dưới không gian mô phỏng, nó hiển thị tất cả thông tin cần thiết cho mô hình hóa, các thông tin cảnh báo lỗi Cho phép gọi các chức năng qua giao diện dòng lệnh

- Thanh trạng thái (Status Bar):

Thanh này nằm ở dưới cùng của giao diện phần mềm, nó biểu diễn các vấn đề liên quan đến tất cả các loại hệ thống tọa độ, chuyển đổi hệ thống đơn vị, lựa chọn việc lọc, truy vấn nhanh, điều khiển bắt phần tử, … làm tăng hiệu quả làm việc

- Thanh công cụ:

Là các biểu tượng (Icon) giúp người dùng dễ dàng kích hoạt các chức năng hay được sử

dụng trong phần mềm Mỗi biểu tượng được nhóm lại với các mục đích tương tự nhau

3.2 Quản lý files dự án

Để quản lý các tệp dự án, Midas

Civil 2023 đã loại bỏ thực đơn File như

trong các phiên bản cũ mà thay bằng biểu

tượng chữ C màu trắng nền xanh ở góc

trên bên trái của màn hình chính, và các

icon tiện lợi phía bên phải Người dùng

hoạt động, các chức năng chữ mờ là chưa

hoạt động Các chức năng chính cơ bản như

sau:

- New Project: Khởi tạo một dự án mới

- Open Project: Mở một dự án đang làm hoặc đã hoàn thành

- Close Project: Đóng dự án hiện tại đang làm việc

- Project Information: Thông tin về dự án đang làm việc

- Save: Ghi lại file dự án đã khởi tạo

- Save As …: Ghi lại một bản sao chép của dự án mới hoặc dự án đã và đang làm

- Save Current Stage As …: Ghi lại một bản sao giai đoạn làm việc hiện tại

- Import: Nhập thông tin kết cấu từ các phần mềm khác như Autocad, Sap2000, …

- Export: Xuất kết cấu ra các định dạng khác như MCT, MXT, DXF, …

- Merge Data File …: Hợp nhất file dữ liệu

- Model Data Text Output …: In kết quả mô phỏng dạng file text cho hạng mục được chọn, ví dụ: thông tin dự án, các trường hợp tải trọng, dữ liệu nút, hay dữ liệu phần tử dầm,

- Print, Print Preview, Print Setup …: Lệnh in kết quả, xem trước khi in, cài đặt định dạng bản in

- Graphic Files: Ghi lại các dữ liệu về đồ họa theo định dạng file *.emf

Hình 3.2 – Thông tin trong menu File

- Print Meta Files …: In các dữ liệu về đồ họa của mô hình

- Exit: Thoát/Đóng dự án đang làm việc

3.3 Khởi tạo dự án mới

3.3.1 Mở cửa sổ mô hình

Từ menu thả xuống hoặc icon hình tờ giấy trắng gấp góc như trên hình 3.2, kích vào biểu tượng New Project để khởi tạo dự án mới, không gian để mô hình kết cấu chuyển sang màu xám với biểu tượng trục tọa độ X-Y màu cam nằm ngang trong không gian 3D và trục Z được ngầm hiểu là hướng thẳng đứng lên trên (xem hình 3.3)

Hình 3.3 – Màn hình chính khi khởi tạo một dự án mới 3.3.2 Lựa chọn đơn vị cho dự án

Người dùng nên thiết đặt một hệ đơn vị chính cho mô hình tính toán ngày từ đầu để kiểm soát các thông số đầu vào và kết quả đầu ra một cách thống nhất Tuy nhiên, Midas hỗ trợ người dùng thay đổi đơn vị các thông số đầu vào bất kỳ thời điểm nào trong quá trình mô phỏng bài toán và tự động chuyển đổi các thông số khác theo hệ đơn vị mới thiết lập Người dùng có thể dùng chức năng chức năng Tools/Unit System trong thanh menu chính hoặc trên thanh trạng thái ở dưới cùng màn hình Cửa sổ lựa chọn/đổi hệ đơn vị tính như trong hình 3.4

Hình 3 4 – Hệ đơn vị trong chương trình 3.3.3 Thiết lập môi trường làm việc

Người dùng nên định nghĩa môi trường làm việc trước khi bắt đầu một dự án mới Giao diện cài đặt môi trường làm việc được gọi thông qua chức năng Tools/Preferences trên Menu chính Các thông tin chính cần thiết lập trên cửa sổ chức năng như trên hình 3.5, cụ thể:

Hình 3.5 – Cửa sổ thiết lập môi trường làm việc

- General Environment Setting (Thiết đặt thông tin tổng quan): Tên công ty (Company), biểu tượng công ty (Logo BMP), đường dẫn ghi file tạm thời (Temp Dir.), …

- View (Quan sát): Đặt mặc định cho các cửa sổ và các kích thước của nó

- Data Tolerance (Dung sai số liệu): Gán các giới hạn của tổ hợp nút và giới hạn trên của các giá trị số để phân biệt với số không

- Property (Thuộc tính): Chọn cơ sở dữ liệu mặc định cho vật liệu và mặt cắt

- Load (Tải trọng): Thiết lập cơ sở dữ liệu đối với các loại tải trọng

- Results (kết quả): Thiết lập cách thể hiện kết quả

- Design (Thiết kế): Gán các tiêu chuẩn thiết kế thích hợp cho các kiểu thông số vật liệu khác nhau

- Output formats (Định dạng kết quả): Thiết lập định dạng hiển thị kết quả mô phỏng, kết quả phân tích, …

Kết thúc bước này người dùng nên lưu lại dự án mới khởi tạo bằng cách kích vào nút Save trên màn hình hoặc trong thực đơn thả xuống, sau đó đặt tên dự án với định dạng *.mcb vào đường dẫn đến thư mục tùy chọn của người dùng

3.4 Chức năng chính của các thực đơn trong Midas Civil

3.4.1 Thực đơn View (Quan sát)

Thực đơn này có tác dụng hỗ trợ người dùng lựa chọn các phương pháp biểu diễn trực quan mô hình mô phỏng, các hàm hỗ trợ các góc quan sát mô hình, các tiện ích hỗ trợ người dùng trong quá trình mô phỏng kết cấu Các chức năng chính của thực đơn này như biểu diễn trên hình 3.6, ý nghĩa của các chức năng cơ bản như sau:

Hình 3.6 – Thực đơn View

- Dynamic View: Quan sát linh động mô hình, gồm 08 chức năng sau:

+ Redraw: Làm tươi mới màn

hình trước những thay đổi

+ Initial View (Ctrl + F3): Hoàn

trả lại mô hình ở trạng thái ban

đầu

+ Previous View (Ctrl + B): Hoàn trả lại mô hình ở trang thái bước trước đó + Dynamic: Điều khiển quan sát động mô hình bằng chuột, gồm:

• Zoom: Phóng to hoặc thu nhỏ mô hình (cuộn bằng con lăn chuột)

• Pan: Di chuyển mô hình (dùng phím trái chuột)

• Rotate: Quay mô hình (dùng chuột điều khiển)

+ Zoom: Phóng to hoặc thu nhỏ mô hình nhanh, gồm:

• Fit (Ctrl + 0): Điều chỉnh góc nhìn vừa khít màn hình

• Window (Ctrl + Shift + W): Phóng to mô hình trong cửa sổ chọn

• In (Ctrl + “+”): Phóng to mô hình

• Out (Ctrl + “-“): Thu nhỏ mô hình

• Auto Fitting: Tự động fit

+ Pan: Di chuyển mô hình theo các hướng, gồm:

Left (trái), Right (phải), Up (lên), Down (xuống)

Phím tắt sử dụng phím Ctrl + các phím điều hướng

+ View point: Gồm các chức năng quan sát mô hình

theo các hướng (xem hình bên), ví dụ: góc chuẩn Iso,

từ trên (Top), từ dưới (Bottom), từ bên trái (Left), từ

bên phải (Right), từ phía trước (Front), từ phía sau

(Rear), theo góc định nghĩa (Angle), quay trái

(Rotate Left), quay phải (Rotate Right), quay lên

(Rotate Up), quay xuống (Rotate Down)

+ Named View: Quan sát mô hình theo tên góc hay hướng nhìn đã được định nghĩa

- Render View: Thể hiện kết cấu dưới dạng 3D, gồm:

+ Hidden: Ẩn các phần mô hình bị khuất để thể hiện kết cấu 3D

- Select: Chức năng lựa chọn đối tượng giúp người dùng

quản lý và kiểm soát các thông số mô hình một cách chính xác nhất có thể, gồm:

+ Select and Unselect: Bao gồm 8 cách chọn phần tử mô phỏng, cụ thể:

• Identity: Chọn theo tên nút, phẩn tử hoặc liên kết bằng cách đánh số tên đối

tượng cần chọn vào ô tương ứng là Nodes, Elements, hay Links (vd: 1to10 nghĩa là chọn các phần tử có tên từ 1 đến 10) Ngoài ra, trong mục Select Type cho phép lựa chọn phần tử theo đặc tính của nó như: loại mặt cắt, loại vật liệu, nhóm, … Hoặc lựa chọn theo loại phần tử Truss, Beam, Plane Stress,…

• Single: Cho phép lựa chọn

từng phần tử hay nút bằng cách sử dụng chuột kích trực tiếp vào phần tử hay nút trên màn hình mô phỏng, có thể chọn nhiều phần tử hoặc nút bằng cách kích chọn lần lượt các đối tượng đó Trong trường hợp chọn nhầm hoặc chọn sai thì chọn lại phần tử hoặc nút đỏ để bỏ chọn đối tượng đó Nếu muốn bỏ chọn tất cả có thể sử dụng phím ESC, hoặc thực đơn Unselect với lựa chọn None

• Window: Cho phép lựa chọn các đối tượng nằm trong hình chữ nhật được

tạo ra bằng cách bấm thả chuột từ góc trái sang phải Hoặc lựa chọn các đối tượng bị hình chữa nhật cắt qua bằng cách bấm thả chuột từ góc dưới bên phải lên góc trên bên trái

• Polygon: Lựa chọn theo hình đa giác do người dùng xác định bằng chuột

• Intersect Line: Lựa chọn theo đường giao cắt

• Plane: Lựa chọn

theo mặt phẳng, gồm: Lựa chọn theo mặt phẳng được xác định bằng tọa độ 3