HƯỚNG DẪN su dung midas

Chơng trình đặc biệt nhanh và rất dễ thực hành cho ngời học.Bằng cách sử dụng công phu trong việc thiết kế GUI Giao diện đồ hoạ ngời dùng và tự động thay đổi theo thời điểm và nhất là cô

B¸O C¸O KÕT QU¶

TÝNH TO¸N CÇU THñ THI£M B»NG

CH¦¥NG TR×NH TÝNH CÇU CHUY£N

DôNG Midas /CIVIL 6.30

Hµ néi 1/2005

Phần 2 Giới thiệu về Midas

I.Giới thiệu chung về Midas /civil.

I.1 Hệ thống MIDAS Family Programs

MIDAS Family Programs, đợc phát triển bởi nhóm phát triển

phần mềm của công ty công nghệ tin học MIDAS (Mỹ) Các tài liệu của MIDAS đợc bảo vệ bởi khoá và độc lập với tài liệu khác Logo chung của các báo cáo bằng MIDAS nh sau:

MIDAS Family Programs đa ra kết quả chính xác dựa theo lý

thuyết và phơng pháp số đã đợc công nhận, kết quả chơng trình đã đợc so sánh hàng ngàn ví dụ trong quá trình xây

dựng chơng trình này Từ khi phát triển vào năm 1989 MIDAS

Family Programs đã chính xác và có hiệu quả trong việc hỗ trợ

xây dựng hơn 4000 công trình trong và ngoài nớc

MIDAS Family Programs là bao gồm nhóm các thực thể (Mô

đun ) sau:

+ MIDAS/Civil : Hệ thống thiết kế kết cấu tối u nhất đợc ứng dụng trong lĩnh các cấu trúc xây dựng, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế các công trình Cầu

+MIDAS/Gen Hệ thống thiết kế kết cấu tối u nhất đợc ứng dụngtrong lĩnh các cấu trúc xây dựng, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế các công trình dân dụng nh nhà cao tầng…

+MIDAS/BDS (Building structure Design System)

Hệ thống thiết kế kết cấu tối u nhất đợc dành riêng cho việc kết hợp giữa việc thiết kế và xây dựng

+MIDAS/SDS : Phân tích kết cấu và hệ thống thiết kế tối u chobản mặt và vật liệu cơ bản

+MIDAS/Set-Building Structural Engineer's Tools

Tập hợp các chơng trình đơn lẻ để xây dựng và hỗ trợ thiết kế

+MIDAS/FEmodeler finite element MESH generator

Chơng trình tính và tự động phát sinh mắt lới của các phần tử hữu hạn

+MIDAS/ADS Shear wall type Apartment Design System

Chơng trình tính toán và thiết kế tờng chắn

I.2 Midas /Civil

+ Midas /Civil là chơng trình dùng riêng trong lĩnh vực xây

dựng công trình, Khi sử dụng MIDAS thì yêu cầu ngời dùng phải

có kiến thức cơ bản về Thiết kế, thi công các công trình

+ Midas /Civil đợc phát triển trên ngôn ngữ lập trình hớng

đối tợng VC++, trên môi trờng Windows 32 bit Chơng trình

đặc biệt nhanh và rất dễ thực hành cho ngời học.Bằng cách sử dụng công phu trong việc thiết kế GUI (Giao diện đồ hoạ ngời dùng) và tự động thay đổi theo thời điểm và nhất là công nghệ Drap and Drop (Kéo và thả ) để hiển thị đồ hoạ, kết cấu

có thể đợc tạo mô hình bằng OpenGL để Render, đồng thời cũng có thể tạo ra các dạng tài liệu khác nh hình ảnh hay text, Table…

Để dảm bảo độ chính xác trong quá trình xây dựng MIDAS

đã kiểm tra lại với hơn 4000 ví dụ kết cấu khác nhau và cho kết quả rất chính xác.Hình thức lý thuyết cơ bản cuối cùng là PP Phần tử hữu hạn và định rõ trong kết quả phân tích Các kết quả phân tích này cũng tơng tự nh kết quả các chơng trình khác với sai số chấp nhận đợc

II Yêu cầu, dạng dữ liệu của Midas /civil.

II.1 Yêu cầu cấu hình hệ thống

MIDAS/Civil Yêu cầu máy chạy tên môi trờng Windows 16 bitcấu hình tối thiểu để cài đặt MIDAS/Civil:

+ Pentium III hay tốt hơn

+ Card đồ hoạ chịu độ phân giải 1024x768 tối thiểu

16bit High Color

+ Có thể có Printer hay Plotter

II.2 Dạng dữ liệu vào ra chính:

a.Các files dữ liệu:

*.mcb: MIDAS /Civil Binary

Đây là dạng dữ liệu cơ bản của MIDAS dạng nhị phân, các bài toán đợc ghi ra với định dạng kiểu này.

*.mct: MIDAS /Civil Text

Đây là dạng dữ liệu cơ bản của MIDAS dạng text có thể dùng chơng trình Text Editor để chỉnh sửa Dạng này có thể xuất ra hay nhập vào từ chức năng Import và export

chuyển vị biến dạng, lực trên phần tử, ứng suất )

*.out: Đây là tệp dạng text, chứa tất cả các thông điệp trong quá trình phân tích

c.Các files đồ hoạ:

*.color: Đây là tệp dạng nhị phân, dữ liệu về bảng màu

*.emf : Đây là tệp dạng nhị phân đồ hoạ , kiểu Enhanced Meta File

*.bmp: Đây là tệp dạng nhị phân đò hoạ,kiểu Bitmap

*.mgf: Đây là tệp dạng nhị phân đồ hoạ , sử dụng bằng

Graphic Editor

d.Các files chuyển đổi

* dxf: Đây là tệp dạng text, định dạng của AutoCAD DXF sử dụng trên MIDAS

*.s90 : Đây là tệp dạng text, định dạng của Sap 90 sử dụng trên MIDAS

*.s2k: Đây là tệp dạng text, định dạng của Sap 2000 sử dụng trên MIDAS

*.std: Đây là tệp dạng text, định dạng của STAAD pro sử dụng trên MIDAS

*.gti: Đây là tệp dạng text, định dạng của GT STRUDL sử dụng trên MIDAS

e.Các dạng files khác:

*.bak: Đây là tệp dạng nhị phân, Back up dữ liệu của MIDAS

*.bom: Đây là tệp dạng nhị phân, kết quả của các bài toán tính trọng lợng bản thân của phần tử

*.sgs : Đây là tệp dạng nhị phân, kết quả của các bài toán phân tích đáp ứng động đất và hiệu ứng động đất(SeismicData Generator.)

*.spd: Đây là tệp dạng nhị phân, kết quả của các bài toán phân tích đáp ứng hiệu ứng phổ(Response Spectrum

III Các tiêu chuẩn áp dụng trong MIDAS /Civil:

MIDAS /Civil hỗ trợ các dạng mặt cắt, vật liệu, tải trọng từ

rất nhiều các tiêu chuẩn tuy nhiên ta có thể tự định nghĩa lấy

mà không dựa và các tiêu chuẩn này

III.1 Về vật liệu và mặt cắt:

a Với thép:

ASTM (American Society for Testing Materials)

Khoảng 40 kiểu trong Cơ sở dữ liệu (A36, A53, A242-40, etc.)

CSA (Canadian Standards Association)

Khoảng 48 kiểu trong Cơ sở dữ liệu (230G(H), 350G(H), etc.)

BS (British Standards)

Khoảng 23 kiểu trong Cơ sở dữ liệu (43A, 50A, etc.)

DIN (Deutsches Institut fỹr Normung e.V.)

Khoảng 11 kiểu trong Cơ sở dữ liệu (St 37-2, St 52-3, etc.)

EN (European Code)

Kho¶ng 12 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (S235, S275, etc.)

JIS (Japanese Industrial Standards)

Kho¶ng 13 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (SS400, SM490, etc.)

GB (Guojia Biao Zhun, China)

Kho¶ng 5 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (Grade3, 16Mn, etc.)

JGJ (Jian Zhn Gong ye Jian Zhn Biao Zhun, China)

Kho¶ng 5 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (Q235, Q295, etc.)

JTJ (Jiao Tongbu Jian She Bia Zhun, China)

Kho¶ng 2 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (A3, 16Mn)

KS (Korea Standard)

KS-Civil

b Víi bª t«ng

ASTM (American Society for Testing Materials)

Kho¶ng 7 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (Grade C2500,Grade C3000, etc.)

CSA (Canadian Standards Association)

Kho¶ng 6 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (C25, C30, etc.)

BS (British Standards)

Kho¶ng 10 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (C35, C40, etc.)

EN (European Code)

Kho¶ng 9 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (C30/37, etc.)

JIS (Japanese Industrial Standards)

Kho¶ng 16 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (FC27, FC30, etc.)

GB (Guojia Biao Zhun, China)

Kho¶ng 14 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (C15, C20, etc.)

GB-Civil (Guojia Biao Zhun, China)

Kho¶ng 7 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (15, 20, etc.)

KS (Korea Standard)

KS-Civil

c Víi thÐp DUL

ASTM (American Society for Testing Materials)

Kho¶ng 4 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (Grade 60, etc.)

CSA (Canadian Standards Association)

Kho¶ng 6 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (300R, etc.)

BS (British Standards)

Kho¶ng 2 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (SD460, etc.)

EN (European Code)

Kho¶ng 6 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (SD400, SD460, etc.)

JIS (Japanese Industrial Standards)

Kho¶ng 6 kiÓu trong C¬ së d÷ liÖu (SD345, etc.)

GB (Guojia Biao Zhun, China)

Khoảng of 4 kiểu trong Cơ sở dữ liệu (HPB235, etc.)

GB-Civil (Guojia Biao Zhun, China)

Khoảng 4 kiểu trong Cơ sở dữ liệu (Grade 1, etc.)

AASHTO-LRFD02, 06-00

AASHTO-LRFD96,ACI318-02,CSA-+ SRCSSRC79

IV Các Menu chính trong MIDAS /Civil:

+File : Xử lý tập tin, chuyển dữ liệu và in ấn.

+Edit Undo/Redo Dùng cho soạn thảo xây dựng mô hình

+View Xem mô hình, dịch chuyển toạ độ.

+Model Xây dựng lới, kiểu mô hình, tạo nút phần tử, mặt

cắt,điều kiện biên, trọng lợng vật liệu,định nghĩa nhóm, các

giai đoạn xây dựng, bố trí cốt thép…

+Load Vào các kiểu tải trọng…

+Analysis Vào kiểu cần phân tích

+Results Vào tổ hợp tải trọng và xem kết quả nội lực

+Design Tự động thiết kế và kiểm tra cốt thép, bê tông

+Mode Chuyển giữa chế độ chạy và xuất kết quả.

+Query Kiểm tra trạng thái của nút , phần tử…

+ Arch: kÕt cÊu cÇu vßm

+ Frame: khung ph¼ng

+ RC Frame/Box culvert: cÇu khung

+ Truss: CÇu dµn

+Plate: TÊm

+Shell: vá

+Suspension Bridge: CÇu treo d©y vâng

+Cable Stayed Bridge: CÇu d©y v¨ng

+ILM Bridge Model: Cầu dầm đúc đẩy

+ILM Bridge Stage: Các giai đoạn đúc đẩy

+FCM Bridge: Cầu đúc hẫng cân bằng

+MSS Bridge:Cầu đúc trên đà giáo di động.

+FSM Bridge: :Cầu đúc trên đà giáo cố định.

+ R C Slab Bridge: T KÕ B¶n mÆt cÇu

Phần 3 : phân tích cầu thủ thiêm bằng

Midas /civil 6.3

Bớc 1: Thiết lập các thông số ban đầu

Bớc 1.1: Tạo một dự án mới với Midas /civil

+ Khởi động Midas bằng kích đúp vào biểu tợng Midas trên Destop hay từ Start\Program files\Midas

+ Tạo một dự án: File\ New Project

+ Lu lại file này: File \ Save \ cho vào tên dự án

- Cách 2: chọn trực tiếp đơn vị của lực và chiều dài ở góc

dới bên phải của màn hình

xem hình số 2

Nhận xét: Với Midas, sau khi đã lựa chọn đơn vị, trong

lúc đang làm việc có thể thay đổi đơn vị tuỳ theo số liêu nhập cho các thông số, khi đó Midas sẽ tự động thay

đổi toàn bộ hệ thống đon vị mà ngời sủ dụng không phảitính đổi ra các đơn vị khác Điều này rất thuận tiện cho

1số ngòi cha quen dùng các hệ thống đơn vị của nhiều ớc.

n-Bớc 1.3: Thiết lập hệ thống toạ độ, lới toạ độ và chọn

kiểu kết cấu:

- Với kết cấu phẳng có thể dùng mặt phẳng 2D

- Bài này có thể dùng toạ độ không gian

+ Vào Model \Structure Type \ chọn 1 trong kiểu kết cấu 2D,3D trong bài toán này ta chọn kiểu X-Z plan

+Trong phần này có thể đặt gia tốc trọng trờng g=9,806 m/s2

+ Vào Model \ User Coordinate system \chọn một trong các

- Nhập từ File *.dfx của Autocad

- Xây dựng hệ lới toạ độ rồi vẽ

- Tạo các Node và Element từ bảng số liệu

- Tạo mô hình từ các Winzad có sẵn đó là FCM rồi chỉnh sửa

Model / Nodes / Create Nodes

Coordinate (x, y, z) ( 0, 0, 0 )

Ta tạo nút đầu tiên có toạ độ (0,0,0) sau đó căn c vào chiều dài từng đốt đúc và độ dốc dọc cầu mà tính ra toạ độ các nút tiếp theo

+Tạo các phần tử dầm hộp nhịp chính ,Tạo các phần tử dầm hộp nhịp biên

Có thể tạo phần tử bằng cách kéo dài phần tử từ các nút theo cách sau

Model / Elements / Extrude Elements

Translation>Unequal Distance ; Axis>x

Ta có thể tạo các phần tử 1 cách trực tiếp từ 2 nút đã dựng sẵn bàng cách sau:

Model / Elements /Create Elements

+ Tạo các phần tử trụ nhịp dẫn, tạo các phần tử trụ chính

Từ các nút trên trụ chính đã có ta hạ nút xuống dới tuỳ theo vị trí trụ chiều cao trụ mà ta có thể tạo đợc các nút và các phần tửtrụ

+ Sau khi xây dung song toàn bộ các nút và các phần tử của kết cấu ta tiến hành đặt lại thứ tự các điểm, các phần tử cho

dễ quản lý

Chọn tất cả các phần tử bằng Model\select\ Seclect All

+ Vào Menu Model\ Properties\ Material…

+ Chọn Add để thêm một loại vật liệu

trong bảng này (cho Vật liệu bê tông cấp 4500 )

cho vào tên vật liệu: Damhop-C4500

chọn Kiểu Type : Concrete

chọn tiêu chuẩn Standard : ASTM (RC)

lấy trong cơ sở dữ liệu là DB: Grade C4500

chọn OK để chấp nhận;

Tơng tự cho Bê tông của Trụ và cốt thép DUL ta có bảng tông kết nh sau:

Nếu nh muốn định nghĩa 1 loại vật liệu khác ta ding kiểu

Type User Define và nhập vào các thông số

Mô đun đàn hồi: Modulus of Elasticity (2.0e8)

Hệ số poát xông: Poisson’s Ratio : 0

Hệ số dãn nở nhiệt :Thermal Coefficient (1.0e-5)

Trọng lợng tập trung :Weight Density :0

3.2 định nghĩa từ biến và co ngót của dầm và trụ:

+ §Þnh nghÜa tõ biÕn vµ co ngãt cña vËt liÖu phô thuéc vµo thêigian

+Víi m¸c bª t«ng 4000 cña trô:

Model / Properties / Time Dependent Material(Creep &

Shrinkage)

Name (C4000) ; Code>CEB-FIP

Compressive strength of concrete at the age of 28 days (28000)Relative Humidity of ambient environment (40 ~ 99) (70)

Notational size of member (1)

Type of cement>Normal or rapid hardening cement (N, R)

Age of concrete at the beginning of shrinkage (3)

3.3 định nghĩa cờng độ chịu nén của dầm và trụ theo thời gian:

Đối với trụ C4000

Model / Properties / Time Dependent Material(Comp Strength)Name (C4000) ; Type>Code

Development of Strength>Code>CEB-FIP

Concrete Compressive Strength at 28 Days (S28) (28000)

Cement Type(a) (N, R : 0.25)

trong một vài trờng hợp nếu tìm thấy hàm của cờng độ theothời gian hay từ biến và co ngót theo thời gian thì chọn KiểuUser và nhập vào kết quả một vài ngày thì chơng trình sẽ nội

suy ra hàm đó

3.4 Gán đặc trng của vật liệu thay đổi theo thời gian:

Trong bớc này sẽ kết hợp cả thay đổi do co ngót và từ biến, cờng

độ vật liệu theo thời gian cho từng loại

+Đối với dầm hộp:

Model / Properties / Time Dependent Material Link

Time Dependent Material Type

Creep/Shrinkage>C4500

Comp Strength>C4500

Select Material for Assign>Materials

Chọn : 1: Grade C4500 và Selected Materials chọn Add/Modify+đối với trụ:

Time Dependent Material Type

Creep/Shrinkage>C4000

Comp Strength>C4000

Select Material for Assign>Materials>

Chọn 2: Grade C4000 Selected Materials chọn Add/Modify

Nhận xét: Đối với phần mềm Midas cho phép định nghĩa

các loại vật liệu có các đặc tính thay đổi theo thời gian nh: Co ngót, từ biến của BT, Sự phụ thuộc của cờng độ BT vào tuổi BT.v.v…Khi đó với những cây cầu thi công theo phơng pháp hẫng ta có thể kiểm soát chính xác độ vông,

độ võng của dầm trong từng giai đoạn thi công, từ đó xác

định đợc chính xác cao độ ván khuôn cần đặt trong giai

đoạn thi công

3.5 Gán chiều dài thay đổi theo thay đổi theo đặc

tính vật liệu thay đổi:

Bớc này đợc gán tự động nh sau

Model / Properties / Change Element Dependent Material

Property

Chọn tất cả các phần tử đã có trên kết cấu : Select all

Trong Option> chọn Add/Replace

Trong Element Dependent Material chọn

Notational Size of Member>tích vào ô Auto Calculate

Đầu tiên ta khai báo các mặt cắt chính của trụ và kết cấu nhịp tại đỉnh trụ và đoạn hợp long Sau đó ta dùng Tapered Section Group function Khi đó ta không cần phải khai báo mằt cắt của tất cả các phân đoạn mà chỉ càn hai mặt cát trên ta sẽ có đợc mặt cắt thay đổi.

Khai báo tổng cộng các mặt cắt sau đây:

+ Mặt cắt dầm trên đỉnh trụ T12 và T13

Chiều cao dầm tại gối là 5,5 m

Chọn Add và chọn SPC loại 1 Cell nh hình sau đây:

Name: Support;

Offset : Center-Top

+Mặt cắt của nhịp dẫn và đốt hợp long

Mặt cắt trên nhịp dẫn và đốt hợp long có cùng chiều cao là 2,2

m và dạng mặt cắt hình hộp ta khai báo mặt cắt dạng PC 1 CELL tơng tự nh với trên gối

+Mặt cắt của trụ nhịp dẫn nhánh N2

Đối với trụ của nhịp dẫn nhánh N2 thì là dạng trụ tròn có đờng kính là 1,8 m

ta khai báo nh sau:

Ta khai báo hai mặt cắt dạng chữ nhật tại trên đỉnh trụ dạng user và trên bệ dạng user sau đó tạo mặt cắt thay đổi dạng Taper với đầu I là và đầu J là

Chú ý rằng phần tử vẽ theo chiều nào thì I và J cần đặt theo chiều đó

+Mặt cắt thay đổi từ gối ra nhịp biên dạng Tapers:

Ta Import hai mặt cắt tại tại I là mặt cắt Support và tại J là

Span

chú ý chọn offset : Center-Top

+Mặt căt thay đổi từ nhịp vào gối dạng Tapers

Ta Import hai mặt cắt tại tại I là mặt cắt Span và tại J là

+Gán các đoạn có mặt cắt thay đổi.

Sauk hi gán các mặt cắt cho các phần tử trên phần có mặt cắt thay đổi ta phải nhóm lại để có đợc mặt cắt thay đổi

Vào Model\ Properties \Taperes Section Group…

Nhập vào Group name: T12_trai

Element: 18to29 50to61

Chọn Nút Add khi chấp nhận

Làm tơng tự cho T12 Phai,T13-trai ,T13-Phai

Sauk hi tiến hành gán toàn bộ các mặt căt ta sẽ có đợc mô hìnhcủa cầu Thủ thiêm nh sau:

Mô hình cầu Thủ Thiêm sau khi Render

Nhận xét :

+ Khi định nghĩa các mặt cắt, Midas có hình ảnh trực quan ngay bên cạnh nên ngời sử dụng có thể phát hiện ra sai sót ngay khi nhập các số liệu kích thớc mặt cắt

+ Đối với mỗi mặt cắt khi định nghĩa, cho phép chọn chế độ khi Render nh: Center-Top, Center-Bottom, Left-