HƯỚNG DẪN su dung midas

Bộ Môn Cầu Hầm BáO CáO KếT QUả TíNH TOáN CầU THủ THIÊM BằNG CHƯƠNG TRìNH TíNH CầU CHUYÊN DụNG Midas /CIVIL 6.30 Hà nội 1/2005 Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm PhÇn Giíi thiƯu vỊ Midas I.Giíi thiƯu chung vỊ Midas /civil I.1 HÖ thèng MIDAS Family Programs MIDAS Family Programs, đợc phát triển nhóm phát triển phần mềm cđa c«ng ty c«ng nghƯ tin häc MIDAS (Mü) Các tài liệu MIDAS đợc bảo vệ khoá độc lập với tài liệu khác Logo chung c¸c b¸o c¸o b»ng MIDAS nh sau: MIDAS Family Programs đa kết xác dựa theo lý thuyết phơng pháp số đợc công nhận, kết chơng trình đợc so sánh hàng ngàn ví dụ trình xây dựng chơng trình Từ phát triển vào năm 1989 MIDAS Family Programs xác có hiệu việc hỗ trợ xây dựng 4000 công trình nớc MIDAS Family Programs bao gồm nhóm thực thể (Mô ®un ) sau: + MIDAS/Civil : HÖ thèng thiÕt kÕ kết cấu tối u đợc ứng dụng lĩnh cấu trúc xây dựng, đặc biệt lĩnh vực thiết kế công trình Cầu +MIDAS/Gen Hệ thống thiết kế kết cấu tối u đợc ứng dụng lĩnh cấu trúc xây dựng, đặc biệt lĩnh vực thiết kế công trình dân dụng nh nhà cao tầng +MIDAS/BDS (Building structure Design System) Hệ thống thiết kế kết cấu tối u đợc dành riêng cho việc kết hợp việc thiết kế xây dựng +MIDAS/SDS : Phân tích kết cấu hệ thống thiết kế tối u cho mặt vật liệu +MIDAS/Set-Building Structural Engineer's Tools Tập hợp chơng trình đơn lẻ để xây dựng hỗ trợ thiết kế +MIDAS/FEmodeler finite element MESH generator Chơng trình tính tự động phát sinh mắt lới phần tử hữu hạn Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm +MIDAS/ADS Shear wall type Apartment Design System Chơng trình tính toán thiết kế tờng chắn I.2 Midas /Civil + Midas /Civil chơng trình dùng riêng lĩnh vực xây dựng công trình, Khi sử dụng MIDAS yêu cầu ngời dùng phải có kiến thức Thiết kế, thi công công trình + Midas /Civil đợc phát triển ngôn ngữ lập trình hớng đối tợng VC++, môi trờng Windows 32 bit Chơng trình đặc biệt nhanh dễ thực hành cho ngời học.Bằng cách sử dơng c«ng phu viƯc thiÕt kÕ GUI (Giao diƯn đồ hoạ ngời dùng) tự động thay đổi theo thời điểm công nghệ Drap and Drop (Kéo thả ) để hiển thị đồ hoạ, kết cấu đợc tạo mô hình OpenGL để Render, đồng thời tạo dạng tài liệu khác nh hình ảnh hay text, Table Để dảm bảo độ xác trình xây dựng MIDAS kiểm tra lại với 4000 ví dụ kết cấu khác cho kết xác.Hình thức lý thuyết cuối PP Phần tử hữu hạn định rõ kết phân tích Các kết phân tích tơng tự nh kết chơng trình khác với sai số chấp nhận đợc II Yêu cầu, dạng liệu Midas /civil II.1 Yêu cầu cấu hình hệ thống MIDAS/Civil Yêu cầu máy chạy tên môi trờng Windows 16 bit cấu hình tối thiểu để cài đặt MIDAS/Civil: + Pentium III hay tèt h¬n + 64MB RAM + 500 MB HDD trống (MIDAS/Civil yêu cầu tối thiểu GB khoảng trống đĩa cứng cho phân tích giai đoạn xây dựng hoạt tải) + Microsoft Windows 95 cao hơn, Hệ thống Windows NT + Card đồ hoạ chịu độ phân giải 1024x768 tối thiểu 16bit High Color + Có thể có Printer hay Plotter II.2 Dạng liệu vào chính: a.Các files liệu: *.mcb: MIDAS /Civil Binary Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm Đây dạng liệu MIDAS dạng nhị phân, toán đợc ghi với định dạng kiểu *.mct: MIDAS /Civil Text Đây dạng liệu MIDAS dạng text dùng chơng trình Text Editor để chỉnh sửa Dạng xuất hay nhập vào từ chức Import export b.Các files kết phân tích: *.ca1: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích tĩnh /động học kết cấu *.ca2: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích theo thời gian nhiệt trình Hidrat hoá *.ca3: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích hoạt tải , đờng ảnh hởng ,hỗ trợ thiết lập phần tử(SetElement) *.ca4: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích hình học phi tuyến *.ca5: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích lực đẩy *.ca6: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích giai doạn xây dựng *.anl: Đây tệp dạng text, chứa kết toán phân tích nh (phản lực gối, chuyển vị biến dạng, lực phần tử, ứng suất ) *.out: Đây tệp dạng text, chứa tất thông điệp trình phân tích c.Các files đồ hoạ: *.color: Đây tệp dạng nhị phân, liệu bảng màu *.emf : Đây tệp dạng nhị phân đồ hoạ , kiểu Enhanced Meta File *.bmp: Đây tệp dạng nhị phân đò hoạ,kiểu Bitmap *.mgf: Đây tệp dạng nhị phân đồ hoạ , sử dụng Graphic Editor d.Các files chuyển đổi * dxf: Đây tệp dạng text, định dạng AutoCAD DXF sử dụng MIDAS *.s90 : Đây tệp dạng text, định dạng Sap 90 sử dụng MIDAS Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm *.s2k: Đây tệp dạng text, định dạng Sap 2000 sử dụng MIDAS *.std: Đây tệp dạng text, định dạng STAAD pro sử dụng MIDAS *.gti: Đây tệp dạng text, định dạng GT STRUDL sử dụng MIDAS e.Các dạng files khác: *.bak: Đây tệp dạng nhị phân, Back up liệu MIDAS *.bom: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán tính trọng lợng thân phần tử *.sgs : Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích đáp ứng động đất hiệu ứng động đất(Seismic Data Generator.) *.spd: Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích đáp ứng hiệu ứng phổ(Response Spectrum Functions) *.thd: Đây tệp dạng text, biểu diễn hàm lực thay đổi theo thời gian *.bog: Đây tệp dạng nhị phân , chứa kết phần nhập vào hộp thoại (Batch Output Generation) III Các tiêu chuẩn áp dụng MIDAS /Civil: MIDAS /Civil hỗ trợ dạng mặt cắt, vật liệu, tải trọng từ nhiều tiêu chuẩn nhiên ta tự định nghĩa lấy mà không dựa tiêu chuẩn III.1 Về vật liệu mặt cắt: a Với thép: ASTM (American Society for Testing Materials) Khoảng 40 kiểu Cơ sở liƯu (A36, A53, A242-40, etc.) CSA (Canadian Standards Association) Kho¶ng 48 kiểu Cơ sở liệu (230G(H), 350G(H), etc.) BS (British Standards) Khoảng 23 kiểu Cơ sở liÖu (43A, 50A, etc.) DIN (Deutsches Institut für Normung e.V.) Khoảng 11 kiểu Cơ sở liệu (St 37-2, St 52-3, etc.) Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm EN (European Code) Khoảng 12 kiểu Cơ sở liệu (S235, S275, etc.) JIS (Japanese Industrial Standards) Khoảng 13 kiểu Cơ së d÷ liƯu (SS400, SM490, etc.) GB (Guojia Biao Zhun, China) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (Grade3, 16Mn, etc.) JGJ (Jian Zhn Gong ye Jian Zhn Biao Zhun, China) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (Q235, Q295, etc.) JTJ (Jiao Tongbu Jian She Bia Zhun, China) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (A3, 16Mn) KS (Korea Standard) KS-Civil b Với bê tông ASTM (American Society for Testing Materials) Khoảng kiểu Cơ së d÷ liƯu (Grade C2500,Grade C3000, etc.) CSA (Canadian Standards Association) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (C25, C30, etc.) BS (British Standards) Khoảng 10 kiểu Cơ sở liệu (C35, C40, etc.) EN (European Code) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (C30/37, etc.) JIS (Japanese Industrial Standards) Khoảng 16 kiểu Cơ sở liƯu (FC27, FC30, etc.) GB (Guojia Biao Zhun, China) Kho¶ng 14 kiểu Cơ sở liệu (C15, C20, etc.) GB-Civil (Guojia Biao Zhun, China) Khoảng kiểu Cơ së d÷ liƯu (15, 20, etc.) KS (Korea Standard) KS-Civil c Víi thÐp DUL ASTM (American Society for Testing Materials) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (Grade 60, etc.) CSA (Canadian Standards Association) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (300R, etc.) BS (British Standards) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (SD460, etc.) EN (European Code) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (SD400, SD460, etc.) JIS (Japanese Industrial Standards) Kho¶ng kiĨu Cơ sở liệu (SD345, etc.) GB (Guojia Biao Zhun, China) Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm Khoảng of kiểu Cơ sở liệu (HPB235, etc.) GB-Civil (Guojia Biao Zhun, China) Khoảng kiểu Cơ sở liệu (Grade 1, etc.) KS (Korea Standard) KS-Civil III.2 Về hoạt tải III.3 VÒ thiÕt kÕ + ThÐp AASHTO-LRFD02, AASHTO-LRFD96, AASHTOASD96,AISC-LRFD2K, AISC-LRFD93, AISC-ASD96 + Bê tông AASHTO-LRFD02, AASHTO-LRFD96,ACI318-02,CSA06-00 + SRC SSRC79 IV C¸c Menu chÝnh MIDAS /Civil: +File : Xư lý tập tin, chuyển liệu 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, giai đoạn xây dựng, bố trí cốt thép +Load Vào kiểu tải trọng +Analysis Vào kiểu cần phân tích +Results Vào tổ hợp tải trọng xem kết nội lực +Design Tự động thiết kế kiểm tra cốt thép, bê tông Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm +Mode Chuyển chế độ chạy xuất kết +Query Kiểm tra trạng thái nút , phần tử +Tools Gán hệ đơn vị, chơng trình phụ trợ +Window Điều khiển chuyển đổi cửa sổ +Help Trợ giúp IV Các kết cấu Cầuđợc hỗ trợ MIDAS /Civil Structure Wizard + Beam: Dầm + Column: cột Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm + Arch: kết cấu cầu vòm Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội Bộ Môn Cầu Hầm Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 10 Bộ Môn Cầu Hầm + Khai báo lớp xe Load\Moving Load Analysis Data\Class Vehicles + Khai b¸o trêng hơp hoạt tải: Load\Moving Load Analysis Data\ Moving Load cases Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 49 Bộ Môn Cầu Hầm Bớc 9: Bố trí cốt thép DƯL giai đoạn thi công 9.1 Định nghĩa nhóm cốt thép DƯL giai đoạn thi công: Ta dùng hai loại bó cáp để bố trí bên bªn díi, bªn trªn bè trÝ 22 tao 15,2 mm bó cốt thép, loại gồm có 19 tao 15,2 mm bên dới Cần định nghĩa hai nhóm cèt thÐp nµy: Load \Pretress load\Tendon Property: +Tendon Name: chän Top +Tendon Type: chän Internal(D¦L kÐo sau) +Material: chän Cốt DƯL có ID là3 +Total Tendon area: chọn loại 15,2 vµ 22 bã cã diƯn tÝch tỉng lµ 0.0026253mm2 Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 50 Bộ Môn Cầu Hầm Hoàn toàn tơng tự cho thớ dới 9.2 Đặt cốt thép DƯL giai đoạn thi công lên kết cấu: Load \Pretress load\Tendon Profile: Chọn Add để thêm bó cáp cho vào tên bó cáp, kiểu nhóm hay dới đồng thời chọn phần tử để đặt cốt thép Input: kiểu 3D; Cuver d¹ng Spline; Point of sym: Last Tendon Shape chọn Straight; Cho vào điểm bắt đầu bố trí: tốt nên lấy vị trí dàn bên Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 51 Bộ Môn Cầu Hầm Nhập toạ độ xyz tơng ứng với điểm chọn theo phơng đứng mặt Sauk hi nhập đầy đủ tiến hành chọn Fix tất trừ điểm đầu điểm cuối Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 52 Bộ Môn Cầu Hầm bảng bố trí cốt thép kÐo sau NhËn xÐt: + Khi bè trÝ cèt thÐp DƯL, Midas cho phép nhập theo toạ đọ với số lợng toạ độ không hanh chế, so ngời sử dụng mô hình hoá cách xác gần với thực tế cách tăng số toạ độ cña cèt thÐp + Sau bè trÝ xong cèt thép DƯL, xem bó cốt thép vừa bố trí bên hình đồ hoạ, ngời sư dơng cã thĨ kiĨm tra nh÷ng sai sãt nhập toạ độ cho bó cốt thép 9.3 Đặt tải trọng căng cốt thép dl giai đoạn thi công lên kết cấu Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 53 Bộ Môn Cầu Hầm Xem hình Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 54 Bộ Môn Cầu Hầm Bớc 10: Phân đoạn thi công Load\Construction stage analysis data\Define construction stage Đây bớc quan trọng bớc ta cần đặt : +Kết cấu chịu lực tong giai đoạn +Tải trọng tac dụng (tác dụng vào bị gỡ ra) +Điều kiện biên kết cấu Nếu điều kiện biên bị nhầm sai kết cấu chạy đợc Ta lấy ví dụ đúc đốt K3 : +Kết cấu chịu lực tong giai đoạn đốt K0,K1,K2,Trụ +Tải trọng tac dụng (tác dụng vào bị gỡ ra): -Tải trọng xe đúc K2 bị gỡ ra, - TLBT kết cấu từ K0-K2, - Xe đúc K3 đa vào, - Cốt thép đợc đa vào - Trọng lợng khối bê tông ớt K3 đa vào -Trọng lợng khối bê tông ớt K2 gỡ thành kết cấu chịu lực +Điều kiện biên kết cấu: Không có thêm vào Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 55 Bộ Môn Cầu Hầm cuối ta có bảng giai đoạn thi công Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 56 Bộ Môn Cầu Hầm Nhận xÐt: Midas cung cÊp Load\Construction stage analysis data\Define construction stage Do nhời sủ dụng xây dựng kết cấu đợc thi công theo công nghệ nào: Đúc hẫng, đúc đẩy, v.v Bớc 11: Chạy chơng trình Ta lập ttổ hợp tải trọng trớc hay sau chạy hay thay đổi hệ số kết tự thay đổi theo + Lập tổ hợp tải träng Result\ Combinations\ AutoGeneration, lÊy theo AASHTO th× sÏ cã 20 tổ hợp Nếu không ta lập sẵn số tổ hợp sau sau có tổ hợp chung ta cã thĨ thay ®ỉi hƯ sè cho phï hợp với tổ hợp mà ta thiết kế Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 57 Bộ Môn Cầu Hầm +Đặt thông số cho trình phân tích giai đoạn xây dựng: Analysis\ Construction Stage Analysis Control Data\ Trong Final Stage: cã thÓ chän giai đoạn để phân tích Analysis Option chọn Include Time Dependent effect chọn từ biến lẫn co ngãt KÝch OK chÊp nhËn +ThiÕt lËp tuú chọn Analysis \ Analysis Option phần nên để mặc định +Nhấn F5 để chạy Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 58 Bộ Môn Cầu Hầm Chú ý: Khi tổ họp tai phải coi lực DƯL loại tĩnh tải tác dụng vao dầm, số thành phần Tandon Primary phải hệ số thành phần Dead Load Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 59 Bộ Môn Cầu Hầm Bớc 12: Xem Kết Khi trình phân tích kết thúc tiến hành xem kết : 12.1 Đối với cầu đúc hẫng giai đoạn xây dựng ta cần xem thông số sau: +Biểu đồ nội lực giai đoạn(Mô men lực cắt) Biểu đồ bao mômen giai đoạn +ứng suất dầm giai đoạn thi công(Bridge Girder Diagrams) + Đồ thị giai đoạn bớc kiÖn (Stage/Step History Graph) + Xem chi tiÕt øng suet dầm theo chiều dài phần tử Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 60 Bộ Môn Cầu Hầm + Đồ thị mát theo thời gian côt thép (Tendon Timedependent Loss Graph) +Bảng toạ độ côt thép (Tendon Coordinates Table) Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 61 Bộ Môn Cầu Hầm + Bảng cốt thép doc trục(Tendon Elongation Table) +Độ vồng cánh hẫng (FCM Camber ) Trờng ĐH Giao thông vận tải Hà Nội 62 Bộ Môn Cầu Hầm +Kiểm tra nhiƯt cđa sù Hidrat ho¸(Checking Heat of Hydration Analysis Results ) không phân tích 12.1 Đối với cầu đúc hẫng giai đoạn khai thác hay sau xây dựng càn xem thêm: + Biểu đồ nội lực giai đoạn khai thác(Mô men lực cắt, lực dọc) + Biểu đồ nội lực hoạt tải tĩnh tải + Biểu đồ bao + Đờng ảnh hởng lực cắt mômen, lực dọc + Sơ đồ xếp tải trọng đờng ảnh hởng Bớc 13: Đánh giá kết luận Sau tính toán kết đem so sánh với kết đợc tính TEDI thiết kế thấy kết chênh lệch không đáng kể(3-5%) số vấn đề sau: + Mặt cắt thực tế mặt cắt hộp không đối xứng So Midas không định nghĩa đợc mặt cắt không đối xng nên sủ dụng mặt cắt đối xứng (thiên an toàn, lầy đối xứng phần nhỏ hơn) Trờng ĐH Giao thông vận tải Hµ Néi 63 ... Windows 16 bit cấu hình tối thiểu để cài đặt MIDAS/Civil: + Pentium III hay tốt + 64MB RAM + 500 MB HDD trống (MIDAS/Civil yêu cầu tối thiểu GB khoảng trống đĩa cứng cho phân tích giai đoạn xây dựng... tệp dạng text, chứa kết toán phân tích nh (phản lực gối, chuyển vị biến dạng, lực phần tử, ứng su t ) *.out: Đây tệp dạng text, chứa tất thông điệp trình phân tích c.Các files đồ hoạ: *.color:... Đây tệp dạng nhị phân, kết toán phân tích đáp ứng hiệu ứng phổ(Response Spectrum Functions) *.thd: Đây tệp dạng text, biểu diễn hàm lực thay đổi theo thời gian *.bog: Đây tệp dạng nhị phân ,