1. Nghiờn cứu dữ liệu đầu vào, đầu ra
1.1Số liệu đầu vào
a. File của chương trỡnh Midas/Civil.
Gồm cỏc File:
*.mcb: file cơ bản dạng mó hoỏ.
*.mct: file cơ bản dạng text. File này rất cần thiết vỡ cú thể thao tỏc thiết kế thụng qua Text Editor để mụ hỡnh húa kết cấu theo cấu trỳc của Midas.
ỉ Cấu trỳc của file *.mct:
File *.mct là một file text cú cấu trỳc do Midas/Civil định nghĩa nhằm giỳp người dựng cú thờm một cỏch thao tỏc với dữ liệu thụng qua trỡnh soạn thảo Midas/Text Editor hoặc bất cứ chương trỡnh nào khỏc. Để cú thể làm việc cú hiệu quả và nhanh chúng với file *.MCT ta phải hiểu rừ cấu trỳc của nú.
Trong file *.mct dữ liệu của dự ỏn được lưu theo một cấu trỳc rất rừ ràng và được ghi chỳ đầy đủ (Bắt đầu ghi chỳ bởi dấu “;”). Nội dung thụng tin được lưu trong cỏc khối dữ liệu, Tờn cỏc khối bắt đầu bằng dấu “*”, cỏc trường được ngăn cỏch bằng dấu “,”, cỏc bản ghi được lưu trờn cỏc dũng khỏc nhau. Vớ dụ:
Dưới đõy là một số khối dữ liệu trong file *.mct
*VERSION - Phiờn bản của chương trỡnh.
*UNIT - Đơn vị sử dụng trong dự ỏn.
*PROJINFO - Thụng tin về dự ỏn *NODE - Lưu trữ dữ liệu về nỳt ; iNO, X, Y, Z *NODE ; Nodes ; iNO, X, Y, Z 1000, 0, 0, 0 1001, 0.5, 0, 0 1002, 1, 0, 0 1003, 3, 0, 0 1004, 5, 0, 0
; iNO: Tờn nỳt, X: Tọa độ X, Y: Tọa độ Y, Z: Tọa độ Z
*ELEMENT - Lưu trữ dữ liệu về phần tử
; iEL, TYPE, iMAT, iPRO, iN1, iN2, iN3 ; Frame Element
; iEL: Tờn phần tử, TYPE: Loại phần tử, iMAT: Mó vật liệu, iPRO: Mó mặt cắt, iN1: Tờn nỳt 1, iN2: Tờn nỳt 2, iN3: Tờn nỳt 3
*MATERIAL - Lưu trữ dữ liệu về vật liệu.
; iMAT, TYPE, MNAME, SPHEAT, HEATCO, PLAST, TUNIT, bMASS, ELAST, POISN, THERMAL, DEN, MASS ; STEEL, CONC, USER
; iMAT: Mó vật liệu, TYPE: Loại vật liệu, MNAME: Tờn vật liệu, SPHEAT: Nhiệt dung riờng, HEATCO: Độ dẫn nhiệt, PLAST, TUNIT, bMASS, ELAST: Mụ đun đàn hồi, POISN: Hệ số poisson, THERMAL: Hệ số dón nở nhiệt, DEN: Mật độ khối lượng, MASS: Tải trọng bản thõn.
*SECTION - Lưu trữ dữ liệu về mặt cắt.
; iSEC, TYPE, SNAME, OFFSET, SHAPE, [DATA] {, CCSHAPE} ; DB/USER
DB/USER: Người dựng tự định nghĩa
; iSEC: Mó mặt cắt, TYPE: Loại mặt cắt, SNAME: Tờn mặt cắt, OFFSET: Nơi ghộp, SHAPE: Hỡnh dạng, [DATA]: số liệu mặt cắt.
*TDN-PROPERTY - Thuộc tớnh của cỏp dự ứng lực
; NAME, TYPE, MATL, AREA, DIA, RC, FF, WF, US, YS, LT, ASB, ASE, bBONDED
; NAME: Tờn, TYPE: Loại, MATL: Mó vật liệu, AREA: Diện tớch mặt cắt, DIA: Diện tớch ống ghen, RC: Hệ số hồi phục, FF: Hệ số ma sỏt cong, WF: Hệ số ma sỏt, US: Giới hạn bền, YS: Giới hạn chảy, LT, ASB, ASE, bBONDED
*TDN-PROFILE - Vị trớ của cỏp dự ứng lực
; NAME=NAME, TDN-PROPERTY, ELEM_LIST, BEGIN, END, CURVE, INPUT ; line 1
; NAME: Tờn, TDN-PROPERTY: Tờn thuộc tớnh, ELEM_LIST: Danh sỏch phần tử, BEGIN: điểm bắt đầu, END: điểm kết thỳc, CURVE, INPUT
*GROUP - Cỏc nhúm kết cấu ; NAME, NODE_LIST, ELEM_LIST
; NAME: Tờn, NODE_LIST: Danh sỏch nỳt, ELEM_LIST: Danh sỏch phần tử
*BNDR-GROUP - Cỏc nhúm tải trọng ; NAME: Tờn nhúm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
*STLDCASE - Cỏc trường hợp tải trọng ; LCNAME, LCTYPE, DESC
; LCNAME: Tờn, LCTYPE: Loại, DESC: Mụ tả
*CONSTRAINT - Cỏc nhúm điều kiện biờn
; NODE_LIST, CONST(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Rz), GROUP
; NODE_LIST: Danh sỏch nỳt, CONST(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Rz): Loại liờn kết, GROUP: Nhúm
*CONLOAD - Tải trọng nỳt.
; NODE_LIST, FX, FY, FZ, MX, MY, MZ, GROUP
; NODE_LIST: Danh sỏch nỳt, FX, FY, FZ, MX, MY, MZ, GROUP: Nhúm
*ELTEMPER - Tải trọng nhiệt độ phần tử.
*BSTEMPER - Tải trọng nhiệt độ dầm.
*STAGE - Cỏc giai đoạn thi cụng.
*ENDDATA – Kờt thỳc file MCT.
b. Cỏc loại File chuyển đổi của chương trỡnh khỏc.
*.dxf: file mụ hỡnh dạng text của AutoCAD DXF
*.s90: file dữ liệu dạng text của SAP90.
*.s2k file dữ liệu dạng text của SAP2000.
*.std: file dữ liệu dạng text của STAAD
*.gti: file dữ liệu dạng text của GT STRUDL
1.2 Số liệu đầu ra.
ỉ Cỏc file phõn tớch: Cú tờn mở rộng: ca1, ca2… ca6, anl, out.
fn.ca1 File nhị phõn được tạo ra trong quỏ trỡnh phõn tớch tĩnh, động.
fn.ca2 File kết quả sau mỗi lần phõn tớch time history và phõn tớch ảnh hưởng của nhiệt hydrat húa.
fn.ca3 File lưu tất cả dữ liệu thu được từ phõn tớch tải trọng di động, đường ảnh hưởng, mặt ảnh hưởng và hỗ trợ hoàn thành cỏc phõn tớch.
fn.ca4 File chứa tất cả dữ liệu sinh ra trong quỏ trỡnh phõn tớch phi tuyến hỡnh học (geometric nonlinear analysis).
fn.ca5 File lưu tất cả dữ liệu thu được từ quỏ trỡnh phõn tớch pushover.
fn.ca6 File lưu tất cả dữ liệu thu được từ quỏ trỡnh phõn tớch cỏc giai đoạn xõy dựng. Processed by We Batch PDF UnlockerBuy a license to remove it.
fn.anl Text File bao gồm cỏc kết quả phõn tớch kết cấu (phản lực gối, chuyển vị, lực phần tử, ứng suất, vv) được tựy chọn bởi người dựng.
File này cú ớch cho việc kiểm tra lại kết quả tớnh toỏn viết bỏo cỏo kết quả.
fn.out Chứa tất cả cỏc thụng bỏo xuất hiện trong quỏ trỡnh tớnh toỏn.
ỉ Cỏc file đồ hoạ: Cú tờn mở rộng: color, emf, bmp, mgf (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ỉ Cỏc file chuyển đổi của chương trỡnh khỏc:
*.dxf: file mụ hỡnh dạng text của AutoCAD DXF
1.3 Cỏc dạng file khỏc
Cú tờn mở rộng bak, bom, sgs, spd, thd, bog. fn.bak file backup của Midas
fn.bom file dạng text chứa thụng tin về vật liệu, mặt cắt.
fn.sgs File kết quả theo đụng đất trong MIDAS/Civil, Tạo ra khi Tools>Seismic Data Generator.
fn.spd file dạng Text được tạo ra khi thực hiện phõn tớch phổ phản ứng.
fn.thd file dạng Text được tạo ra khi thực hiện Load>Time History Analysis Data >Time Forcing Functions
fn.bog File được tạo ra khi thực hiện Batch OutputGeneration dialog box
2. Mụ hỡnh hoỏ kết cấu.
2.1 Hệ tọa độ.
MIDAS/Civil đưa ra những hệ tọa độ sau:
ỉ Hệ tọa độ tổng thể: Global Coordinate System (GCS)
Hệ tọa độ tổng thể là hệ tọa độ vuụng gúc trong khụng gian ba chiều. Cỏc trục tọa độ vuụng gúc với nhau và hợp thành một tam diện thuận. Chiều của chỳng được xỏc định theo qui tắc bàn tay phải. Cỏc trục tọa độ tương ứng: X, Y, Z. Hướng mặc định của hệ trục tọa độ luụn cú chiều dương của trục Z hướng thẳng đứng từ dưới lờn. Cỏc hệ trục tọa độ địa phương cho nỳt, cho phần tử và tải trọng gia tốc nền đều được định nghĩa tương ứng với hướng thẳng đứng này.
ỉ Hệ tọa độ phần tử: Element Coordinate System (ECS)
Hệ tọa độ phần tử ECS sử dụng chữ nhỏ “x-y-z” làm tờn cỏc trục như quy ước trong hệ tọa độ Decac và chiều cũng được xỏc định theo quy tắc bàn tay phải. Kết quả trả về là tất cả cỏc lực và ứng suất của phần tử và phần lớn dữ liệu nhập vào đều được kết hợp với phần
ỉ Hệ tọa độ nỳt: Node local Coordinate System (NCS)
Hệ tọa độ nỳt (NCS) được sử dụng đểđịnh nghĩa dữ liệu vào kết hợp với cỏc điều kiện biờn vớ dụ như biờn cố định, biờn đàn hồi và biờn chuyển vị (lỳn), một điều đỏng chỳ ý là hệ tọa độ khụng được dựng kết hợp với GCS. Ngoài ra NCS được sử dụng để đưa ra cỏc phản ứng trong 1 hệ tọa độ bất kỳ. Hệ tọa độ nỳt NCS sử dụng chữ nhỏ “x-y-z” làm tờn cỏc trục như quy ước trong hệ tọa độ Decac và chiều cũng được xỏc định theo quy tắc bàn tay phải.
Hỡnh 2.1 Hệ tọa độ chung và tọa độ nỳt
2.2 Sơđồ tớnh
- Mụ hỡnh kết cấu cỏc dạng cầu
Cỏc bộ phận của kết cầu sẽđược mụ tả bằng cỏc phần tử thanh (Frame) cựng với cỏc cỏch thức liờn kết.
* Phần tử thanh
Trong trường hợp đơn giản ta cú thể lập một “mụ hỡnh 2 chiều” (sơ đồ phẳng) với cỏc phần tử thanh dọc dựng để mụ tả kết cấu phớa trờn và phần đường xe chạy, cỏc thành phần tử thẳng đứng dựng để mụ tả cỏc trụ cầu và mố cầu. Đối với những kết cấu cầu cong thỡ cỏc phần tử thanh khụng cần thể hiện trong sơ đồ phẳng đơn. Cỏc phần tử theo phưong ngang cú thểđựoc sử dụng để mụ hỡnh húa cỏc xà mũ trụ, cỏc dầm ngang và cỏc bộ phận khỏc. Sơđồ sau thể hiện một vớ dụ sơđồ cầu hệ khung cong liờn tục.
Hỡnh 2.2 Sơđồ hỡnh chiếu
Cần nhập cỏc đặc trưng mặt cắt phự hợp để mụ tảđặc trưng chung vềđộ cứng của cỏc kết cấu nhịp và mố trụ. Cỏc phần tử thanh sẽ nằm ở vị trớ dọc trục trung hũa cảu cỏc bộ phận thực của kết cấu mà chỳng đại diện.
Kết quả phõn tớch kết cấu cầu sẽ cho biết cỏc nội lực của cỏc phần tử thanh để chỳng ta cú thể dựng khi thiết kế cỏc mặt cắt cỏc bộ phần cầu nội lực và chuyển vị do hoạt tải gõy ra sẽ chỉđược tớnh toỏn cho cỏc phần tử thanh nào mà kỹ sư thiết kế chỉđịnh.
* Cỏc liờn kết gối cầu
Cỏc liờn kết gối cầu cú thểđược mụ hỡnh húa bằng cỏc sơđồ khỏc nhau như gối đàn hồi hoặc gối cứng hoặc liờn kết phần tửđàn hồi. Tỏc dụng của hoạt tải sẽ chỉđược tớnh toỏn đối với cỏc gối đàn hồi hoặc gối cứng nào mà kỹ sư thiết kế chỉđịnh.
* Gối cầu và khe biến dạng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc chọn sơ đồ đặt cỏc gối và cỏc khe biến dạng cho kết cấu nhịp cầu cần phải được nghiờn cứu cẩn thận cú xột tớnh liờn tục của chuyển vị thẳng và chuyển vị quay. Tớnh liờn tục của cỏc phần tử sẽđược mụ tả thụng qua độ tự do và sự dịch chuyển của cỏc gối hoặc của cỏc khe biến dạng. Để miờu tả tớnh khụng liờn tục của cỏc phần tửđú thỡ cần tỏch rời mối quan hệ giữa chỳng, nghĩa là giải phúng liờn kết tương hỗ giữa cỏc nỳt liờn kết. Cỏc chuyển vị thẳng theo phương ngang, phương đứng và chuyển vị quay do xoắn cú thể cú do quan hệ với nhau, nhưng chuyển vị theo chiều dọc và chuyển vị xoay do uốn trong cựng một mặt phẳng cú thể là khụng cú quan hệ với nhau. Tuy nhiờn tựy thuộc vào cấu tạo cụ thể của từng gối cầu và cỏc nỳt mà chỳng ta sẽ chọn ỏp dụng cỏc điều kiện ràng buộc và cỏc độ tự do một cỏch phự hợp.
*Cỏc kiểu phần tử khỏc.
Trong Midas cũn xột đến kiểu phần tử Shell, Plane, Solid... Cỏc kiểu phần tử này thường ớt Processed by We Batch PDF UnlockerBuy a license to remove it.
kiểu phần tử này, chỳng ta phải tớnh toỏn một cỏch cẩn thận và nờn lưu ý rằng hoạt tải xe được xếp trờn tim của cỏc làn xe.
Midas/Civil hỗ trợ rất nhiều phương ỏn để mụ hớnh húa sơ đồ tớnh của một cụng trỡnh. Người dựng cú thể mụ hỡnh húa thủ cụng từng nỳt, từng phần tử một cỏch chớnh xỏc và nhanh chúng.
Phỏt sinh phần tử trong Midas
Chương trỡnh hỗ trợ rất nhiều phương thức để phỏt sinh phần tử và nỳt.
Tạo nỳt, phần tử Xúa Dịch chuyển Xoay Đối xứng Tỏch phần tử Ghộp phần tử Đỏnh lại số phần tử, nỳt Số nỳt, phần tử bắt đầu. Tạo phần tử cong Vớ dụ phỏt sinh phần tử cong:
Chọn Model > Elements > Create Line Elements on Curve
Hỡnh 2.3 Phỏt sinh phần tử cong Cung tạo bởi tõm và 2 điểm Đường trũn tạo bởi 3 điểm Đường trũn tạo bởi tõm và 2 điểm Đường cong tạo bởi 4 điểm Ellipse tạo bởi tõm và 2 điểm Parabolic tạo bởi 3 điểm
Ngoài ra Midas/Civil hỗ trợ tớnh năng wizard cho cỏc sơđồ tớnh. Dưới đõy là một số dạng kết cấu mà Midas/Civil hỗ trợ wizard
Hỡnh 2.4 Cỏc dạng kết cấu
Để sử dụng wizard chọn: Modeling>Model>Structure wizard
Vớ dụ sử dụng wizard mụ hỡnh húa kết cấu vũm (Arch)1. Chọn
Modeling>Model>Structure wizard> Arch
1. Nhập cỏc thụng số cần thiết. Khi nhập xong chương trỡnh sẽ dựng cho ta mụ hỡnh của kết cấu. 2. Chọn vật liệu, mặt cắt, tải trọng tỏc dụng. 3. Yờu cầu chương trỡnh tớnh toỏn. Vỏ Tấm Khung Giàn Vũm
Kết quả:
2.3 Mụ hỡnh húa mặt cắt.
MIDAS/Civil cung cấp nhiều mặt cắt theo cỏc tiờu chuẩn kỹ thuật cú sẵn trong cơ sở dữ liệu, ngoài ra MIDAS/Civil cho phộp người dựng tựđịnh nghĩa.
Cỏc tớnh năng tạo mặt cắt mà Midas/Civil hỗ trợ:
ỉ Cơ sở dữ liệu mặt cắt (Gồm cỏc tiờu chuẩn AISC2K, AISC, CISC02, BS, DIN)
ỉ Nhập dữ liệu mặt cắt từ 1 file Midas đó được định nghĩa.
ỉ Cú thếđịnh nghĩa hầu như cỏc loại mặt cắt.
Đầy đủ cỏc loại mặt dầm thộp (I, T, Channel, Angle, Pipe…) Mặt cắt liờn hợp bờ tụng và thộp thộp (SRC) Mặt cắt thay đổi. Mặt cắt dầm tổ hợp. ỉ Cú thể tớnh toỏn trực tiếp cỏc đặc trưng hỡnh học của mặt cắt. ỉ Cú thể vẽ mặt cắt bất kỡ thụng qua chương trỡnh SPC. *Trỡnh tự mụ hỡnh húa mặt cắt:
1. Mặt cắt trong Midas/Civil được xõy dựng trong menu
Model>Properties>Section
2. Chọn Add, giả sử ta xõy dựng mặt cắt hộp => chọn PSC
3. Nhập cỏc thụng số theo hướng dẫn. Khi nhập xong chương trỡnh sẽ cho ta hỡnh minh họa và cỏc thụng số hỡnh học.
4. Gỏn mặt cắt vào kết cấu.
- Chọn cỏc phần tử cần gỏn mặt cắt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đưa mặt cắt cần gỏn vào phần tử sử dụng tớnh năng kộo và thả (Drag and Drop)
2.4 Mụ hỡnh húa vật liệu
Vật liệu được đưa vào mụ hỡnh phõn tớch kết cấu thụng qua cỏ đặc trưng vật liệu: Thành phần độ cứng Đặc trưng vật liệu Kớ hiệu
Dọc trục và uốn Mụ đun đàn hồi E1
Xoắn và cắt Hệ số Poisson hoặc mụđun đàn hồi trượt
Nu,G12
Tải trọng do nhiệt độ Hệ số gión nở nhiệt A1 Tải trọng bản thõn Trọng lượng riờng W Ma trận khối lượng phần
tử
Khối lượng riờng M
Trong một số bài toỏn, cỏc đại lượng khụng cần thiết sẽđược gỏn bằng 0. Midas/Civil hỗ trợ mụ hỡnh húa nhiều loại vật liệu:
ỉ Vật liệu cú sẵn trong cơ sở dữ liệu theo cỏc tiờu chuẩn kỹ thuật (ASTM, CSA, BS, DIN, EN, JIS, GB, JGJ, JTJ, KS …)
ỉ Vật liệu phụ thuộc thời gian.
ỉ Nhập dữ liệu từ file đó được định nghĩa
ỉ Vật liệu do người dựng tựđịnh nghĩa
Đặc biệt Midas phõn tớch rất tốt vật liệu phụ thuộc thời gian
-Vật liệu phụ thuộc thời gian cho tớnh toỏn co ngút – từ biến: Theo cỏc tiờu chuẩn ACI, PCA, CEB-FIP…
-Vật liệu phụ thuộc thời gian cho tớnh toỏn sự biến đổi của mụ đun đàn hồi. Theo cỏc tiờu chuẩn: ACI, CEB-FIP…
*Trỡnh tự mụ hỡnh húa vật liệu:
1. Vật liệu trong Midas/Civil được xõy dựng trong menu Model>Properties>Material
2. Chọn Add, Chọn cỏc mỏc vật liệu cú sẵn hoặc chọn user definedđể nhập. 3. Nhập cỏc thụng số.
4. Gỏn vật liệu cho kết cầu - Chọn phần tử cần gỏn vật liệu
- Đưa vật liệu cần gỏn vào phần tử sử dụng tớnh năng kộo và thả.
2.5 Mụ hỡnh húa điều kiện biờn
Điều kiện biờn được thể hiện thụng qua bậc tự do của nỳt. Cỏc thành phần chuyển vị (đường và gúc) của nỳt được gọi là cỏc độ tự do (ĐTD) của nỳt. Một nỳt cú 3 thành phần chuyển vịđường ký hiệu là Dx, Dy, Dz và 3 thành
phần chuyển vị gúc Rx, Ry, Rz. Một thành phần chuyển vị cú thể cú 2 trạng thỏi: Cú thể chuyển vị hay bị khống chế khụng chuyển vị.
Điều kiện biờn của một nỳt là sự khống chế một hay nhiều thành phần chuyển vị của