آموزش نرم افزار Plaxis – قسمت اول

1- کلیات
نرم افزار Plaxis یک بسته نرم افزاری بر پایه روش المان محدود(Finite Element Method) می‌باشد که به صورت ویژه جهت بررسی و آنالیز تغییرشکل و پایداری پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیک توسعه یافته است. شمای گرافیکی ساده این نرم افزار، فرایند پیچیده مدلسازی را با سرعت و دقت مناسب امکان پذیر نموده است. همچنین این نرم افزار با قابلیت‌های بالای خود در زمینه ارائه نتایج مفهومی و کارآمد، امکان دستیابی به درک صحیح و جامعی از پدیده‌های ژئوتکنیکی را در اختیار کاربر قرار میدهد. امکانات محاسباتی مناسب این نرم‌افزار که بر پایه فرایندهای محاسباتی نیرومند تمام خودکار بنا شده است، تنها با صرف چند ساعت آموزش امکان کاربرد نرم افزار توسط کاربران جدید را فراهم می‌سازد.
در این راهنما سعی شده است تا با تشریح روند مدلسازی در قالب کاربردهای عملی نرم افزار Plaxis در پروژه‌های عمرانی، بیشتر ابزارهای مدلسازی موجود در نرم افزار معرفی شوند و کاربرد آنها در روند مدلسازی و طراحی به صورت عملی توضیح داده شود.

2- آشنایی با مفاهیم و اصطلاحات مدلسازی در نرم افزار Plaxis
در ابتدای بحث مدلسازی، با اصطلاحات موجود در نرم افزار Plaxis که لازم است قبل از ورود به محیط نرم افزار از آنها مطلع شویم، آشنا خواهیم شد.
–    کلاسترها (Clusters): بخش‌هایی که تماماً توسط خطوط محصور شده‌اند. این بخش‌ها به صورت خودکار با تعریف خطوط توسط نرم افزار شناسایی و نامگذاری خواهند شد. در هر کلاستر مشخصات خاک به صورت همگن خواهد بود. پس از ورود ابعاد هندسی این بخش‌ها از مدل به صورت خودکار ساخته می‌شود.
برای مش بندی مدل المان محدود سه جزء مهم وجود دارد که در زیر توضیح داده شده است:
–    المان‌ها(Elements):
در هنگام ساخت مش، هر کلاستر به المان‌های مثلثی تقسیم میشوند. این المان‌ها می‌توانند دارای 15 یا 6 گره باشند. المان‌های قدرتمند 15 گره‌ای محاسبات دقیق تنش و نیروهای گسیختگی را امکان پذیر می‌سازد. به علاوه، المان‌های 6 گره‌ای جهت انجام محاسبات سریع و ارزیابی سریع وضعیت سرویس دهی در دسترس قرار گرفته است. با فرض توزیع یکسان المان‌ها، تعداد 15 گره در واقعیت مش ریزتر و با قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به المان‌های 6 گره‌ای در اختیار قرار خواهد داد. در عین حال تحلیل‌های مربوط به مدل‌های ساخته شده با استفاده از این المان‌ها، زمان‌بر و طولانی‌تر هستند.
–    گره‌ها(Nodes)
توزیع گره‌ها در المان‌ها در شکل زیر نشان داده شده است. چنانکه مشخص است،  المان‌های مثلثی 15 گره‌ای شامل 15 گره و المان‌های مثلثی 6 گره‌ای شامل 6 گره می‌باشند. محاسبات المانهای مجاور از طریق گره‌های مشترک انجام می‌شوند. در محاسبات المان محدود، جابه‌جایی‌های هر گره بر اساس بارهای وارده محاسبه می‌شود. با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل جابه‌جایی این نقاط، تولید منحنی‌های بار – تغییرمکان امکان پذیر خواهد بود.

12-6-nodes
شکل1- نمایش المان های 12 گره ای و 6 گره ای

 

 

–    نقاط تنش(Stress points)
برخلاف تغییرمکان، تنش و کرنش به جای گره‌ها در نقاط انتگرال-گیری گوس(Gaussian Integration Points) یا نقاط تنش محاسبه می‌شود. هر المان مثلثی 15 گره‌ای شامل 12 نقطه تنش می‌باشد. در المان مثلثی 6 گره‌ای نیز 3  نقطه تنش وجود دارد. با استفاده از این نقاط امکان تولید منحنی‌های تنش– کرنش ایجاد می‌شود

شکل2- نمایش نقاط تنش در المان¬های 6 و 12 گره¬ای
شکل2- نمایش نقاط تنش در المان های 6 و 12 گره ای

 

جهت مطالعه جزئیات بیشتر در مورد «فرایندهای محاسباتی روش المان محدود» به آموزش های بعد مراجعه فرمایید.

طبقه بندی راه بر اساس پستی و بلندی منطقه(نشریه 415)

برای طراحی راه در ایران از آیین نامه طرح هندسی راه های ایران(نشریه 415) استفاده میکنیم.

لینک دانلود نشریه 415 – آیین نامه طرح هندسی راه های ایران

 

طبق نشریه 415، بخش 3-3، راه های کشور از نظر پستی و بلندی به شرح زیر طبقه بندی شده است.

راه هموار(دشتی)

زمین محدوده عبور راه، هموار(دشت) بوده و شیب خط بزرگترین شیب زمین محدوده عبور و شیب طولی راه، حداکثر به 3 درصد میرسد. راه دارای خاکریزهایی به بلندی تا 2.5 متر و گاهی برش های کم عمق میباشد.

 

راه تپه ماهوری

زمین محدوده عبور، پستی و بلندی ملایمی داشته و خط بزرگترین شیب زمین، عموماً دارای شیب 3 تا 7 درصد است. بلندی خاکریزها گاهی از 2.5 متر نیز بیشتر و عمق برش ها معمولاً کمتر از 9 متر است. شیب طولی راه، عموماً از حداکثر مجاز کمتر است.

 

راه کوهستانی

راه از دامنه کوه، تپه های بلند و دره های گود میگذرد و گاهی دارای برش های عمیق و پل های بزرگ یا خاکریزهای بلند است. خط بزرگترین شیب زمین، دارای شیب بیش از 7 درصد است. شیب طولی راه، در موردهای متعدد و در طول های قابل ملاحظه، به حداکثر مجاز میرسد.

مشکل نمایش برعکس مقادیر کات و فیل در زیر پروفیل طولی در Civil3D

سوال: همان طوری که در تصویر زیر مشاهده می کنید مقادیر خاکبرداری و خاک ریزی بر عکس شده است. مشکل از چیست؟

 

پاسخ:

همانطور که میدانید برای اضافه کردن Band ها به یک پروفایل کافیست مطابق شکل روی اعداد زیر پروفیل طولی کلیک کنید تا انتخاب شود و سپس کلیک راست و انتخاب Profile View Properties شما را به تنظیمات مربوط به بندها میبرد.(در شکل زیر همچنین به مقادیر Cut و Fill دقت کنید. هر دو مشابه هم هستند که این اشتباه است)

profileviewproperties

 

در این قسمت به تب Bands رفته و با انتخاب cut Data و فشردن کلید Add آن را در کادر پایین اضافه کردیم. همچنین مجدداً با همین روش Fill Data را به کادر اضافه کردیم. حال در مورد مشکلی که در سوال ابتدای پست مطرح شد به کادر آبی دقت کنید. درصورتی که مقادیر کادر آبی را جابجا وارد کنیم اطلاعات خاکبرداری و خاکریزی به اشتباه و به طور برعکس در بندهای زیر پروفایل نمایان خواهد شد. برای Profile1 همیشه سورفیس اصلی زمین را وارد کنید. در اینجا نام آن EG است. و در زیر Profile2 پروفیل خط پروژه ای که ترسیم کرده اید را وارد کنید. در شکل زیر مقادیر زیر Profile1 در ردیف دوم اشتباه است و باید به EG تغییر پیدا کند. همچنین مقادیر زیر Profile2 در ردیف دوم باید به Layout(1) تغییر کند تا مقادیر زیر پروفیل طولی برای cut و  fill درست نشان داده شود.

cutfill-bands

 

و در نهایت مقادیر زیر پروفیل طولی به شکل زیر نمایش داده میشود.

bands-corrected

تغییر فاصله لیبل‌ها و نمایش کیلومترها روی الاینمنت

سوال: چطور می‌توانم فاصله ایستگاه‌ها(به صورت پیشفرض ۲۰ متر هست) را تغییر بدهم؟

 

پاسخ: برای تغییر فاصله لیبل‌ها بر روی پلان در نرم افزار Civil 3D میبایست ابتدا مسیر را انتخاب(Select) کنید. برای اینکه این کار را راحت انجام دهید از طریق Toolspace مطابق شکل زیر عمل کنید. در تب Prospector لیست Alignments را باز کنید، سپس لیست Centerline Alignments و روی الاینمنت خود کلیک راست کنید. برای مثال در شکل زیر اسم الاینمنت فایل مورد استفاده من برای این آموزش radway259 است. روی آن کلیک راست کرده و از لیست Select را انتخاب کنید. معمولاً هر آبجکتی در نرم افزار را می‌توانید با این روش سریعاً انتخاب کنید.

select-alignment

 

پس از انتخاب الاینمنت، ریبون بالا به ریبون مخصوص الاینمنت تغییر می‌کند. از ابتدای آن روی Add Labels کلیک کنید و سپس روی Add/Edit Station Labels کلیک کنید.

add-edit-station-labels

 

حال می‌توانید در پنجره Alignment Labels مقدار Increment را به مقدار دلخواه تغییر دهید و پس از Ok کردن این تغییر بر روی پلان مسیر اعمال شود.

increment

 

تبدیل تصویر اسکن شده توپوگرافی به نقشه Civil 3D

گاهی اوقات یک اسکن نقشه توپوگرافی در اختیار داریم و به فایل اصلی توپوگرافی هیچگونه دسترسی نداریم. برای وارد کردن این تصویر اسکن شده به نرم افزار Civil3D طبق مراحل زیر پیش بروید. اولین قدم وارد کردن فایل تصویر به نرم افزار و سپس تنظیم اندازه و اسکیل(Scale) تصویر است. سپس تمام خطوط موجود را با دستور PL(دستور ترسیم پلی لاین) ترسیم میکنیم و در مرحله آخر، به هر خط، ارتفاعی که در تصویر نقشه موجود است را می‌دهیم.
نرم افزار Civil3D را بارگذاری کنید و یک New file  از نوع متریک انتخاب کنید.

civil3d-metric

 

در فایل تازه مطابق شکل زیر در تب Insert ریبون رفته و روی Attach کلیک کنید.

insert-attach

 

فایل تصویری که دارید را انتخاب کنید و روی Open کلیک کنید.

فایل countor-scan را انتخاب کنید.

 

در پنجره‌ی Attach Image تیک specify on-screen را بگذارید و باقی تیک‌ها را بردارید. روی Ok کلیک کنید.

attach-image

 

روی صفحه کار کلیک کنید تا تصویر توپوگرافی به فایل اضافه شود.

click-on-screen

 

با تایپ دستور ze و اینتر کردن آن، روی تصویر زوم می‌شود. در صورتی که از اتوکد استفاده می‌کنید، ابتدا Z را تایپ کنید و اینتر بزنید، سپس E را تایپ کنید و اینتر بزنید.

ze

 

بعداز وارد کردن تصویر نقشه، آن را مطابق شکل انتخاب کنید تا ابزار مربوط به تنظیمات نمایش آن در ریبون مشخص شود.

select-image

 

از ابزار نمایان شده گزینه‌ی Fade را روی 80 تنظیم کنید تا تصویر کمرنگ شود.

fade-image

 

روی تصویر زوم کرده و از گرید 5000 تا گرید 4500 یک خط ترسیم کنید. برای اینکار میتوانید از دستور PL استفاده کنید. پس از تایپ PL و اینتر زدن، یکبار با دقت زیاد روی خط کنار 5000 کلیک کنید، سپس کلید F8 را بزنید تا قابلیت ترسیم خط مستقیم فعال شود، سپس کنار 4500 کلیک کنید تا مطابق شکل زیر خط ترسیم شود.
توجه داشته باشید فاصله بین گرید 5000 و 4500، برابر 500 متر است، ولی خطی که بین 5000 و 4500 ترسیم می‌کنیم، طول بسیار کمتری دارد. دلیل این امر این است که ما فایل یک تصویر را وارد کردیم که با اندازه‌های استاندارد نرم افزار هماهنگ نیست و ما قصد داریم ابعاد تصویر را طوری تغییر دهیم که فاصله بین 4500 تا 5000 واقعاً 500 متر شود. برای این کار از دستور Scale استفاده میکنیم.

pl-draw-line

 

حال یک خط دوم در کنار تصویر ترسیم میکنیم که طول آن دقیقاً 500 متر است. برای ترسیم این خط دستور PL را تایپ کنید. در کنار تصویر نقشه یک بار کلیک کنید، سپس نشانگر ماوس را به سمت پایین بکشید و عدد 500 را تایپ کرده و اینتر بزنید.

550meter-line

 

همانطور که در شکل زیر میبینید تصویر نقشه در کنار خط 500 متری که ترسیم کردیم بسیار ابعاد کوچکی دارد. مطابق شکل ابتدا تصویر و خط اولی که ترسیم کرده بودیم را با هم انتخاب(Select) کنید و دستور SC را تایپ کنید و اینتر بزنید.

scale

 

پس از نمایان شدن پیغام Specify base point کلید F3 را بزنید تا OSnap روشن شود(در صورتی که از ابتدا osnap روشن باشد، با یک بار فشردن خاموش میشود. پس باید مجدد F3 بزنید تا روشن شود–>آشنایی با دستورات اتوکد)، سپس مطابق شکل روی ابتدای خط 500 متری کلیک کنید.

base-point

 

سپس در همان حالت، بعداز کلیک کردن روی نقطه‌ی ابتدایی خط، دستور r را تایپ کنید و اینتر بزنید. دستور r مخفف Reference می‌باشد.

refrence

 

حال روی تصویر زوم کنید و اول روی نقطه شروع خط اول کلیک کنید و سپس روی انتهای خط اول کلیک کنید.

reference-line

 

حال زوم اوت کرده تا انتهای خط دوم 500 متری مشخص شود و روی نقطه‌ی انتهایی آن کلیک کنید.

end-point

 

یک بار Ze را تایپ کرده و اینتر بزنید.

ze-2

 

همانطوری که در شکل زیر میبینید، تصویر و خط اول با هم به اندازه واقعی در آمده‌اند و دو خط اول و دوم کاملاً هم اندازه شده‌اند. با این کار باقی فواصل در تصویر توپوگرافی مطابق واقعیت خواهد بود.

plan-scaled

 

در ادامه با دستور PL روی تمام خطوط تصویر توپوگرافی خطوط جدیدی را ترسیم می‌کنیم و با توجه به تراز ارتفاعی که در تصویر موجود است، تراز هر خط را میدهیم. در شکل زیر دو خط از این خطوط ترسیم شده‌اند. سپس یکی از این خطوط انتخاب شده و با دستور CTRL+1 به Properties آن رفته‌ایم و ارتفاع را برابر با 1.3 وارد کرده‌ایم. نحوه وارد کردن ارتفاع در آموزش مشکل خطوط توپوگرافی به طور کامل‌تر توضیح داده شده است.

elevation