Nghiên cứu ứng dụng bộ phần mềm Autodesk Land Desktop & Civil 3D trong thiết kế đườnG

Bộ chương trình này có phạm vi ứng dụng rộng như mô hình hóa địa hình, thiết kế đường, tính toán khối lượng đào đắp các công trình có yêu cầu về đào đắp lớn như đường bộ, đê, san nền, th

Đặt vấn đề: 2

PHẦN 1: Autodesk Land Desktop 3

Chương 1: Tổng quan Autodesk Land Desktop 4

I Giao diện của Autodesk Land Desktop 5

II Tạo lập một dự án 6

Chương 2: Mô hình hóa bề mặt 7

I Tạo dữ liệu điểm cho dự án 7

II Mô hình hóa bề mặt 8

1 Nhập dữ liệu bề mặt 8

2 Mô hình bề mặt thực địa 8

3 Hiển thị một mặt cắt trên bề mặt địa hình (Real Time Cross Section): 12

Chương 3: Ứng dụng cho các yếu tố thủy lực-thủy văn 14

I Mũi tên hướng dốc 14

II Đường tụ thủy 14

II Đường phân thủy 15

PHẦN 2: Autodesk Civil 3D 17

Chương 1 : Tổng quan về Autodesk Civil 3D 18

I Giới thiệu giao diện làm việc của Autodesk Civil 3D 18

II Quản lý dự án trong Autodesk Civil 3D 19

Chương 2: Ứng dụng thiết kế đường ô tô 20

Mục đích: 20

I Mối quan hệ các đối tượng trong thiết kế đường 20

II Ứng dụng Autodesk Civil 3D cho thiết kế đường 21

1 Mô hình bề mặt 21

1.1 Tổng quan 21

1.2 Tạo một mặt kiểu Tin surfaces 22

2 Thiết kế bình đồ tuyến 23

3 Thiết kế trắc dọc 25

4 Thiết kế trắc ngang và áp thiết kế trắc ngang 28

5 Tính toán khối lượng đào đắp cho tuyến 30

Phần 3: Mối liên hệ giữa Autodesk Land Desktop & Autodesk Civil 3D 31

Kết Luận 33

Đặt vấn đề:

Hiện nay ở nước ta, các phần mềm hiện đang ứng dụng nhiều cho quá trình thiết kế

đường có thể nhắc đến là Nova-TDN, Softdesk và đã được đưa vào chương trình giảng dạy trong

một số các trường Đại học

Để đáp ứng nhu cầu công việc trong quá trình hội nhập hiện nay, việc tiếp cận thêm với các phần mềm nước ngoài là rất cần thiết

Autodesk Land Desktop & Autodesk Civil 3D là một trong những bộ phần mềm do

Autodesk phát triển và đã được ứng dụng nhiều ở các nước trên thế giới, tuy nhiên ở nước ta còn khá mới

Mong muốn với đề tài nghiên cứu này sẽ gúp cho những người quan tâm và đặc biệt là các bạn sinh viên có điều kiện tiếp cận dễ dàng, từ đó có những đánh giá và lựa chọn một phần mền thiết kế phù hợp với yêu cầu và mục đích của công việc

Bộ chương trình này có phạm vi ứng dụng rộng như mô hình hóa địa hình, thiết kế đường, tính toán khối lượng đào đắp các công trình có yêu cầu về đào đắp lớn như đường bộ, đê, san nền, thiết kế cảnh quan và tính toán thiết kế các công trình thủy lợi…

Một số tính năng nổi bật của Autodesk Land Desktop & Autodesk Civil 3D có thể nhắc

đến là:

- Trong quá trình thiết kế tạo ra những mối quan hệ thông minh giữa các đối tượng vì vậy những thay đổi trong thiết kế được cập nhật một cách linh động khi có sự thay đổi của một đối tượng nào đó Ví dụ khi thay đổi vị trí tim tuyến thì trắc dọc tự nhiên cùng với kết quả tính toán khối lượng đào đắp của tuyến tự động thay đổi theo Điều này giúp rút ngắn thời gian quá trình thiết kế và tạo được hiệu quả kinh tế

- Khả năng mô hình hóa bề mặt địa hình tốt như thể hiện một cách trực quan đường hướng dốc, đường phân thủy, vùng tụ thủy… giúp người kĩ sư đưa ra một lựa chọn chính xác cho công việc thiết kế của mình

Tuy nhiên do hạn chế về thời gian nên trong đề tài này chỉ nêu lên một số nội dung cơ bản sau:

- Giới thiệu tổng quan về bộ chương trình

- Ứng dụng của Autodesk Land Desktop cho công tác mô hình hóa bề mặt

- Ứug dụng của Autodesk Civil 3D trong thiết kế đường

PHẦN 1: Autodesk Land Desktop

Nội dung chính trong phần 1:

- Giới thiệu tổng quan về Autodesk Land

Desktop

+ Giao diện làm việc

+ Quản lý một dự án trong Autodesk

Chương 1: Tổng quan Autodesk Land Desktop

Autodesk Land Desktop được thiết

lập từ bộ Autodesk Land Solutions Được

thiết kế để chuyên nghiệp hoá công nghệ xây

dựng

Với Autodesk Land Desktop, có thể

khởi tạo, nâng cấp, cung cấp và phân tích tất

cả các số liệu trong một dự án, nó cung cấp

một cấp các chức năng cơ bản cho người lập

kế hoạch, người khảo sát, kĩ sư thiết kế, người

phác thảo, hoặc bất cứ ai muốn tạo một tài liệu

có thể thực hiện bằng chương trình này

Autodesk Land Desktop bao gồm tất cả các chức năng của AutoCAD và một số hợp thành của Autodesk Map 3D

Sản phẩm Autodesk Land Desktop cung cấp một giao thức mở (API), vì vậy các sản phẩm khác có thể được tạo ra để làm việc cùng với Autodesk Land Desktop như: Autodesk® Survey, Autodesk® Civil Design, Autodesk® Civil 3D…

I Giao diện của Autodesk Land Desktop

Giao diện của Autodesk Land Desktop bao gồm các thành phần chính:

1 Menu bar: Thanh trình đơn bao gồm các menu chứa các nhóm lệnh đầy đủ cho

từng công việc cụ thể

2 Model space: Không gian bản vẽ

3 Map workspace: Thanh quản lý dự án

4 Terrain Model Explorer: Hộp thoại quản lý các đối tượng của bề mặt

II Tạo lập một dự án

Trong phần mềm Land Desktop để

phục vụ cho việc mô hình hoá bề mặt, công

tác san nền hay thiết kế một tuyến đường thì

chương trình đòi hỏi chúng ta phải khởi tạo

ra một dự án mới (Project) và làm các công

việc trên dự án đó

Chọn menu File ➤ New

Trong hộp thoại New Drawing:

Project Based thực hiện một số thao tác:

- Chọn Create Project và đặt tên cho dự án mới

- Nhấn OK để tiếp tục quá trình khởi tạo

Trong hộp thoại Loading setting,

thiết đặt đơn vị, tỉ lệ, kích thước bản vẽ… ,

kết quả thiết đặt được thể hiện tổng hợp

trong hộp thông báo Finish

Chương 2: Mô hình hóa bề mặt

Mô hình hóa bề mặt là quá trình mô tả địa hình tự nhiên thông qua dữ liệu thu được sau khi khảo sát ngoài thực địa

Để tạo mô hình bề mặt trên Autodesk Land Desktop chúng ta có thể sử dụng những dữ

liệu khác nhau như: cơ sở dữ liệu điểm (các số liệu đo đạc) hoặc cũng có thể thông qua ảnh chụp

vệ tinh

Trong phần này giới thiệu một số bước thực hiện cơ bản đối với dư liệu điểm cho quá trình mô hình hóa bề mặt:

- Nhập dữ liệu điểm vào dự án

- Nhập dữ liệu cho bề mặt từ các nhóm điểm của dự án hoặc trực tiếp từ tệp số liệu điểm

I Tạo dữ liệu điểm cho dự án

- Từ menu Points ➤ Import\Export Points ➤ Import Points

Trong hộp thoại Format Manager – Import Points

Đối với danh sách Format trong hộp thoại cho nhiều lựa chọn định dạng dữ liệu của tệp

điểm như: ENZ (comma delimited), ENZ (space delimited), External Project Point Database, NEZ (comma delimited), PENZ (space delimited), PENZD (space đelimited),…

- Các file điểm nhập vào thường có ý nghĩa như sau:

Point Number Northing Easting Elevation Description

1 245.2342 357,463 240,224 GS

Chọn Source File để kết nối đến vị trí file dữ liệu điểm

Chọn biểu tượng để áp dữ liệu điểm thành một

nhóm để dễ cho việc quản lý

Chú ý: Để xem lại thông tin của các nhóm điểm của dự

án chọn Point ➤ Point Management ➤ Point Group

Manager

II Mô hình hóa bề mặt

1 Nhập dữ liệu bề mặt

Làm việc với thanh menu Terrain để tạo bề mặt địa hình trong Autodesk Land Desktop Chọn menu Terrain ➤ Terrain Model Explorer

Trong hộp thoại Terrain Model Explorer thực hiện các công việc sau:

- Nhấn chuột phải vào Terrain ➤ Creat New Surface, xuất hiện một cây phân

cấp các đối tượng của mặt mới tạo

- Có nhiều cách thức nhập dữ liệu điểm cho bề mặt như sau:

+ Nhâp nhóm điểm: Nhấn chuột phải ➤ Point Groups ➤ Add Point Group…

+ Nhập tệp điểm : Nhấn chuột phải ➤Point Files ➤ Add Point Files…

+ Nhập đường đồng mức: Nhấn chuột phải ➤ Contours ➤ Add Contour data…

+ Nhập đường bao địa hình: Nhấn chuột phải ➤ Boundaries ➤ Add Boundary Definition

Để quan sát một cách trực quan bề mặt địa hình thì việc thể hiện dưới dạng 3D là rất quan

trọng Autodesk Land Desktop thực hiện công việc này nhanh chóng và cho kết quả thuyết phục,

bề mặt được xem xét ở nhiều góc độ khác nhau và nhiều lựa chọn hiển thị

Mặt lưới dạng 2D

Mặt lưới dạng 3D Dùng lệnh 3D Orbit

Trong phần này xin giới thiệu một số kết quả thu được trong quá trình mô hình bề mặt:

- Tạo lưới tam giác

- Tạo lưới tứ giác

- Tạo đường đồng mức

- Tạo bề mặt liên lục theo cao độ

Hiển thị lưới tam giác:

- Các các cách tạo:

+ Chọn Menu Terrain ➤ Edit Surfaces ➤ Import 3D lines + Trong Terrain Model Explorer nhấn chuột phải vào Edit History ➤Import 3D lines

- Hiển thị của mặt :

Hiển thị lưới tứ giác

Trong 2 dạng lưới tứ giác và tam giác thì lưới tứ giác cho phép quan sát bề mặt địa hình một cách rõ ràng hơn

- Cách tạo: Chọn menu Terrain ➤ Surface Display ➤ Grid of 3D faces

- Hiển thị bề mặt lưới tứ giác:

Contour, trong hộp thoại này có rất

nhiều lựa chọn về thuộc tính của

đường đồng mức như:

Surface : Lựa chọn mặt

tạo đường đồng mức

Elevation Range : Xác định khoảng cao độ tạo đường đồng mức Trong đó:

Vertical Scale là bước nhảy của đường đồng mức; Low Elevation là cao độ thấp nhất; High Elevation là cao độ lớn nhất trong toàn bộ dữ liệu điểm mà mặt đó chứa

Intervals : Quản lý các đường đồng mức chính và phụ, bao gồm các Layer,

khoảng cách giữa các đường đồng mức chính và phụ với nhau …

Properties : Quản lý các thuộc tính đường đồng mức Lưu ý : Trong phần Properties , nếu bạn chọn Polylines thì khi đó ta sẽ không thay đổi được thuộc tính của các đường đồng mức nữa Ta chọn Contour Object ➤ Style Manager, nếu

muốn hiệu chỉnh kiểu hiển thị cho các đường đồng mức

- Kết quả hiển thị đường đồng mức:

(Đường đồng mức sau khi tạo)

Tạo bề mặt theo cao độ:

- Cách tạo:

+ Chọn menu Terrain ➤ Surface Display ➤ Elevation Banding – 3D Faces… + Trong Terrain Model Explorer nhấn chuột phải vào mặt cần thao tác ➤

Surface Display ➤ Elevation Banding – 3D Faces…

Lựa chọn các thuộc tính cho bề mặt sắp biểu diễn trong hộp thoại Surface Elevation Shading Settings

Bề mặt tạo ra là một hình khối, ta sử dụng thanh công cụ Shade quen thuộc trong Autocad để bôi bề mặt và dùng View ➤ 3D Orbit để thay đổi góc nhìn bề mặt

- Hiển thị:

3 Hiển thị một mặt cắt trên bề mặt địa hình (Real Time Cross Section):

Khi tạo đuợc đường đồng mức để

nhìn một cách trực quan và chi tiết hơn nữa

trên bề mặt địa hình chúng ta có thể kiểm tra

trực tiếp tại những mặt cắt riêng

- Vẽ một đuờng thẳng cắt qua các

đuờng đồng mức

- Vào Menu Terrain ➤ Sections ➤

View Quick Secsions ta sẽ thấy được sự

thay đổi của cao độ trên bề mặt địa hình qua

mặt cắt

Để biết cao độ thấp nhất và cao nhất

mà đuờng thẳng đi qua bạn có thể thực hiện

như sau:

Chọn Section ➤ Quick View

Properties

Chương 3: Ứng dụng cho các yếu tố thủy lực-thủy văn

Trong Land Desktop hỗ trợ ngưòi sử dụng có thể nhìn thấy trực quan đuờng nước chảy

hay đuờng dốc của bề mặt địa hình Sau khi tạo bề mặt địa hình để phục vụ cho công tác thiết kế thì việc thấy rõ đuợc hình dáng bề mặt cũng như huớng của các dòng chảy là vô cùng cần thiết

I Mũi tên hướng dốc

- Tạo mũi tên hướng dốc: Terrain ➤ Surface Display ➤ Slope Arrows:

Dạng mũi tên hướng dốc:

Từ các mũi tên hướng dốc này ta có thể biết đường hướng dòng chảy và xác định

sơ bộ vị trí các đường phân thủy

II Đường tụ thủy

- Tạo đường tụ thủy: Chọn Menu Terrain ➤ Surface Utilities ➤ Water Drop

Yêu cầu cần chọn càng nhiều điểm trên bề mặt trong bản vẽ thì các đường phân thủy càng hiện ra đầy đủ và rõ ràng

(Đường tụ thủy)

II Đường phân thủy

Trong hộp thoại Terrain Model Explode: Nhấn chuột phải vào Watershed ➤ Calculate Watershed ta đuợc diện tích các vùng trong địa hình

Diện tích các vùng trong địa hinh như hình vẽ đồng thời cũng xuất hiện

Trên phần bình đồ địa hình và được đánh số thứ tự theo từng vùng Ta đuợc kết quả như hình duới đây:

Đường phân thủy

PHẦN 2: Autodesk Civil 3D

Nội dung của phần 2 bao gồm:

- Giới thiệu tổng quan về Autodesk Civil 3D

- Giao diện làm việc

- Quản lý một dự án trong Autodesk Civil 3D

- Ứng dụng cho bài toán thiết kế đường

- Mô hình bề mặt địa hình

- Thiết kế bình đồ tuyến

\ Thiết kế đường tim tuyến

\ Thiết kế đường cong bằng

\ Thiết kế trắc ngang chuẩn

\ Áp thiết kế trắc ngang cho tuyến

- Tính toán khối lượng đào đắp của tuyến

Chương 1 : Tổng quan về Autodesk Civil 3D

Autodesk Civil 3D có nhiều ứng dụng lớn trong công việc thiết kế của các kĩ sư xây dựng

Các chức năng chính của chương trình:

- Nhập số liệu thiết kế

- Thiết kế mặt bằng và bình đồ tuyến

- Thiết kế trắc dọc, trắc ngang

- Tính toán và lập bảng khối lượng đào đắp

- Dựng phối cảnh và tạo hoạt cảnh

I Giới thiệu giao diện làm việc của Autodesk Civil 3D

4

5

2

Giao diện của Autodesk Civil 3D cũng rất trực quan, có nền của AutoCad và các thanh công cụ hỗ trợ giúp người dùng thao tác các tác vụ một cách nhanh chóng nhất

Các thành phần cơ bản của giao diện sử dụng Autodesk Civil 3D là:

1 Toolspace: Dùng để quản lý các đối tượng, bao gồm 2 thẻ: Prospector – quản lý tập hợp các đối tượng và Settings – quản lý các thiết đặt và các

kiểu của đối tượng

2 Item view: Hiển thị danh sách với nội dung của các đối tượng khi được lựa chọn trong Toolspace

3 Layout tools: Dùng để tạo và hiệu chỉnh các đối tượng, như là Gradings hoặc Alignments

4 Standardized menus: Bao gồm các menu chứa các nhóm lệnh đầy đủ cho

từng công việc cụ thể

5 Tabbed property editors: Cho việc hiệu chỉnh từng đối tượng riêng lẻ

II Quản lý dự án trong Autodesk Civil 3D

Dự án của Autodesk Civil 3D bao gồm

những đối tượng (Points, Point Groups,

Surfaces) và các tham chiếu tới bản vẽ dự án

Các bản vẽ sau khi liên kết với dự án thì

các đối tượng của nó (Point, Point Groups,

Surface) có thể được gán cho dự án quản lý

- Gán đối tượng của bản vẽ cho dự

án quản lý: Nhấn chuột phải vào

đối tượng chọn Add to Project…

- Chuyển đối tượng của dự án cho

bản vẽ hiện hành: Nhấn chuột phải vào đối tượng chọn Get from Project…

Chương 2: Ứng dụng thiết kế đường ô tô

Mục đích:

- Giới thiệu về mối quan hệ giữa các đối tượng trong quá trình thiết kế đường của Autodesk Civil 3D

- Sử dụng Autodesk Civil 3D thiết kế tuyến đường ôtô

I Mối quan hệ các đối tượng trong thiết kế đường

Ở phần này sẽ giới thiệu những đối tượng cụ thể nhất trong quá trình thiết kế đường và mối quan hệ của chúng

Point: Điểm-Dữ liệu cơ bản của bề mặt

địa hình

Surface: Bề mặt địa hình

Là đối tượng mô phỏng bề mặt thực tế, tạo

thành sau quá trình khảo sát thiết kế ban đầu Đối

tượng này (Surface) đã được giới thiệu khá rõ

ràng ở phần trước, trong chương này ta sẽ không

nói lại quá trình tạo một Surface trong Autodesk

Civil 3D nữa

Alignment: Tim tuyến

Tạo một đối tượng Alignment là tổng hợp

của quá trình thiết kế các đoạn thẳng của tuyến và

các đoạn cong bằng

Profiles: Trắc dọc

Bao gồm nhóm đối tượng trong trắc dọc

như trắc dọc tự nhiên, trắc dọc thiết kế (đường

đỏ)

Sections: Mặt cắt ngang

Cùng với một thiết kế trắc

ngang(Assembly) Sections quy định bề rộng hiển

thị phối cảnh của địa hình sau khi áp thiết kế trắc

ngang cho tuyến

Assembly: Thiết kế trắc ngang

Subassembly: Các bộ phận cấu thành

nên một mẫu trắc ngang

Corridor: Tuyến đã áp trắc ngang

Pipe: Hệ thống ống dẫn thiết kế theo tuyến

Grid surfaces

™ Ảnh hưởng qua lại của các đối tượng

Khi một đối tượng bị thay đổi thì đối tượng chịu ảnh hưởng của nó được tự động thay đổi theo Ví dụ khi tim tuyến bị thay dổi thì trắc dọc tự nhiên tức khắc bị thay đổi Điều này ta cũng nhận thấy phần mền Nova là phần mềm hiện đang được ứng dụng nhiều ở nước ta chưa thực hiện được (NoVa-TDN 4.0) Điều này rất có lợi trong quá trình thực hiện, từ sự thay đổi này ta

có thể quan sát rõ hơn kết quả của các bước thiết kế

Sự ảnh hưởng một chiều của các đối tượng nêu trên ta có thể thấy như sau :

Thay đổi đối tượng Đối tượng bị thay đổi theo

Point Surface Surface Profiles Alignment Profiles, Section, Corridor, Pipe

Assembly Corridor Mối quan hệ này ta có thể thấy rõ hơn trong quá trình thực hiện thiết kế tuyến

II Ứng dụng Autodesk Civil 3D cho thiết kế đường

1 Mô hình bề mặt

1.1 Tổng quan

Việc thiết kế bình đồ tuyến dựa trên một mô hình bề mặt, mô tả một cách đầy đủ nhất bề mặt ngoài thực địa

Autodesk Civil 3D hỗ trợ xây dựng các kiểu bề mặt như:

Tin surfaces: Bề mặt lưới tam giác, được thiết lập bởi dữ liệu điểm, đường đồng

mức Đó là kiểu bề mặt cơ bản

phục vụ chính cho công tác thiết

kế bình đồ tuyến

Grid surfaces: Bề mặt

lưới tứ giác, cho khả năng quan

sát trung thực hơn bề mặt địa

hình

TIN volume surfaces: Bề

mặt tạo bởi sự chênh lệch giữa 2 mặt Tin surfaces: so sánh và mặt cơ sở

Grid volume surfaces: Bề mặt tạo bởi sự chênh lệch giữa 2 mặt Grid surfaces:

so sánh và mặt cơ sở