Thiết kế tối ưu sáng chế dầm thép

Bài tập lớn môn học thiết kế tối u sáng chế
Họ và tên : Nguyễn Mạnh Cờng .
Giáo viên h ớng dẫn . PGS.TS Nguyễn Viết Trung .
A) thiết kế tối u:
1) Nhiệm vụ thiết kế .
Thiết kế tối u một dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép với các tham số về chiều
cao an toàn của dầm (H), Chiều dày của bản bê tông(Hb), chiều dày bụng dầm thép (d),
chiều dày cánh bản thép (t) và chiều rộng cánh bản dầm thép (bt). với lợng thép sử dụng ít
nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu chịu lực về cờng độ và độ biến dạng.
2) Giải pháp thiết kế .
a) Mô hình của dầm thép nh sau :
b) Các ký hiệu :
Gọi : L : Khẩu độ nhịp tính toán (m)
Ft : Diện tích dầm thép (m
2
)
Ftd : Diện tích tính đổi toàn dầm (m
2
)
Ht : Chiều cao của dầm thép (m)
q : Tải trọng rải đều do hoạt tải (kg/m).
qt : Tải trọng rải đều do tĩnh tải (kg/m).
Yd : Chiều cao tính đổi trục trọng tâm (m) .
M : Mô men giữa dầm do hoạt tải và tĩnh tải(kg.m)
R1 : ứng suất thớ dới dầm thép (kg/m2)
1
Fv : Độ võng giữa dầm (m) .
c) Phơng pháp tính toán :
Sử dụng phơng pháp "Thử lần lợt" của "Lý thuyết thiết kế tối u" để giải bài toán này với sơ
đồ thuật toán nh sau :
Đ

S
S
Đ
S
Đ
S
Đ
S
Đ
S
Đ
2
Nhập số liệu .
(H,Hb,d,t,Bt,L,Bc,q )
Giới thiệu chơng trình
Lập các hàm thủ tục tính
Thử chiều cao dầm (H) Cho H từ Hmax- Hmin
Thử chiều cao bản Bt (Hb) Cho Hb từ Hbmax- Hbmin
Thử chiều dày bản bụng(d) Cho D từ Dmax- Dmin
Thử bề rộng bản cánh (Bt) Cho BT từ btmax- btmin
Thử chiều dày bản cánh (t) Cho t từ tmax- tmin
Kiểm tra điều kiện về độ võng và cờng độ và chọn Ftmin
Kiểm tra điều kiện chiều dày bản cánh (t)
Kiểm tra điều kiện chiều rộng bản cánh (bt)
Kiểm tra điều kiện chiều dày bản bụng (d)
Kiểm tra điều kiện chiều dày bản bT (Hb)
In kết quả và kết thúc
d) Công thức tính :
Diện tích của dầm thép Ft=(Ht-2 x t) x d+2 x t x Bt
Ht = H-Hb

Diện tích tính đổi ; Ftd = (Hb x Bc)/ Ft
Toạ độ trục trọng tâm : Yd = Z+Ht/2
Trong đó : Z=(Hb x Bc xH)/(2 x N x Ftd)
Mô men quán tính tính đổi :
+ Mô men quán tính của dẩm thép :

2
3
3
)
22
()(2
12
)(2
12
tHt
tdBt
tdBt
hd
Jt ììì+
ìì
+
ì
=
+ Mô men quán tính tính đổi :

22
3
)
2

(
12
ZFtJtZ
H
HbBc
HbBc
Jtd ì++ì+
ì
Tải trọng rải đều do trọng lợng bản thân .
Qt=7850 x Ft + 2400 x Bc x Hc .
Mô men tĩnh tải giữa nhịp do hoạt tải và tĩnh tải .
M=(q+Qt)*l
2
/8
ứng suất thớ dới của dầm thép :
R1=M x Yd / Jtd
Độ võng giữa nhịp do hoạt tải và tĩnh tải :
Fv = (5 x (q+Qt) x L4)/(384 x E x Jtd)
3) Hớng dẫn thiết kế.
Vào số liệu : mở file số liệu là sltk.dat
Nhập các thông số nh trong file đã ghi chú bao gồm :
Hàng 1 : các dữ liệu về tên các biến cần nhập .
Hàng 2 : Dữ liệu về giới hạn lớn nhất mà chơng trình cần tính .
Hàng 3 : Dữ liệu về giới hạn nhỏ nhất mà chơng trình cần tính .
Hàng 4 : Dữ liệu về khoảng biến đổi về kích thớc cho mỗi thông số .
Hàng 5 : Dữ liệu về hoạt tải tính toán (q) .
Hàng 6 : Dữ liệu về Chiều dài nhịp (L).
Hàng 7 : Dữ liệu về bề rộng bản bê tông (Bc).
3
Kiểm tra điều kiện chiều cao dầm bT (H)

4) Ch¬ng tr×nh .
PROGRAM CHUONG_TRINH_THIET_KE_TOI_UU_DAM_THEP_LH_BAN_BE_TONG;
uses dos,crt;
var q,l,bc,d,d0,hb,hb0,t,t0,h,h0,bt,bt0,gtmin : real;
HB1,HB2,HB3,D1,D2,D3,BT1,BT2,BT3,T1,T2,T3,H1,H2,H3: real;
fsl,kq,kq1: text;
NHAP : STRING;
nhap1,nhap2,nhap3:String[10];
nhap4,nhap5,nhap6:string[33];
CONST {cac hang so goi han}
N=6.5;{HE SO TINH DOI}
E=21000000000.00;
PROCEDURE MO_DAU;
BEGIN
Textmode (c80);
clrscr;
window(0,4,80,22);
textbackground(lightgreen);
textcolor(black);
Writeln('
===============================================================');
Writeln('|| ||');
Writeln('|| TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI ||');
Writeln('|| &&&&&&&&&&& ||');
Writeln('|| KHOA SAU DAI HOC ||');
Writeln('|| ||');
Writeln('|| ||');
Write('|| ');
Textcolor(red+128);
Write('CHUONG TRINH THIET KE TOI UU DAM LIEN HOP');

Textcolor(BLUE);
write(' ||');
writeln;
Writeln('|| ||');
Writeln('|| ||');
Writeln('|| ||');
Writeln('||Thuc hien: NGUYEN MANH CUONG,VIEN CHIEN LUOCGTVT||');
Writeln('||Giao vien huong dan: PGS,TS NGUYEN VIET TRUNG ||');
Writeln('|| ||');
Writeln('|| Ha noi,9/2003 ||');
Writeln('====================================================');
Writeln('An Enter de bat dau chuong trinh');
readln;
end;
FUNCTION Ht:real;
begin
Ht:=h-hb;
End;
FUNCTION Ft:real;
begin
Ft:=(Ht-2*t)*d+2*t*Bt;
4
End;
FUNCTION FtD:real;
begin
Ftd:=(Hb*Bc)/N+Ft;
End;
FUNCTION Qt:real;
begin
Qt:=Ft*7850+2500*Hb*Bc;

End;
FUNCTION M:real;
begin
M:=(q+qt)*l*l/8;
End;
FUNCTION Z:real;
begin
Z:=Hb*Bc/n*h/2/Ftd;
End;
FUNCTION Yd:real;
begin
Yd:=Z+Ht/2;
End;
FUNCTION Jtd :real;
begin
Jtd:=Bc*Hb*Hb*Hb/12+bc*Hb*sqr(h/2-z)+d*Ht*Ht*Ht/12+2*(Bt-
d)*t*t*t/12+2*(bt-d)*t*sqr(Ht/2-t/2)+Ft*z*z;
End;
FUNCTION R1:real;
begin
R1:=M/Jtd*Yd;
End;
FUNCTION Fv:real;
begin
Fv:=5*(q+Qt)*l*l*l*l/(384*E*Jtd);
End;
{Than chuong trinh chinh}
BEGIN MO_DAU;
assign(fsl,'sltk.dat');
reset(fsl);

assign(kq,'ketqua.txt');
rewrite(kq);
assign(kq1,'khongdat.txt');
rewrite(kq1);
readln(fsl,NHAP);
Writeln('Da doc song so lieu. Xin cho chut xiu !');
readln(fsl,nhap1,h2,Hb2,d2,t2,Bt2);
readln(fsl,nhap2,h1,Hb1,d1,t1,Bt1);
5