Bài tập môn học thiết kế tối ưu

Bài tập môn học thiết kế tối u
A/ Thiết kế tối u:
1. Đặt vấn đề:
Trong thực tế hiện nay, vấn đề tìm phơng án tối u của kết cấu và các máy
móc công cụ, việc tối u hoá các chế độ làm việc của các thiết bị và các kết cấu
công trình .v.v có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong thiết kế công trình kỹ
thuật. Nh việc xác định các tham số của kết cấu xây dựng tối u theo tiêu chuẩn giá
thành rẻ nhất hay độ bền của một kết cấu nào đó cao nhất trong một khả năng cho
phé...
2. Bài toán kỹ thuật lựa chọn:
Ta thấy rằng trong thực tế những ngời làm công tác thiết kế hiện nay có một
đặc tính là những công trình lớn, quan trọng thì việc thiết kế mới tỷ mỷ, mới có sự
so sánh còn các công trình nhỏ càng đơn giản thì việc thiết kế càng cẩu thả, việc
lựa chọn kết cấu bừa bãi, tuỳ tiện vì không có sự so sánh để có đợc một kết cấu vừa
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật mà lại có đợc sự tiết kiệm tối đa.
Nh đã nói ở trên, thông thờng hiện nay các kỹ s khi thiết kế cầu bản thờng
sơ bộ lựa chọn các kích thớc nh chiều dày bản, kích thớc móng, mố, số lợng các cốt
thép và bố trí cốt thép sau đó kiểm toán theo yêu cầu kỹ thuật.
Cách làm nh trên thì không thể cho phép ngời kỹ s lựa chọn đợc chiều dày
bản, kích thớc móng, mố và số lợng cốt thép hợp lý nhất nên có thể giá thành
không thấp nhất dẫn tới lãng phí.
Nh vậy, vấn đề đặt ra là phải giải bài toán tối u hoá để lựa chọn đợc sao cho
chiều dày bản, kích thớc móng, mố và lợng cốt thép hợp lý làm giảm giá thành
công trình.
3. Thành lập mô hình bài toán:
Với bài toán này ta lựa chọn ra hàm mục tiêu là cần lựa chọn chiều dày bản,
kích thớc móng, mố và lợng cốt thép sao cho giá thành rẻ nhất.
Nh vậy hàm mục tiêu là:
V = giá thành = f ( x,y,z,w,g,a
i
)

Trong đó:
x : chiều dày bản.
y : đơn giá bê tông.
z : số lợng cốt thép
w : cách bố trí cốt thép.
g : đơn giá thép.
a
i
: Kích thớc móng, mố.
Nhiệm vụ đặt ra là cần giải bài toán cực tiểu hoá hàm mục tiêu V.
V = min
Với các điều kiện ràng buộc là :
Mtt < Mgh ; < [] ; ...( Các công thức tính duyệt ở giáo trình cầu
BTCT)
4. Thuật toán:
Trớc hết ta cần đa ra trình tự giải bài toán:
a. Căn cứ vào quy mô của dự án mà ta có các thông số đầu vào căn bản là:
- Từ tính toán thuỷ văn ta sẽ có đợc chiều dài cầu, chiều cao cầu hợp lý .
Với những công trình quy mô nhỏ thì việc thiết kế chiều cao cầu phụ thuộc
rất nhiều vào tuyến đờng thiết kế vì vậy cần lựa chọn khẩu độ hợp lý cho công trình
từ đó có chiều dài nhịp Ln và Hc hợp lý.
- Từ cấp tải trọng của tuyến đờng mà ta có tải trọng thiết kế cho công trình
nh : H8, H13 X60 hay H30 XB80.
b. Lựa chọn kích thớc kết cấu:
Lựa chọn x, y, z, w, g, a
i
với các giá trị giới hạn của các tham số:
c. Tính toán hệ số phân bố ngang:
Ta cần tính toán hệ số phân bố ngang để xác định đợc sự phân bố tải trọng cho các
dầm.

d. Tính toán nội lực cho các dầm:
e. Tính toán áp lực đất móng, mố.
f. Kiểm toán kết cấu theo yêu cầu kỹ thuật:
g. Tính toán hàm mục tiêu V
V = f (x,y,z,w,g,a
i
)
Từ các thông số của đầu vào ta sẽ tính đợc V với điều kiện phải thoả mãn
yêu cầu kĩ thuật đặt ra.
h. Kiểm tra hàm mục tiêu:
Từ các Vi tính đợc khi ta thay đổi các thông số đầu voà tìm ra đợc các thông
số với điều kiện : V= min
i. Xuất các thông số kết quả tìm đợc.
j. Kết thúc bài toán.
5. Dự kiến ngôn ngữ lập trình :
Do yêu cầu của bài toán đặt ra với các dữ liệu tơng đối ít và chỉ cần các vòng
lặp của các thông số trong phạm vi yêu cầu thì với bài toán này thích hợp nhất nên
dung ngôn ngữ C hoặc Pascal.
Đề xuất ngôn ngữ lập trình Pascal để giải bài toán.
6. Sơ đồ khối:
7. Lời kết:
Do thời gian có hạn nên cha thể hoàn chỉnh đầy đủ và viết chơng trình giải
bài toán tối u hoá trên. Chắc chắn sẽ có chơng trình giải trong thời gian tới. Khi có
chơng trình sẽ giúp rất nhiều cho các kỹ s thiết kế trong công việc lựa chọn đợc ph-
ơng án tối u nhất,
Bản thân em đã có viết một phần mềm nhỏ về công tác thiết kế cầu bản ( vẽ
cầu bản- ngôn ngữ Autolip). Sau khi có kết quả giải bài toán tối u sẽ nhập thông số
vào chơng trình sẽ giúp việc thiết kế tối u, tiết kiệm thời gian hơn.

Kiểm tra hàm mục tiêu V

Xuất kết quả tính toán
Tính toán hàm mục tiêu V
Kiểm tra các điều kiện ràng
buộc M < Mgh,
< [] ...
Nhập dữ liệu đầu vào
END
BEGIN