Thiết Kế Tối Ưu Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn

Tài liệu nghiên cứu Thiết kế tối ưu cửa van thép phẳng nhịp lớn, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Đàm Duy Hưng
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Hoàng Hưng
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Thiết Kế Tối Ưu Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn Khái Niệm

Cửa van thép phẳng nhịp lớn là một bộ phận quan trọng trong các công trình thủy lợi, được sử dụng để kiểm soát mực nước và điều tiết lưu lượng nước. Chúng thường được vận hành bằng tời hoặc xy lanh thủy lực. Chức năng chính của cửa van là ngăn chặn dòng chảy từ thượng lưu, đảm bảo lưu lượng nước theo thiết kế cho các mục đích khác nhau như tưới tiêu, cấp nước sinh hoạt, phát điện và thoát lũ. Ngoài ra, cửa van còn có khả năng tháo các vật chất lắng đọng dưới đáy như bùn cát. Cửa van phẳng nhịp lớn thường được ứng dụng trong các công trình ngăn sông hoặc cống ngăn triều có khẩu độ lớn, nơi chiều dài nhịp vượt trội so với chiều cao. Theo tài liệu gốc, "Cửa van là một bộ phận của công trình thuỷ lợi, dùng để khống chế mực nước và điều tiết lưu lượng theo yêu cầu tháo nước ở các thời kỳ khai thác khác nhau."

1.1. Phân Loại Kết Cấu Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn

Kết cấu giàn chính của cửa van thép phẳng nhịp lớn hiện nay có nhiều loại, bao gồm giàn chính có thanh cánh thượng lưu và hạ lưu dạng cong nằm trong cùng một mặt phẳng, và giàn chính có kết cấu bản mặt dạng phẳng kết hợp làm thanh cánh thượng lưu, còn thanh cánh hạ lưu có dạng cong một chiều hoặc hai chiều. Mỗi loại kết cấu có ưu điểm riêng, phù hợp với các điều kiện và yêu cầu khác nhau của công trình. Việc lựa chọn kết cấu phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và độ bền của cửa van. Theo tài liệu, "Giàn chính có thanh cánh thượng lưu, hạ lưu có dạng cong và nằm trong cùng một mặt phẳng...Giàn chính có kết cấu bản mặt dạng phẳng kết hợp làm thanh cánh thượng lưu..."

1.2. Phạm Vi Ứng Dụng Của Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn

Cửa van thép phẳng nhịp lớn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình thủy lợi, thủy điện và các công trình điều tiết nước khác. Chúng được sử dụng để đóng mở các công trình thủy, điều chỉnh lưu lượng nước chảy qua, và đảm bảo an toàn cho công trình. Các thiết bị vận hành cửa van, thiết bị nâng vận chuyển, và phần cố định (kết cấu thép chôn trong thân công trình) đều đóng vai trò quan trọng trong hệ thống. Việc lựa chọn và thiết kế các thiết bị này cần tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật an toàn để đảm bảo độ tin cậy của công trình. Tài liệu gốc nhấn mạnh: "Cửa van là kết cấu động để đóng mở các công trình thủy và điều chỉnh lưu lượng nước chảy qua."

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn

Thiết kế cửa van thép phẳng nhịp lớn đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật, đặc biệt là trong việc đảm bảo độ bền, độ cứng và khả năng chịu lực của kết cấu. Việc giảm trọng lượng kết cấu có ý nghĩa quan trọng về mặt kinh tế và kỹ thuật. Các yếu tố như tải trọng tác dụng lên cửa van, phân tích nội lực kết cấu, và lựa chọn vật liệu phù hợp đều cần được xem xét kỹ lưỡng. Ngoài ra, việc đảm bảo an toàn và độ tin cậy của cửa van trong quá trình vận hành cũng là một thách thức lớn. Theo tài liệu, "Đối với cửa van nhịp lớn việc giảm trọng lượng kết cấu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao."

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Thiết Kế Cửa Van Thép

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế cửa van thép, bao gồm kích thước lỗ tháo nước, loại lỗ (lỗ trên mặt hay lỗ dưới sâu), nhiệm vụ của cửa van (cửa van chính hay cửa van sửa chữa), và điều kiện địa hình, địa chất của công trình. Việc bố trí dầm chính, giàn ngang, dầm dọc phụ, và các bộ phận khác của cửa van cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo khả năng chịu lực và độ ổn định của kết cấu. Theo tài liệu, "Số lượng và kết cấu dầm chính phụ thuộc vào kích thước lỗ tháo nước mà cửa van đóng (quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao), loại lỗ (lỗ trên mặt hay lỗ dưới sâu) và nhiệm vụ của cửa van (cửa van chính hay cửa van sửa chữa)."

2.2. Tính Toán Nội Lực Cho Cửa Van Thép Phẳng Nhịp Lớn

Tính toán nội lực là một bước quan trọng trong thiết kế cửa van thép phẳng nhịp lớn. Các tải trọng tác dụng lên cửa van, bao gồm áp lực nước và trọng lượng bản thân, cần được xác định chính xác. Sau đó, phân tích nội lực kết cấu van phẳng được thực hiện để xác định ứng suất và biến dạng của các bộ phận khác nhau của cửa van. Các phương pháp tính toán hiện đại, như phân tích phần tử hữu hạn (FEM), thường được sử dụng để giải quyết các bài toán phức tạp. Tài liệu gốc đề cập đến việc phân tích nội lực: "Phân tích nội lực kết cấu van phẳng."

III. Phương Pháp Tối Ưu Hóa Thiết Kế Cửa Van Thép Nhịp Lớn

Tối ưu hóa thiết kế cửa van thép nhịp lớn là quá trình tìm kiếm giải pháp thiết kế tốt nhất, đáp ứng các yêu cầu về cường độ, độ cứng, và trọng lượng. Các phương pháp tối ưu hóa có thể bao gồm tối ưu hóa hình dạng, tối ưu hóa kích thước, và tối ưu hóa vật liệu. Việc sử dụng phần mềm thiết kế kết cấu, như SAP2000, có thể giúp kỹ sư thực hiện các phân tích và tối ưu hóa một cách hiệu quả. Mục tiêu là giảm thiểu trọng lượng kết cấu, giảm chi phí vật liệu, và nâng cao hiệu quả sử dụng. Theo tài liệu, "Thiết kế tối ưu hệ giàn trong cửa van phẳng nhịp lớn thỏa mãn điều kiện cường độ, điều kiện độ cứng và sử dụng vật liệu ít nhất."

3.1. Sử Dụng Phần Mềm SAP2000 Để Tối Ưu Hóa Kết Cấu Thép

Phần mềm SAP2000 là một công cụ mạnh mẽ để phân tích và thiết kế kết cấu thép. Nó cho phép kỹ sư mô hình hóa cửa van thép, áp dụng các tải trọng, và phân tích ứng suất và biến dạng. SAP2000 cũng cung cấp các công cụ tối ưu hóa, cho phép kỹ sư tìm kiếm giải pháp thiết kế tốt nhất dựa trên các tiêu chí khác nhau. Việc sử dụng SAP2000 giúp giảm thiểu thời gian thiết kế, nâng cao độ chính xác, và đảm bảo an toàn cho công trình. Tài liệu gốc đề cập đến việc sử dụng SAP2000: "Sử dụng tốt phần mềm SAP2000 phân tích kết cấu cửa van theo bài toán không gian."

3.2. Bài Toán Tối Ưu Về Trọng Lượng Và Phương Pháp Giải

Bài toán tối ưu về trọng lượng là một trong những bài toán quan trọng nhất trong thiết kế cửa van thép. Mục tiêu là tìm kiếm giải pháp thiết kế có trọng lượng nhỏ nhất, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về cường độ và độ cứng. Các phương pháp giải bài toán tối ưu về trọng lượng có thể bao gồm phương pháp quy hoạch tuyến tính, phương pháp quy hoạch phi tuyến, và các phương pháp heuristic. Việc lựa chọn phương pháp giải phù hợp phụ thuộc vào độ phức tạp của bài toán và các ràng buộc thiết kế. Theo tài liệu, "Khi thiết kế hệ giàn cửa van chúng ta cần xác định kích thước cần thiết của tiết diện các phân tố kết cấu đã cho ứng với một hệ tải trọng đã biết, sao cho thỏa mãn điều kiện cường độ, điều kiện độ cứng và sử dụng vật liệu ít nhất, đây là bài toán thiết kế tối ưu kết cấu về mặt trọng lượng."

IV. Ứng Dụng Thực Tế Thiết Kế Cửa Van Thép Nhịp Lớn

Việc thiết kế cửa van thép nhịp lớn cho các công trình cụ thể đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và kinh nghiệm thực tế. Các yếu tố như điều kiện địa hình, địa chất, và yêu cầu vận hành của công trình cần được xem xét kỹ lưỡng. Các ví dụ về thiết kế cửa van thép cho các công trình cụ thể có thể cung cấp những bài học quý giá và giúp kỹ sư tránh được những sai sót trong quá trình thiết kế. Việc áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế và quy trình kiểm tra chất lượng cũng rất quan trọng để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của cửa van. Tài liệu gốc đề cập đến việc áp dụng tính toán cho một công trình cụ thể: "Áp dụng tính toán cho một công trình cụ thể ở khu vực TP. Hồ Chí Minh."

4.1. Giới Thiệu Công Trình Cống Kênh Hàng TP. Hồ Chí Minh

Công trình cống Kênh Hàng tại TP. Hồ Chí Minh là một ví dụ điển hình về ứng dụng cửa van thép nhịp lớn. Công trình này có nhiệm vụ ngăn triều, kiểm soát mực nước, và bảo vệ khu vực khỏi ngập lụt. Việc thiết kế cửa van thép cho công trình này đòi hỏi sự xem xét kỹ lưỡng các yếu tố như vị trí địa lý, địa hình, địa mạo, và quy mô công trình. Các kết quả phân tích và tối ưu hóa thiết kế có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả và độ bền của cửa van. Theo tài liệu, "Giới thiệu công trình...Vị trí địa lý công trình cống Kênh Hàng...Địa hình, địa mạo vị trí công trình cống Kênh Hàng."

4.2. Lựa Chọn Hình Thức Kết Cấu Cửa Van Thép Phù Hợp

Việc lựa chọn hình thức kết cấu cửa van thép phù hợp là một quyết định quan trọng trong quá trình thiết kế. Các yếu tố như khẩu độ, chiều cao, và tải trọng tác dụng lên cửa van cần được xem xét để lựa chọn hình thức kết cấu tối ưu. Các hình thức kết cấu phổ biến bao gồm kết cấu giàn, kết cấu dầm, và kết cấu vòm. Mỗi hình thức kết cấu có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn hình thức phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của công trình. Tài liệu gốc đề cập đến việc lựa chọn hình thức kết cấu: "Lựa chọn hình thức kết cấu cửa van."

V. Kết Luận Và Kiến Nghị Về Thiết Kế Cửa Van Thép

Thiết kế cửa van thép phẳng nhịp lớn là một lĩnh vực kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và kinh nghiệm thực tế. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa và sử dụng phần mềm thiết kế kết cấu có thể giúp kỹ sư tạo ra các thiết kế hiệu quả và an toàn. Các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này cần tiếp tục được đẩy mạnh để nâng cao chất lượng và độ tin cậy của cửa van thép. Các kiến nghị về tiêu chuẩn thiết kế, quy trình kiểm tra chất lượng, và đào tạo kỹ sư cũng cần được xem xét để đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành. Theo tài liệu, "Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, của các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp."

5.1. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Cửa Van Thép Nhịp Lớn

Các hướng nghiên cứu tương lai về cửa van thép nhịp lớn có thể tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới, các phương pháp thiết kế tiên tiến, và các công nghệ thi công hiện đại. Việc nghiên cứu về khả năng chịu động đất, khả năng chống ăn mòn, và khả năng tự động hóa vận hành cũng rất quan trọng. Ngoài ra, việc phát triển các mô hình mô phỏng và phân tích chính xác hơn có thể giúp kỹ sư dự đoán và kiểm soát hiệu quả hơn các rủi ro trong quá trình thiết kế và vận hành. Tài liệu gốc đề cập đến kết luận và kiến nghị: "KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ."

5.2. Tầm Quan Trọng Của Bảo Trì Cửa Van Thép Định Kỳ

Bảo trì cửa van thép định kỳ là rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ và hiệu quả hoạt động của công trình. Các công việc bảo trì có thể bao gồm kiểm tra, sửa chữa, và thay thế các bộ phận bị hư hỏng. Việc thực hiện bảo trì định kỳ giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn và ngăn ngừa các sự cố lớn. Ngoài ra, việc ghi chép và theo dõi lịch sử bảo trì cũng rất quan trọng để đánh giá hiệu quả của công tác bảo trì và cải thiện quy trình bảo trì trong tương lai. Mặc dù tài liệu gốc không trực tiếp đề cập đến bảo trì, nhưng đây là một yếu tố quan trọng trong vòng đời của cửa van.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1 Cửa van phẳng được sử dụng rộng rãi trong các công trình có yêu cầu nhịp lớn nhưng chênh lệch cột nước không cao. Cửa van phẳng nhịp lớn thường có cấu tạo bản mặt phẳng được đỡ bằng hệ giàn ống thép phía sau cửa van. Do có cấu tạo phức tạp nên khi thiết kế cửa van phẳng thường lấy kết cấu của các công trình tương tự nên trọng lượng cửa van thường lớn hơn so với yêu cầu chịu lực thực tế của cửa van. Cửa van nhịp lớn có trọng lượng lớn nên việc tối ưu trọng lượng cửa van là cần thiết.

TỐI ƯU HÓA KẾT CẤU THÉP 2.1 Khái quát tối ưu hóa về kết cấu[5] 2.1 Bài toán tối ưu về trọng lượng và phương pháp giải Trong thiết kế thực tế ngoài bài toán kiểm tra chúng ta còn gặp bài toán xác định kích thước cần thiết của tiết diện các phân tố kết cấu đã cho ứng với một hệ tải trọng đã biết, sao cho thỏa mãn điều kiện cường độ, điều kiện độ cứng và sử dụng vật liệu ít nhất, đây là bài toán thiết kế tối ưu kết cấu về mặt trọng lượng. - Hàm mục tiêu và các ràng buộc: Trong tính toán tối ưu kết cấu hàm mục tiêu thường biểu thị các đại lượng cần cực tiểu hóa như trọng lượng, thể tích, giá thành,… của kết cấu. Các điều kiện ràng buộc dưới dạng đẳng thức thường là các điều kiện cân bằng, các điều kiện biến dạng liên tục. Các điều kiện ràng buộc dưới dạng bất đẳng thức thường là các điều kiện về độ bền, độ cứng, các điều kiện về chảy dẻo v.

Dạng hàm mục tiêu và dạng điều kiện ràng buộc thay đổi tùy theo kết cấu và phương pháp giải. Do đó bài toán tối ưu và phương pháp giải có những đặc điểm khác nhau khi dùng phương pháp tính khác nhau như phương pháp lực hay phương pháp chuyển vị. Trong thực tế để tiện cho việc chế tạo và giảm giá thành, kết cấu thường được phân thành nhiều nhóm cấu kiện. Các cấu kiện trong mỗi nhóm có tiết diện như nhau và mỗi cấu kiện là hình lăng trụ đều.

Giả sử một kết cấu được chia thành G nhóm, một nhóm bất kỳ kí hiệu là g, gọi tổng chiều dài của các cấu kiện trong nhóm là L g và diện tích tiết diện là A g. Vậy: Thể tích kết cấu: G V = ∑ Lg Ag (2.1) g =1 Trọng lượng kết cấu: G T = ∑ γ g Lg Ag (2.2) g =1 trong đó γ g là trọng lượng riêng của vật liệu trong nhóm g. Giá vật liệu kết cấu: G C = ∑ Cg γ g Lg Ag (2.3) g =1 trong đó C g là giá vật liệu trên một đơn vị trọng lượng. 12 - Hàm C trong công thức (2.3) là hàm mục tiêu về giá cả.

- Nếu giá vật liệu không thay đổi trong các nhóm thì T trong công thức (2.2) là hàm mục tiêu về trọng lượng. - Nếu kết cấu được chế tạo bằng một loại vật liệu thì V trong công thức (2.1) là hàm mục tiêu về thể tích. Trong các hàm mục tiêu ở trên có biến là diện tích tiết diện A g , nhưng trong các điều kiện ràng buộc về độ bền và độ cứng có biến khác nhau như mômen quán tính của tiết diện I g , mômen chống uốn W g. Nếu bài toán tối ưu gồm nhiều biến, ta cần tìm cách đưa về ít biến để việc tính toán được đơn giản hơn.

Chẳng hạn khi chỉ dùng một biến A g ta sẽ quy đổi các biến I g và W g thành biến A g. Nếu chỉ dùng một biến I g ta quy đổi các biến A g và W g thành I g. Nhìn vào các bảng đặc trưng hình học của tiết diện ta không thể phát hiện quy luật về mối quan hệ giữa chúng. Song lấy lôgarit các đại lượng đó, ta sẽ phát hiện ra một quy luật giữa chúng như sau: A = 0, 78W n (2.4) A = 0,559 I m trong đó với dầm tiết diện chữ I phổ thông có n=2/3 và m=1/2.

Đối với hệ khung dùng hệ thức (2.4) thay vào các biểu thức (2.3), ta có: G A = 0,559∑ Lg I g1/2 g =1 G T = 0,559∑ γ g Lg I g1/2 (2.5) g =1 G C = 0,559∑ Cg γ g Lg I g1/2 g =1 Nếu chọn I g làm biến, rõ ràng hàm mục tiêu (2.5) là hàm phi tuyến, còn chọn A g làm biến, các hàm mục tiêu (2.3) có dạng tuyến tính, nhưng các ràng buộc lại trở thành phi tuyến, vì từ hệ thức (2.6a) I = 3, 2 A2 Nếu chọn I làm biến thì hàm mục tiêu (2.5) và điều kiện ràng buộc đều có dạng phi tuyến, vì: 13 A = 0,559 I 1/2 (2.6b) W = 0, 67 I 3/4 Phương trình (2.6b) có thể biểu diễn gần đúng qua hệ thức tuyến tính sau: A= a + bI (2.6c) Trong đó a, b là các hằng số.1 – Tuyến tính hóa hàm A(I) - Phương pháp giải: Khi hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc đều có dạng phi tuyến, đây là bài toán quy hoạch phi tuyến. Còn nếu hàm mục tiêu và các ràng buộc đều là tuyến tính, đây là bài toán quy hoạch tuyến tính. Để tìm lời giải của bài toán này thường dùng nhất là phương pháp đơn hình của bài toán quy hoạch tuyến tính. Nếu bài toán chỉ có hai biến thì nghiệm của bài toán có thể tìm bằng phương pháp biểu diễn hình học.

Bài toán tối ưu kết cấu hệ thanh trong giai đoạn đàn hồi Nội lực và chuyển vị kết cấu hệ thanh có thể xác định bằng phương pháp lực hoặc phương pháp chuyển vị, trình tự giải bài toán tối ưu kết cấu hệ thanh trong giai đoạn đàn hồi thông qua ví dụ dưới đây: Thiết kế tối ưu giàn tĩnh định có kích thước và chịu tải trọng như ở hình 2.2, các thanh (1), (2), (3) có cùng diện tích A 1 , thanh (4) có diện tích A 2. Vật liệu thép CT3 có cường độ chịu kéo tính toán và chịu nén tính toán R=16kN/cm2. Tải trọng P 1 =2kN và P 2 =4kN. Hàm mục tiêu: 2 3 V = ∑ A g L g = A 1 ∑ L i + A 2 L 2 =750A 1 +400A 2 g =1 i =1 14 Hình 2.2 – Sơ đồ tính toán giàn phẳng Ràng buộc về độ bền: Ni σ=i ≤ Ri (kN/cm ) 2 Ai Giàn đã cho là giàn tĩnh định nên nội lực trong các thanh không phụ thuộc vào diện tích tiết diện các thanh giàn, từ phương pháp tách nút, nội lực các thanh như sau: N 1 =8,333kN, N 2 =-1,667kN, N 3 =6,667kN, N 4 =-5,333kN.

Từ điều kiện ràng buộc về độ bền ta có diện tích tiết diện cần thiết của các thanh giàn chịu kéo, chịu nén như sau: A 1 =8,333/16=0,522cm2, A 2 =1,667/16=0,104cm2, A 3 =6,667/16 =0,417mm2, A 4 =5,333/16=0,333mm2. Vì các thanh (1), (2) và (3) thuộc nhóm tiết diện A 1 , còn thanh (4) thuộc nhóm tiết diện A 2. nên ta lấy A 1 ≥ 0,522cm2 và A 2 ≥ 0,333m2, vậy V min khi A 1 =0,522cm2 và A 2 =0,333cm2. Bài toán tối ưu kết cấu hệ thanh trong giai đoạn chảy dẻo Các giả thiết cơ bản - Kết cấu gồm các thanh mặt cắt đều (lăng trụ).

- Bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc và lực cắt tới mômen dẻo của các thanh. - Hệ thức giữa trọng lượng một đơn vị chiều dài thanh và mômen dẻo của nó được biểu diễn ở hình 2.3 qua biểu thức sau: g = cM pn 15 Hình 2.3 – Đường quan hệ giữa trọng lượng và mômen dẻo Với mặt cắt chữ I, ta có công thức gần đúng sau: g = cM p0.7) - Phương trình (2.7) có thể biểu diễn gần đúng qua hệ thức tuyến tính sau đây: g = a + bM p (2.8) trong đó a, b là các hằng số. - Nếu dùng biểu thức tuyến tính (2.8) thì trọng lượng bản thân của kết cấu có thể xác định bằng công thức đơn giản sau đây: G = ΣgL = ΣaL + ΣbM P L (2.9) trong đó L là chiều dài thanh Số hạng ΣaL là hằng số với kết cấu đã cho, vậy G là nhỏ nhất khi ΣbM P L cực tiểu, số hạng này được ký hiệu là x: x = ΣbM P L (2.10) và được gọi là hàm muc tiêu. Bài toán trọng lượng tối ưu đưa về xét cực tiểu hàm mục tiêu được xác định theo công thức (2.10) với các ràng buộc về cường độ.

Phương pháp giải và ví dụ minh họa Xét một dầm liên tục 2 nhịp có kích thước và chịu tải trọng như ở hình 2. Nhịp trái có mômen dẻo là µ 1 và nhịp phải có mômen dẻo là µ 2. Theo công thức (2.10) ta có hàm mục tiêu của bài toán như sau: x= 3µ 1 + 3µ 2 16 Hình 2.4 – Sơ đồ cơ cấu phá hủy dẻo Xác định mômen dẻo µ 1 và µ 2 của dầm liên tục hai nhịp để hàm mục tiêu cực tiểu. - Phương trình cân bằng: (I) 1,5M 1 - 0,5M 2 = 60 (II) - M 2 + 2M 3 = 45 - Điều kiện ràng buộc: - µ 1 ≤ M i ≤ µ 1 (i = 1, 2) và µ 2 ≤ M i ≤ µ 2 (i = 2, 3) (I) µ 1 [ µ2 2µ 1 / 60 (a) µ1 > µ2 1,5µ 1 + 0,5µ 2 / 60 (b) (II) µ 1 [ µ2 µ 1 + 2µ 2 / 45 (c) µ1 > µ2 3µ 2 / 45 (d) - Tìm nghiệm bằng phương pháp hình học được biểu diễn trên hình 2.5 – Xác định nghiệm tối ưu bằng đồ thị 17 - Hình chiếu của đỉnh B lên đường thẳng 3µ 1 - 3µ 2 = 0 gần gốc tọa độ nhất, vậy tọa độ của đỉnh B là nghiệm của bài toán: µ 1 =35kNm và µ 2 = 15kNm 2.2 Thiết kế tối ưu kết cấu thép bằng phần mền SAP2000 2.1 Các bài toán trong thiết kế kết cấu thép Tính toán kết cấu thép hệ thanh theo các Tiêu chuẩn thiết kế trong phần mềm SAP2000 thường gặp hai bài toán cơ bản sau: Bài toán kiểm tra: Kiểm tra về cường độ kết cấu hệ thanh với các số liệu đã biết (kích thước hình học của kết cấu, tải trọng, vật liệu, .) được tiến hành như sau: - Xây dựng mô hình tính toán và phân tích nội lực kết cấu.

- Chọn Tiêu chuẩn thiết kế, xác định tỷ số giữa ứng suất tính toán và cường độ tính toán của vật liệu thép làm cấu kiện kết cấu được gọi là hệ số sử dụng vật liệu hay hệ số ứng suất, nếu tỷ số này lớn hơn 1 thì kết cấu không thỏa mãn điều kiện về cường độ.