BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN LÝ THIẾT KẾ TỐI ƯU KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG SỬ DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN NGÀNH
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN LÝ
THIẾT KẾ TỐI ƯU KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG
SỬ DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN
NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP - 60580208
Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG VĂN LÝ
THIẾT KẾ TỐI ƯU KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG SỬ
DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN
NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP - 60580208
Hướng dẫn khoa học:
TS LÊ ANH THẮNG
Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Đặng Văn Lý
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Lê Anh Thắng đã giúp đỡ, hướng dẫn và cung cấp các thông tin cần thiết để tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Xây Dựng và Cơ Học Ứng Dụng của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Xin cảm ơn tất cả người thân trong gia đình đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn
Vì kiến thức và thời gian thực hiện luận văn thạc sĩ có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Tôi rất mong được sự đóng góp của quý thầy cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn
Xin chân thành cảm ơn
Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016
Đặng Văn Lý
Trang 5TÓM TẮT
Trong việc thiết kế kết cấu nói chung và kết cấu liên hợp thép – bê tông nói riêng , đa số các kỹ sư thiết kế sử dụng phương pháp đúng dần với các thông số cần thiết kế Các thông số này thường được chọn theo kinh nghiệm của kỹ sư thiết kế và
nó ảnh hưởng rất nhiều đến giá thành của cấu kiện
Để hạn chế vấn đề trên, một phương pháp thiết kế tối ưu kết cấu liên hợp dựa trên hàm mục tiêu về chi phí sử dụng thuật toán di truyền với sự hỗ trợ của phần mềm Matlab được đề cập trong luận văn này Dữ liệu đầu vào bao gồm: chiều rộng
W, chiều dài L của ô sàn, hoạt tải LL, tĩnh tải DL Kết quả tính toán bao gồm các thông số: kích thước dầm phụ, kích thước dầm chính, số lượng chốt liên kết trên dầm chính, số lượng chốt liên kết trên dầm phụ, chiều cao sóng tole, loại bê tông,
độ dày bê tông, và số lượng dầm phụ Với kết quả tính toán trên, chi phí vật liệu cho
ô sàn là thấp nhất
Cuối cùng, tác giả lập bảng tra nhằm hỗ trợ các kỹ sư thiết kế có thể chọn sơ
bộ tiết diện dầm, chiều dày sàn, số lượng dầm phụ của hệ thống sàn liên hợp nếu mục tiêu thiết kế là tiết kiệm chi phí vật liệu Dựa vào đó các kỹ sư cũng có thể tính khái toán chi phí vật liệu cho sàn liên hợp khi có kích thước ô sàn cũng như tải trọng tác động
Trang 9N Số liên kết chịu cắt trong 1 sóng tole
wr Rộng trung bình của sóng tole
r
h Chiều cao của sóng tole
s
h Chiều cao chốt liên kết
R hệ số suy giảm cường độ của chốt
Trang 10M Momen tối đa trong dầm chính
R Hệ số suy giảm cường độ của chốt liên kết
Trang 11tw Bề dày bản bụng tiết diện dầm
bf Bề rộng bản cánh của tiết diện dầm
Sx Modul dẻo theo phương trục x của tiết diện dầm
Ix Momen quán trính theo phương trục x của tiết diện dầm
rx Bán kính quán tính theo phương trục x của tiết diện dầm
Zx Modun đàn hồi theo phương x của tiết diện dầm
Iy Momen quán trính theo phương trục y của tiết diện dầm
Sy Modul dẻo theo phương trục y của tiết diện dầm
ry Bán kính quán tính theo phương trục y của tiết diện dầm
Zy Modun đàn hồi theo phương y của tiết diện dầm
wt slab Trọng lượng sàn bê tông
wt deck Trọng lượng sàn thép (tole)
n Tỷ lệ modun đàn hồi
e
b Chiều rộng của sàn tham gia làm việc
Trang 14Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả trong nước và ngoài nước đã công bố
1.1.1 Giới thiệu
Nhu cầu xây dựng nhà cao tầng đang bùng nổ mạnh mẽ trên thể giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Khi sử dụng các giải pháp kết cấu bê tông cốt thép thông thường, công trình nhà cao tầng đòi hỏi kích thước các cấu kiện kết cấu có thể rất lớn, nặng nề, tốn kém, giảm không gian sử dụng và giảm tính thẩm mỹ Để khắc phục các nhược điểm kể trên, giải pháp kết cấu liên hợp thép-bê tông (Steel Reinforced Concrete - SRC) đã và đang được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trênthế giới cho các công trình nhà cao tầng Mục đích của giải pháp này là tận dụng các ưu điểm riêng về đặc trưng cơ lý giữa vật liệu thép và bê tông để tạo ra kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực và độ tin cậy cao, đồng thời tăng cường khả năng chống cháy Bên cạnh đó, công trình sử dụng giải pháp kết cấu liên hợp sẽ đáp ứng được công năng sử dụng cao, hiệu quả về kinh tế và đảm bảo tính thẩm mỹ
Khi thiết kế kết cấu liên hợp thép - bê tông thường sử dụng phương pháp thiết kế truyền thống “thử-sai” hay phương pháp đúng dần với các thông số như đặc trưng vật liệu, tải trọng, chiều dày sàn, kích thước hình học của dầm thép, cường độ
và số lượng các chốt liên kết chịu cắt… Các thông số này thường được chọn theo kinh nghiệm của kỹ sư thiết kế và nó ảnh hưởng rất nhiều đến giá thành của cấu kiện Để duy trì sự cạnh tranh do sự gia tăng của giá thành vật liệu, các nhà sản xuất, thi công buộc phải giảm chi phí và rút ngắn thời gian thi công Do vậy, xu hướng thiết kế hiện đại là sử dụng phương pháp thiết kế tối ưu để xác định các thông số thiết kế sao cho chi phí các cấu kiện là nhỏ nhất được áp dụng thay thế cho phương pháp thiết kế truyền thống để góp phần giảm chi phí đầu tư xây dựng công trình