Phân tích độ tin cậy của hệ kết cấu dây căng sử dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp FORM

Nghiên cứu và áp dụng sử dụng các lý thuyết mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy FORM để phân tích ổn định của mô hình không gian nhà thi đấu đa năng với kết cấu mái s

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :TS NGUYỄN VĂN GIANG

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng … năm …

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHỤNG CÔNG TOÀN THỂ Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 18/3/1978 Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

MSHV: 154.187.0016

I- Tên đề tài: Phân tích độ tin cậy của hệ kết cấu dây căng sử dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp FORM

II- Nhiệm vụ và nội dung:

1 Nghiên cứu và áp dụng sử dụng các lý thuyết mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy FORM để phân tích ổn định của mô hình không gian nhà thi đấu đa năng với kết cấu mái sử dụng cáp dây căng hình cánh cung dưới tác động của tải trọng

2 Phát triển thuật toán dựa trên phần mềm tính toán kết cấu ETABS dựng mô hình, SAP 2000 để phân tích nội lực của kết cấu tương ứng với các loại tải trọng khác nhau, dùng ngôn ngữ lập trình Matlab để thiết lập các công thức cho bài toán và giải các phương trình tổng động thể của bài toán Trong luận văn, mô phỏng công trình nhà thi đấu đa năng làm việc với mô hình không gian với kết cấu mái sử dụng cáp dây căng hình cánh cung với số tầng cao 01 tầng, chiều dài 120m, chiều rộng 90m, chiều cao 24m Cột, các thanh chống đứng, chống xiên, các thanh giằng hệ dàn cáp là các cấu kiện thép, kết cấu chịu lực chính phần mái công trình, dây căng giữ ổn định đầu cột tại vị trí neo cáp truyền xuống là dây cáp cường độ cao

3 Các yếu tố ngẫu nhiên được xem xét bao gồm yếu tố tải trọng gió, nhiệt độ môi trường; các tải trọng tác động vào công trình lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam Hai yếu

tố này liên tục thay đổi trong quá trình sử dụng của kết cấu và mang tính chất ngẫu nhiên

4 Kiểm tra độ tin cậy của chương trình bằng cách so sánh kết quả của chương trình với kết quả của các tác giả khác.ậu Thực hiện các ví dụ số nhằm khảo sát ảnh hưởng của các nhân tố quan trọng đến ứng xử của kết cấu từ đó rút ra kết luận và kiến nghị

III- Ngày giao nhiệm vụ : / /20

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: / /20

V- Cán bộ hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN GIANG

TS NGUYỄN VĂN GIANG

LỜI CAM ĐOAN

Trong quá trình thực hiện luận văn này tôi đã có tham khảo nhiều tài liệu và nhiều luận văn trước đây của các tác giả và được trích dẫn theo đúng quy định

Ngoài những nội dung được tham khảo và trích dẫn tôi cam đoan Luận văn “Phân tích độ tin cậy của hệ kết cấu dây căng sử dụng mạng Nơ ron nhân tạo và phương pháp FORM” dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Giang là công trình nghiên

cứu của riêng 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

Học viên thực hiện Luận văn

Phụng Công Toàn Thể

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sỹ là bài luận cuối khóa nhằm tổng hợp lại kiến thức của các môn học trong suốt quá trình học tập theo chương trình đào tạo Thạc sỹ của trường Những môn học chính trong đề tài được sử dụng như phương pháp nghiên cứu khoa học, kết cấu tấm vỏ, tối ưu hóa độ tin cậy, động lực học kết cấu, phương pháp định lượng, v.v để giải quyết những vấn đề cụ thể đặt ra trong thực tế, từ đó rút ra những bài học cho bản thân và đóng góp cho các công trình nghiên cứu khoa học

Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Văn Giang Thông qua môn học tối ưu hóa độ tin cậy, phương pháp phần tử hữu hạn, thầy đã truyền sự đam mê nghiên cứu khoa học, nhất là phương pháp số là phương pháp mà trước đây bản thân muốn tìm hiểu nhưng chưa có điều kiện và nhiệt huyết Hơn nữa, từ những gợi ý của thầy và thực tiễn của quá trình công tác đã hình thành nên ý tưởng của đề tài Trong quá trình nghiên cứu thầy đã giúp tôi rất nhiều về cách nhận định đúng đắn trong những vấn đề, cũng như cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả Thông qua các tài liệu mà TS Nguyễn Văn Giang đã cung cấp, tôi đã lựa chọn lĩnh vực kết cấu thép, dây căng, dây võng nghiên cứu đã có nhiều phát triển trên thế giới, nhưng vẫn còn hạn chế đối với Việt Nam Là loại dây đơn hoặc tổ hợp các dây đơn lại với nhau thành tao không có khả năng chịu nén, độ cứng uốn rất nhỏ nên khi tính toán không xét ảnh hưởng của nó đến nội lực và chuyển vị mà chỉ xét độ cứng kéo của dây Hiện nay, kết cấu dây mềm được sử dụng phổ biến trong thực tế xây dựng như kết cấu dây treo mái che trong các công trình dân dụng và công nghiệp nhịp lớn, đặc biệt là các kết cấu cầu treo dây võng, cầu treo dây văng đó là các kết cấu liên hợp giữa dây mềm và dầm hoặc dàn cứng Vấn đề tính toán dây đơn là cơ

sở để xây dựng các loại sơ đồ tính cho các loại kết cấu dây mềm và kết cấu liên hợp nói trên Trong luận văn, học viên sử dụng dây cáp cường độ cao với đặc tính trên

để đưa vào mô hình nghiên cứu, tính toán công trình dân dụng và công nghiệp nhịp lớn đưa vào đề tài Do đó, với lòng đam mê của mình, tôi tiếp tục kế thừa các đồng nghiệp Việt Nam đã làm trước đây để phát triển đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học kỹ thuật công nghệ thành phố Hồ Chí Minh đã truyền dạy những kiến thức cần thiết cho tôi, đó cũng là những kiến thức quý báu trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của tôi sau này

Kiến thức khoa học là vô tận, nhất là đối với những người không chuyên nghiên cứu, có thể một vấn đề nhỏ tuy nhiên để hiểu và ứng dụng được cũng cần nhiều thời gian tìm hiểu Trong hoàn cảnh Luận văn Thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian ngắn không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý thầy (cô) có những lời nhận xét, hướng dẫn, giúp đỡ để tôi được học tập thêm những kiến thức cần thiết và hoàn thiện hơn

TP HCM, ngày tháng năm 2017

TÓM TẮT

Kết cấu dây căng là loại kết cấu đặc biệt, vì là loại kết cấu chỉ làm việc theo một trạng thái nhưng lại chịu tác động bởi nhiều loại tải trọng Do đó, đánh giá độ tin cậy của kết cấu này rất phức tạp, tác giả qua nghiên cứu bài toán cụ thể được áp dụng cho mô hình không gian nhà thi đấu đa năng với kết cấu mái sử dụng cáp dây căng hình cánh cung của luận văn này thấy rằng việc sử dụng mạng Nơron nhân tạo

và phương pháp Form đã đem lại các kết quả khả quan Các hàm hàm trạng thái giới hạn I dựa theo tiêu chuẩn độ bền của cáp (nội lực trong cáp không vượt quá cường độ giới hạn theo catalogue của nhà sản xuất) và hàm trạng thái giới hạn II dựa theo điều kiện chuyển vị giới hạn (biến dạng, chuyển vị theo phương đứng phải nhỏ hơn chuyển vị cho phép) đã được tác động bởi các biến ngẫu nhiên sẽ được chọn thông qua quá trình phân tích và tính toán mức độ nhạy của các yếu tố bên ngoài tác động đến các hàm trạng thái giới hạn Đầu tiên, luận văn tiến hành phân tích độ tin cậy cho kết cấu của công trình theo thiết kế Sau đó, các phương án thiết

kế khác nhau được lựa chọn và phân tích nhằm đưa ra cái nhìn tổng quan về các phương án thiết kế Từ đó giúp người thiết kế có thêm thông tin để lựa chọn phương

án thiết kế phù hợp

Từ khóa: Tối ưu hóa, độ tin cậy, mạng Nơron nhân tạo, phương pháp Form,

dây căng, artificial neural networks

ABSTRACT

Tension wire structure is a special type of structure, because it is a type of structure that only works in one state but is affected by many types of load Therefore, the reliability of this structure is very complex The author examines the specific problem applied to the multipurpose house space model with the roof structure using a bow-shaped wire rope This thesis found that using artificial neural networks and the Form method yielded satisfactory results Limit function functions are based on the cable strength criterion (internal force in the cable does not exceed the manufacturer's catalog strength limits) and the limiting state function II is based

on the limited displacement condition (distortion, vertical displacement must be smaller than the allowable displacement) that is influenced by random variables will

be selected through the analysis and calculation of the sensitivity of the external factors affecting limited state functions First, the thesis carries out the reliability analysis of the structure of the work according to the design Then, different design options were selected and analyzed to give an overview of the design options From there, designers have more information to choose the right design

The thesis includes 4 chapters:

Keywords: Optimization, reliability, artificial neural networks, form

methods, artificial neural networks

MỤC LỤC

MỤC LỤC vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC xii

MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT xiii

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 6

1.3 Phạm vi nghiên cứu 7

1.3.1 Xác định lực căng trước trong hệ dây căng 7

1.3.2 Sự ảnh hưởng của gối tựa 8

1.4 Tình hình nghiên cứu 8

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 9

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 9

1.5 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 11

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

2.1 Giới thiệu tổng quan về hệ kết cấu dây căng 13

2.1.1 Hệ dàn dây căng 13

2.1.2 Phân tích ứng xử của hệ kết cấu dây căng bằng phần mềm 14

2.2 Phương pháp mạng nơ ron nhân tạo (ANN) 24

2.2.1 Cấu trúc của một nơ ron nhân tạo [1] 25

2.2.2 Mô hình mạng nơ ron nhân tạo [1] 28

2.2.3 Quá trình huấn luyện [1], [20], [21]: 30

2.3 Lý thuyết độ tin cậy 34

2.3.1 Tổng quát các bước của một bài toán phân tích độ tin cậy cho kết cấu 34

2.3.2 Phương pháp FORM [1], [20], [21]: 38

2.4 Sự kết hợp giữa mạng nơ ron nhân tạo (ANN) với phương pháp đánh giá độ tin cậy FORM 42

Chương 3 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 44

3.1 Mô hình bài toán sử dụng phần mềm 44

3.2 Khảo sát độ nhạy, chọn biến ngẫu nhiên 48

3.2.1 Khảo sát biến lực căng trước trong cáp 49

3.2.2 Khảo sát biến tiết diện và nội lực cáp 51

3.2.3 Khảo sát nhiệt độ thay đổi 54

3.2.4 Khảo sát tải trọng gió thay đổi 56

3.2.5 Khảo sát môđun đàn hồi 58

3.3 Đánh giá độ tin cậy cho bài toán 59

3.4 Xác định giá trị biến tải trọng gió và nhiệt độ theo TTGH I, lực căng của cáp vượt quá giới hạn 60

3.4.1 Tải trọng gió 60

3.4.2 Tải trọng nhiệt độ 60

3.4.3 Lực căng trước của cáp 60

3.4.4 Nội lực của cáp (phần tử 5295) ứng với trường hợp lực căng T=600 KN 61

3.4.5 Chuyển vị tại nút 793 ứng với trường hợp lực căng T=600 KN 63

3.5 Đánh giá độ tin cậy của hệ kết cấu theo TTGH I, cáp bị đứt 65

3.5.1 Lấy mẫu từ phần mềm SAP 2000 65

3.5.2 Mô hình mạng nơ ron nhân tạo (ANN) 66

3.5.3 Đánh giá độ tin cậy bằng FORM 69

3.6 Tính toán xác định giá trị biến tải trọng gió và nhiệt độ theo TTGH II, chuyển vị của nút nhỏ hơn chuyển vị cho phép 70

3.6.1 Mô hình mạng thần kinh nhân tạo (ANN) 70

3.6.2 Đánh giá độ tin cậy bằng Form 72

3.7 Sự thay đổi của độ tin cậy của hệ với giá trị biến tải trọng gió và nhiệt độ theo trạng thái giới hạn II (viết tắt TTGH II), theo giá trị chuyển vị cho phép 74

3.8 Sự thay đổi của độ tin cậy của hệ với giá trị biến tải trọng gió và nhiệt độ theo trạng thái giới hạn II (viết tắt TTGH II), theo giá trị lực căng trước 75

3.9 Xác định giá trị biến tải trọng gió và nhiệt độ theo TTGH II, lực căng của cáp

âm, cáp bị chùng 75

3.10 Mối tương quan giữa các yếu tố đầu vào của thiết kế và chi phí đầu tư 76

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

4.1 Kết luận 77

4.2 Một số đề xuất dựa trên cơ sở của luận văn 79

4.2.1 Đề xuất việc sử dụng hệ thống kết cấu cáp ở Việt Nam hiện nay 79

4.2.2 Đề xuất về việc sử dụng công cụ đánh giá độ tin cậy trong thiết kế 80

4.2.3 Hạn chế và hướng phát triển của đề tài 81

4.2.4 Hướng phát triển của đề tài 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sân vận động Wembley, Luân Đôn, Anh (2007) 3

Hình 1.2 Mái nhà sân vận động Olympic, Munich, Đức (1968-1972) 3

Hình 1.3 Cầu đi bộ Campo Volantin, Bilbao, Tây Ban Nha (1994-1997) 3

Hình 1.4 Bảo tàng nghệ thuật Milwaukee, Wiscosin, Mỹ (1996-2002) 4

Hình 1.5 Trung tâm phân phối ô tô Renault, Swindon, Anh (1980-1982) 4

Hình 1.6 Đại học Loyola University Pavilon, America (1980-1983) 4

Hình 1.7 Loyola University Pavilon, America 5

Hình 1.8 Biểu đồ vật liệu 5

Hình 1.9 Các hệ thống kết cấu dây căng chịu lực dạng hypa 12

Hình 2.1 Sơ đồ dây căng hệ dàn tam giác 13

Hình 2.2 Sơ đồ dây căng hình cánh cung giao nhau 13

Hình 2.3 Sơ đồ dây căng hình cánh cung đối xứng 13

Hình 2.4 Mô hình phần tử dây căng có xét đến biến thiên nhiệt độ 14

Hình 2.5 Biểu đồ phương pháp Newton – Raphson 17

Hình 2.6 Sơ đồ thuật toán Newton – Raphson 18

Hình 2.7 Đồ thị phát sinh các điểm nút dây căng hình cánh cung giao nhau 20

Hình 2.8 Đồ thị phát sinh các điểm nút dây căng hình cánh cung đối xứng 21

Hình 2.9 Cấu trúc của một nơ ron sinh học điển hình 25

Hình 2.10 Cấu trúc của một nơ ron nhân tạo điển hình 26

Hình 2.11 Mạng tự kết hợp 28

Hình 2.12 Mạng kết hợp khác kiểu 28

Hình 2.13 Mạng truyền thẳng một lớp 29

Hình 2.14 Mạng truyền thẳng nhiều lớp 30

Hình 2.15 Mạng phản hồi 30

Hình 2.16 Sơ đồ ANN 34

Hình 2.17 Đồ thị xác định hàm trạng thái giới hạn 36

Hình 2.18 Hàm trạng thái giới hạn 37

Hình 2.19 Đồ thị biểu diễn xác định điểm thiết kế phương pháp FORM 39

Hình 2.20 Lưu đồ thuật toán nội suy bằng phương pháp FORM 40

Hình 2.21 Sơ đồ kết hợp giữa mạng nơ ron nhân tạo (ANN) với phương pháp đánh giá độ tin cậy FORM 43

Hình 3.1 Mô hình không gian bài toán phương án thiết kế dây căng đan chéo từ phần mềm Etabs 46

Hình 3.2 Xuất mô hình không gian bài toán phương án thiết kế dây căng đan chéo từ phần mềm Etabs sang phần mềm Sap 2000 46

Hình 3.3 Lập mô hình không gian bài toán phương án thiết kế dây căng võng từ phần mềm Sap 2000 47

Hình 3.4 Mô hình khung, nút, sợi cáp 48

Hình 3.5 Sự biến thiên của nội lực khi căng trước cáp thay đổi 49

Hình 3.6 Sự biến thiên của chuyển vị so với đường kính cáp 52

Hình 3.7 Biến thiên của nội lực so với đường kính cáp 53

Hình 3.8 Biến thiên của chuyển vị so với nhiệt độ 54

Hình 3.9 Biến thiên của nội lực so với nhiệt độ 55

Hình 3.10 Biến thiên của nội lực so với tải trọng gió 56

Hình 3.11 Biến thiên của chuyển vị so với tải trọng gió 57

Hình 3.12 Biến thiên của nội lực so với môđun đàn hồi 58

Hình 3.13 Biến thiên của chuyển vị so với mô đun đàn hồi 58

Hình 3.14 Mean Squared 67

Hình 3.15 Output Target 68

Hình 3.16 Biểu đồ kết quả huấn luyện thay đổi nội lực 68

Hình 3.17 Mean Squared 71

Hình 3.18 Biểu đồ kết quả huấn luyện chuyển vị 71

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Hệ số đường cong Parabol dây căng hình cánh cung giao nhau 20

Bảng 2.2 Hệ số đường cong Parabol dây căng hình cánh cung đối xứng 20

Bảng 2.3 Một số hàm truyền thông dụng 27

Bảng 3.1 Khả năng chịu lực của các loại cáp 53

Bảng 3.2 Giá trị tải trọng khai báo trong phần mềm Sap 2000 60

Bảng 3.3 Giá trị nhiệt độ khai báo trong phần mềm 60

Bảng 3.4 Nội lực của cáp phần tử 5295 61

Bảng 3.5 Chuyển vị của nút 793 63

Bảng 3.6 Giá trị nội lực và chuyển vị do biến tải trọng gió và nhiệt độ thay đổi 65

Bảng 3.7 Giá trị lực căng cho phép của cáp 69

Bảng 3.8 Kết quả tính toán xác suất an toàn theo TTGH I 69

Bảng 3.9 Kết quả tính β theo TTGH I 70

Bảng 3.10 Chỉ số độ tin cậy trong tiêu chuẩn BS EN 1990:2000+A1:2005 73

Bảng 3.11 Sự thay đổi chỉnh số β và đường kính cáp 73

Bảng 3.12 Sự thay đổi của số β và chuyển vị cho phép 74

Bảng 3.13 Sự thay đổi số β và lực căng trước cáp D=75 75

Bảng 3.14 Sự thay đổi số β và lực căng trước cáp D=80 75

Bảng 3.15 So sánh tiết diện cáp và chi phí 76

Bảng 3.16 Sự thay đổi số β và đường kính cáp 76

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Mô hình bài toán I Phụ lục 2 Kết quả nội lực của cáp 5295 (trường hợp tải DL_W_-X_T) XII Phụ lục 3 Code Matlab tính xác suất theo Hàm TTGH I XIV Phụ lục 4 Code Matlab tính xác suất theo Hàm TTGH II XVII Phụ lục 5 Code lập trình Matplap XX Phụ lục 6 Code ANN XXIII Phụ lục 7 Code FORM XXV Phụ lục 8 Bảng B2 Eurocode BS EN 1990:2002+A1: 2005 XXVII

MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

DOF Bậc tự do (Degree of Freedom)

FEM Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method)

MEM Phương pháp phần tử chuyển động (Moving Element Method) PTHH

Finite Element Method

First Order Reliability Method

Artificial Neural Network

Không gian chuẩn hóa

Hệ số poisson của vật liệu

Trọng lượng riêng của vật liệu

g(x) Hàm trạng thái giới hạn

R(x) Biến vô hướng đại diện khả năng kháng cho phép của kết cấu

Q(x) Biến vô hướng đại diện khả năng ứng xử của kết cấu

P s Xác suất an toàn trong bài toán đánh giá độ tin cậy

Chiều dài khi chưa căng

Ma trận mềm của phần tử dây căng

Nội lực tại nút

Hệ số tải trọng

Lực dư

Kích cỡ của N-1 lớp ẩn

TFi Hàm truyền của lớp thứ i, mặc định là hàm “tansig” đối với lớp ẩn,

hàm “pureline” đối với lớp đầu ra

BTF Hàm thuật toán lan truyền ngược, mặc định là hàm “trainlm”

Chương 1 TỔNG QUAN

Mục đích của luận văn là nghiên cứu vận dụng thuật toán dựa trên cơ sở lý thuyết đã được nghiên cứu để thẩm định, đánh giá độ tin cậy, độ an toàn của hồ sơ thiết kế kết cấu, luận văn đề cập đến kết cấu dây căng cùng làm việc với kết cấu thép Qua tìm hiểu, tham khảo kiến trúc hiện đại, tài liệu trong nước, nước ngoài, các luận văn đã làm, học viên nhận thấy kết cấu dây căng ngày càng được ứng dụng rộng rãi, nhất là đối với công trình mang tính biểu tượng, công trình công cộng với khẩu độ vượt nhịp lớn nhưng tải trọng bản thân nhẹ phù hợp với điều kiện địa chất trên nền đất yếu trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, điều kiện kinh tế trong nước

và thích ứng với biến đổi khí hậu, đồng thời công trình chịu tải trọng gió, động đất tốt

Kết cấu dây căng sử dụng trong công trình cần được nghiên cứu, phát triển Các công trình kết cấu chủ yếu như kết cấu dây dạng console, kết cấu dây dạng khung phẳng, khung không gian với quy mô lớn là kết quả của sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong quá trình hội nhập, phát triển kinh tế Ưu điểm của nó là tải trọng nhẹ, khả năng chịu lực lớn, vượt nhịp lớn và độ tin cậy cao, thi công nhanh thường được sử dụng trong công trình công cộng, nhà công nghiệp, nhà xưởng, nhà máy, v.v

- Nhà nhịp lớn: là những loại nhà do yêu cầu sử dụng phải có nhịp khá lớn từ 30

- 100m như nhà biểu diễn, nhà thi đấu thể dục thể thao, nhà triển lãm, nhà chứa máy bay, v.v dùng kết cấu dây căng là hợp lý nhất Có những trường hợp nhịp đặc biệt lớn trên 100m thì kết cấu dây là duy nhất áp dụng được

- Cầu đường bộ, đường sắt: Cầu treo bằng kết cấu dây căng có thể vượt nhịp trên 1.000m

Trong quá trình thiết kế, các đơn vị tư vấn đưa ra nhiều giải pháp thiết kế kết cấu cho công trình nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu là tin cậy, đảm bảo

công năng sử dụng phù hợp, mang tính thẩm mỹ cao Ngoài các vật liệu truyền thống như bê tông cốt thép, gạch, đá, v.v thì kết cấu dây căng đã góp phần làm thay đổi bộ mặt kiến trúc đô thị, hiện đại hóa công trình xây dựng, kiến trúc hiện đại hỗ trợ cho người thiết kế trong sáng tạo nhưng vẫn đáp ứng nhu cầu công năng, nhu cầu sử dụng của con người, tạo nên nét kiến trúc đặc trưng cho đô thị Không ai phủ nhận ưu điểm của kết cấu dây căng trong chịu lực, độ bền vững, v.v và nhất là tạo các không gian, hình khối kiến trúc đa dạng, nhẹ nhàng, thanh thoát, hiện đại, có khả năng vượt nhịp lớn và đặc biệt là dễ dàng chế tạo tại nhà máy

Việc thiết kết cấu dây căng trong xây dựng công trình và các tiêu chuẩn áp dụng cho giải pháp trên hiện nay còn nhiều hạn chế Thực trạng tiêu chuẩn thiết kế xây dựng Việt Nam chỉ sử dụng các số liệu đầu vào của bài toán chỉ có một giá trị xác định nên việc thiết kế thường phải chọn những hệ số an toàn như hệ số vượt tải, hệ

số an toàn khi thiết kế kết cấu công trình, v.v dẫn đến thiết kế thừa với thực tế, gây lãng phí và quan trọng hơn là không thể đánh giá được độ tin cậy của kết cấu công trình

Đồng thời, sự tương tác giữa kết cấu dây căng trong không gian còn ảnh hưởng đến độ cứng, lực cản của hệ nên làm thay đổi các ứng xử của hệ, do đó khi thiết kế kết cấu người thiết kế cần quan tâm tới độ tin cậy của kết cấu dưới ảnh hưởng của tương tác ngoại lực đến ứng xử của tải trọng gió, nhiệt độ, v.v liên quan đến khả năng chịu lực của kết cấu

Do đó, luận văn tập trung nghiên cứu áp dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy để phân tích ổn định của hệ kết cấu dây dưới tác động của tải trọng là cần thiết

Hình 1.1 Sân vận động Wembley, Luân Đôn, Anh (2007)

Hình 1.4 Bảo tàng nghệ thuật Milwaukee, Wiscosin, Mỹ (1996-2002)

Hình 1.7 Loyola University Pavilon, America (1980-1983)

(Nguồn:http://www.pinterest.com)

Hình 1.8 Biểu đồ vật liệu

Hầu hết dây căng chủ yếu được sản xuất tại nhà máy do nhà sản xuất cung cấp, thi công được lắp đặt trực tiếp tại công trường Việc lựa chọn tiết diện, giải pháp thiết kế đều ảnh hưởng đến giá thành công trình Vì vậy, để tăng khả năng cạnh tranh, chủ đầu tư cũng luôn đặt yêu cầu các kỹ sư đưa ra phương án thiết kế tối ưu nhất cho các công trình Việc giải các bài toán tối ưu, độ tin cậy đòi hỏi người thiết

kế phải nắm vững các phương pháp tính toán như: Phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích kết cấu, áp dụng phương pháp đánh giá độ tin cậy để đánh giá độ tin cậy cho hệ kết cấu dưới ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên Thông thường, người thiết

kế thường dựa vào kinh nghiệm để thiết kế Do đó, kết quả thiết kế có thể bị lãng phí hoặc có thể không đảm bảo an toàn khi sử dụng Việc đưa ra những phương pháp thiết kế tối ưu, tin cậy dựa trên các cơ sở toán học bằng cách thành lập và giải các bài toán tối ưu hóa cho kết cấu là thực sự cần thiết

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu xác định hàm trạng thái giới hạn, các tiêu chuẩn phá hủy của hệ dây căng; xác định các biến ngẫu nhiên; sử dụng phần mềm ETABS mô phỏng mô hình kết cấu, chuyển qua SAP 2000 gán thông số vật liệu, tiết diện, giải tìm nội lực, mô phỏng của hệ kết cấu dây với các thông số đầu vào (f, e, t, b, h, to, v.v.) Tạo bộ dữ liệu (gồm dữ liệu ngẫu nhiên đầu vào và ứng xử kết cấu đầu ra) bằng cách thay đổi các biến ngẫu nhiên theo các quy luật phân bố mẫu phù hợp Nghiên cứu lập trình chương trình tính toán phân tích độ nhạy, xác định các biến ngẫu nhiên quan trọng

Sử dụng mạng nơ ron nhân tạo (ANN) để xấp xỉ ứng xử của hệ kết cấu dây căng và thành lập hàm trạng thái giới hạn

Sử dụng các phương pháp đánh giá độ tin cậy để đánh giá độ tin cậy (xác suất phá hủy) cho hệ kết cấu dây dưới ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên

Kết quả đạt được là độ tin cậy (xác suất phá hủy) của hệ kết cấu dây khi chịu ảnh hưởng của biến ngẫu nhiên Từ kết quả đạt được, người thiết kế sẽ có cơ sở để

đề xuất các giải pháp để điều chỉnh kết cấu phù hợp nhằm đảm bảo sự cân đối giữa

độ an toàn cho phép của công trình và chi phí đầu tư

Sử dụng Matlab để lập trình xây dựng chương trình tính để giải phương trình và phân tích các kết quả

Kiểm tra độ tin cậy kết quả của chương trình tính bằng cách so sánh kết quả của luận văn với các kết quả từ các bài báo, luận văn khác đã được công bố

Cuối cùng, đưa ra các ví dụ số để khảo sát mức độ ảnh hưởng của các yếu tố liên quan đến ứng xử của kết cấu dây căng thông qua mô hình và các đặc trưng của kết cấu Qua tìm hiểu sự làm việc của vật liệu như bê tông, thép, bê tông cốt thép, kết cấu thép thì kết cấu dây cáp cường độ cao phù hợp với công trình vượt nhịp lớn, chịu tác động các loại tải trọng với các thông số đầu vào là các biến ngẩu nhiên như tải trọng gió, nhiệt độ, v.v Vì vậy, học viên chọn mô hình không gian hệ mái kế cấu dây căng mái nhà thi đấu đa năng để nghiên cứu

1.3.1 Xác định lực căng trước trong hệ dây căng

Nghiên cứu sử dụng các lý thuyết mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy để phân tích ổn định của hệ kết cấu dây dưới tác động của tải trọng để giải quyết các bài toán của kết cấu dây căng

Xác định lực căng trước trong hệ dây căng là một vấn đề rất quan trọng trong việc thiết kế nhằm đảm bảo cho các phần tử dây căng không chịu nén khi tải trọng tác dụng nghĩa là dây căng không bị chùng Hai sợi dây căng ngang nhau phải được căng cùng một lực để hệ không bị biến hình, chuyển vị của hệ dây căng rất ít bị ảnh hưởng bởi lực căng này khi chịu tải trọng, do vậy chỉ nên căng một lực vừa đủ để đảm bảo điều kiện dây không bị chùng, còn lực chống đứng, xiên trong hệ dây căng phải đảm bảo chịu được trọng lượng bản thân của kết cấu treo trên nó Tuy nhiên,

do ảnh hưởng của sự chùng ứng suất trong dây và các điều kiện khác nên theo thời gian lực căng này sẽ giảm, do vậy sau một thời gian nhất định cần phải xác định lại lực căng trong dây và dây cần phải được căng lại

Ngoài ra, sự ảnh hưởng của gối tựa để neo hệ kết cấu dây cũng có ảnh hưởng rất nhiều đến lực căng, chính sự ảnh hưởng của lực căng này làm cho các gối tựa để neo hệ dây căng chuyển vị, khi lực căng càng lớn thì chuyển vị càng lớn, lực căng

trong dây giảm càng nhiều Hệ kết cấu dây căng dựa trên quan điểm thiết kế là tách biệt độc lập giữa các thành phần tải trọng theo phương đứng do trọng lượng bản thân kết cấu, hoạt tải trong quá trình thi công, tải trọng được treo vào hệ; thành phần tải theo phương ngang do tải trọng gió truyền vào trong không gian theo phương căng dây, kết hợp thanh chống đứng, ngang, xiên thành hệ giằng để chịu tải trọng gió, tải trọng bản thân công trình, hoạt tải công trình

Khi tải trọng gió tác dụng, một trong các sợi dây căng ngang sẽ chịu kéo, sợi dây ngang còn lại sẽ chịu nén, lực căng trước trong dây sẽ triệt tiêu với thành phần lực nén do tải trọng gió gây ra, sợi dây còn lại sẽ phải chịu cả hai thành phần gồm lực căng trước và lực do tải trọng gió

1.3.2 Sự ảnh hưởng của gối tựa

Sự thay đổi của gối tựa có ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử của hệ kết cấu về lực căng, chuyển vị và sự ổn định tổng thể của hệ Sự thay đổi này bao gồm điều kiện biên liên kết và sự chuyển vị của gối tựa Trong đó, thay đổi điều kiện biên liên kết giữa hệ dây căng và các hệ kết cấu đỡ hầu như ít ảnh hưởng đến ứng xử của hệ Tuy nhiên, sự chuyển vị của gối tựa như đỉnh cột ảnh hưởng đáng kể đến lực căng, chuyển vị và ứng xử của hệ dây căng Ngoài thành phần lực căng trước trong hệ dây căng thì các tải trọng tác dụng lên cột, mái, v.v cũng ảnh hưởng đến sự chuyển vị của gối tựa Điều kiện biên liên kết của các hệ đỡ dàn mái cáp bằng cáp giằng đỉnh cột, vách tường, khán đài hạn chế chuyển vị gối tựa ảnh hưởng đến sự ổn định của

hệ kết cấu dây căng và đều ảnh hưởng đến ứng xử của chính hệ kết cấu đó

Do hạn chế về thời gian nghiên cứu, luận văn chỉ tập trung giải quyết các bài toán sử dụng các lý thuyết mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy FORM để phân tích ổn định của hệ kết cấu dây cáp dưới tác động của tải trọng

cấu Trong mục này, các nghiên cứu tiêu biểu đã và đang thực hiện sẽ được hệ thống hóa

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới cũng đã có một số nghiên cứu sử dụng các công cụ đánh giá độ tin cậy khác nhau kết hợp với mô hình xấp xỉ nhằm đánh giá độ tin cậy cho các kết cấu công trình xây dựng [22], [23] Một số công trình tiêu biểu như Jin Cheng và cộng

sự [25], Chin Loong Chan và cộng sự [24], phân tích ứng xử phi tuyến hình học của kết cấu cáp sử dụng phần tử cáp 2 nút đã được Yang và cộng sự [22], Huang và cộng sự [23] trong nghiên cứu của mình đã đề xuất phần tử 2 nút cải tiến dựa trên giải thuật Newton-Raphson để phân tích ứng xử tĩnh của kết cấu cáp v.v Các nghiên cứu này đã nghiên cứu đánh giá độ tin cậy cho các bài toán kỹ thuật như bài toán móng cọc chịu tải trọng ngang, bài toán tường chắn đất, bài toán mái dốc, kết cấu khung, kết cấu cáp v.v Công cụ được đề ra và sử dụng trong các nghiên cứu trên chủ yếu là sự kết hợp của các công cụ đánh giá độ tin cậy như phương pháp đánh giá độ tin cây bậc nhất (FORM), bậc 2 (SORM), mô phỏng Monte-Carlo (MSC) và các công cụ xấp xỉ như mạng nơ ron nhân tạo (ANN), phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM), v.v Tuy nhiên, phân tích độ tin cậy cho kết cấu dây căng thì vẫn còn hạn chế Hơn nữa việc sử dụng phương pháp mạng nơ ron để áp dụng cho loại bài toán này vẫn chưa được áp dụng phổ biến Một số công trình nghiên cứu phân tích độ tin cậy kết cấu được tìm thấy ở một số tài liệu, [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35]

Trong các nghiên cứu này, tác giả đã tập trung phân tích ứng xử phi tuyến của kết cấu trong những điều kiện làm việc và chịu lực khác nhau Cùng với sự phát triển của hệ thống máy tính và các công cụ số (phần mềm MATLAB, SAP 2000, ANSYS, TEKLA, v.v.), những nghiên cứu về phân tích dây căng cũng góp phần tạo nên những gói tính toán về kết cấu

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Các nghiên cứu trong nước về phân tích, đánh giá độ tin cậy và các mô hình xấp

xỉ cũng đã được công bố được kể đến như:

- Nghiên cứu sự tác động của tải trọng gió đối với hệ kết cấu cáp kính do Nguyễn Thời Trung và cộng sự thực hiện [3]

- Phân tích độ tin cậy của kết cấu vỏ gia cường gân sử dụng mạng thần kinh nhân tạo do PGS.TS Nguyễn Thời Trung, Hồ Hữu Vịnh, Lê Anh Linh, Bùi Xuân Thắng thực hiện [2]

- Ts Trần Bá Việt, Nguyễn Thanh Bình, “Ảnh hưởng của sợi thép đến tính chất của bêtông cường độ cao”, Trang 48, Tạp chí Xây Dựng 07/2006 [6]

- Phạm Thị Hoàng Nhung, “Ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo vào việc dự báo lưu lượng nước hồ Hòa Bình”, Luận văn Thạc sĩ – số 3/2014 [5]

- Bùi Hoàng Khánh, Lê Duy Hưng, Hoàng Mạnh Khôi, Đỗ Toàn Năng, “Báo cáo mạng nơ ron và ứng dụng”, Báo cáo khoa học, Trường Đại học Công nghệ Hà Nội, 2010 [8]

- Lê Văn Dũng, “Phân tích độ tin cậy hệ kết cấu cáp kính sử dụng mạng thần kinh nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy bậc nhất”, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2015 [18]

- Nguyễn Thời Trung, Hồ Hữu Vịnh, Lê Anh Linh, Liêu Xuân Quí, Nguyễn Thời Mỹ Hạnh, “Phân tích độ tin cậy trong xây dựng: tổng quan, thách thức và triển vọng”, Hội thảo khoa học lần thứ V Khoa Xây dựng và Điện, Trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh, 9/2014 [4]

Để tính toán thiết kết cấu cho một công trình đòi hỏi người thiết kế phải lựa chọn được mô hình của kết cấu, các yếu tố đầu vào, phương pháp tính toán kiểm tra, nhận xét và đánh giá Trong tất cả các yếu tố trên đều chứa đựng yếu tố chủ quan của con người và yếu tố khách quan Yếu tố chủ quan của con người thể trong việc xác định các giá trị trung bình của các yếu tố tải trọng, đặc trưng vật liệu, v.v Yếu

tố khách quan là sự thay đổi của các yếu tố đầu vào ví dụ như sự thay đổi của lực gió theo mùa, sự thay đổi của nhiệt độ môi trường, sai số trong chế tạo vật liệu, v.v

Trong thực tế tính toán và quy định trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam, việc đánh giá sự thay đổi mang tính khách quan thường được thể hiện qua các hệ số an toàn như tải trọng, hệ số an toàn vật liệu, v.v do chúng ta không thể kiểm soát được

giá trị thay đổi nên thường có khuynh hướng thiết kế dư không cần thiết Có khi những yếu tố ảnh hưởng bất lợi, nguy hiểm cho hệ kết cấu

Trong bối cảnh hiện nay, sử dụng tiêu chuẩn thiết kế với tư duy cũ sẽ gặp nhiều khó khăn khi ngày càng nhiều các nhà đầu tư, thiết kế nước ngoài theo tiêu chuẩn thiết kế của Mỹ, Châu Âu, v.v

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước của các nhà khoa học đi trước cho thấy việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp xấp xỉ nhằm đánh giá độ tin cậy cho hệ kết cấu cáp là cần thiết Việc này, giúp đưa bài toán đánh giá độ tin cậy trở nên gần gũi hơn đối với người thiết kế ở Việt Nam, đặc biệt là đối với những bài toán phải sử dụng kết quả phân tích ứng xử từ các phần mềm Mô hình xấp xỉ sẽ giúp tăng khả năng áp dụng bài toán đánh giá độ tin cậy vào các công trình thực tế, các kết cấu cụ thể Do đó, học viên chọn đề tài “Phân tích độ tin cậy của hệ kết cấu dây căng sử dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp FORM” là có ý nghĩa khoa học và rất thiết thực trong bối cảnh trong nước hiện nay

1.5 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

Kết cấu dây căng được sử dụng phổ biến trong nhiều thập kỷ qua trên thế giới, điển hình như hệ kết cấu dây của Sân vận động Wembley, Luân Đôn, Anh (2007), Mái nhà sân vận động Olympic, Munich, Đức (1968-1972), Bảo tàng nghệ thuật Milwaukee, Wiscosin, Mỹ (1996-2002), Trung tâm phân phối ô tô Renault, Swindon, Anh (1980-1982), v.v

Vì vậy, đề tài của luận văn tập trung vào mô hình nghiên cứu: áp dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp đánh giá độ tin cậy để phân tích ổn định của hệ kết cấu dây căng làm việc trong không gian dưới tác động của tải trọng gió, biến thiên nhiệt độ Ứng xử của cáp là phi tuyến, vật liệu đồng nhất

Hình 1.9 Các hệ thống kết cấu dây căng chịu lực dạng hypa

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nội dung chương này trình bày các giả thiết, công thức tính toán và mô hình toán học được sử dụng trong luận văn đồng thời giới thiệu các phương pháp số như: phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp đánh giá độ tin cậy để xác định xác xuất phá hủy của kết cấu

2.1 Giới thiệu tổng quan về hệ kết cấu dây căng

2.1.1 Hệ dàn dây căng

Cónhiều hệ kết cấu mái dàn dây căng được phát triển để vượt nhịp lớn, chịu tải trọng gió Trong đó phổ biến nhất là hệ dàn chéo được tạo thành các bộ đôi tam giác bằng cáp đối xứng nhau, được nối bằng các thanh chống để tạo thành hệ dàn

Hình 2.1 Sơ đồ dây căng hệ dàn tam giác

Ngoài ra, còn có hệ dàn dây căng hình cánh cung bao gồm hai sợi cáp đối xứng

có dạng đường cong bậc hai, hai sợi cáp này cũng được liên kết lại với nhau bằng các thanh chống

Hình 2.2 Sơ đồ dây căng hình cánh cung giao nhau

Hình 2.3 Sơ đồ dây căng hình cánh cung đối xứng

Dây căng thường là cáp thép không gỉ có cường độ cao và chỉ chịu kéo, còn các thanh chống dùng thép không gỉ chịu nén, kéo Hệ dàn dây căng chéo và dàn dây căng hình cánh cung ngược đối xứng được bố trí theo phương ngang Việc xác định hình dạng, kích thước hình học và lực căng trước trong hệ dàn dây căng ảnh hưởng rất nhiều đến ứng xử của hệ, xác định lực căng trước nhằm đảm bảo cho các phần tử dây căng không chịu nén khi chịu tải trọng là một vấn đề cần được phân tích Với việc ứng dụng hệ kết cấu dây căng thay cho hệ dàn thép thì liên kết giữ tấm lợp mái nhà và hệ dây căng được thực hiện bằng các thanh giằng ngang, đứng, xiên đỡ hệ mái

2.1.2 Phân tích ứng xử của hệ kết cấu dây căng bằng phần mềm

2.1.2.1 Ma trận độ cứng phần tử dây căng

Hình 2.4 Mô hình phần tử dây căng có xét đến biến thiên nhiệt độ

Xét phần tử dây căng được thể hiện như Hình 2.4, phần tử này được treo giữa

hai nút A và B với tọa độ vuông góc lần lượt là  0,0,0  và l l l1, ,2 3 chịu tải trọng phân bố theo ba phương làw w w1, 2, 3 và biến thiên nhiệt độT f f f f f f1, , , , ,2 3 4 5 6 là các thành phần nội lực tại nút Tọa độ Lagrangian của hệ trước biến dạng và sau khi

biến dạng là s và p Phương trình cân bằng của phần tử cáp được viết như sau:

trong đó: f f1, 2, f3 là ba thành phần nội lực tại nút thứ 1

Khi đó lực căng cáp trong tọa độ Lagrangian được biểu diến như sau:

2

1

i i i

trong đó: l0 là chiều dài khi chưa căng của phần tử dây căng

Chiều dài thiết kế theo nội lực khi áp điều kiện biên được viết như sau:

dp dx

   2 

1 2

2.1.2.2 Thuật toán giải phi tuyến:

Hình 2.5 Biểu đồ phương pháp Newton – Raphson

Phương pháp Newton – Raphson [27] là thuật toán giải lặp được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích các bài toán phi tuyến Các bước lặp sẽ liên tục, từ lúc bước tải trọng đầu tiên được áp vào hệ cần phân tích và kết quả thường hội tụ nhanh Ma trận độ cứng tiếp tuyến sẽ được cập nhật trong mỗi bước lặp, trong đó: Δ Δ dΔi, i1, i

lần lượt là chuyển vị tại bước gia tăng hiện tại và bước trước đó, thành phần gia tăng chuyển vị

Kij-1 là ma trận độ cứng tổng thể được cập nhật sau mỗi cuối vòng lặp j và bước tăng

Hình 2.6 Sơ đồ thuật toán Newton – Raphson

Với mô hình và thuật toán đã phân tích như trên, bằng phần mềm SAP 2000 ta

có thể phân tích ứng xử hệ kết cấu dây căng theo số liệu đầu vào là các biến ngẫu nhiên, kết quả sẽ có được bộ dữ liệu đầu ra thay đổi theo các biến đầu vào và thành

Thông số đầu vào:

Sơ đồ hình học, vật liệu, tiết diện phần tử, tải trọng

Thông số chọn đầu vào:

lập được hàm trạng thái giới hạn Tuy nhiên, để đánh giá được độ tin cậy của hệ kết cấu ta sử dụng phương pháp xấp xỉ (ANN) để xấp xỉ hàm trạng thái giới hạn

2.1.2.3 Dựng mô hình bài toán bằng phần mềm ETABS sau đó chuyển qua SAP 2000:

Việc sử dụng cáp cho hệ dây căng ta phải tạo ra những cặp cáp phối hợp với các thanh chống nhằm khai thác khả năng chịu kéo của cáp nên thông thường cấu tạo của cáp là các đường gãy khúc hoặc chia nhiều điểm có dạng đường cong Trong đề tài nghiên cứu khai báo phần tư cáp theo đường cong Parabol

Để xây dựng được hệ cáp trong ETABS, ta phải tạo ra hệ các nút theo đường cong Parabol, từ đó ta vẽ được các phần tử theo đúng sơ đồ kết cấu, điển hình như sau:

Phương án thiết kế hệ dàn dây căng hình cánh cung giao nhau:

Bảng 2.1 Hệ số đường cong Parabol dây căng hình cánh cung giao nhau

Hình 2.7 Đồ thị phát sinh các điểm nút dây căng hình cánh cung giao nhau

Phương án thiết kế dây căng hình cánh cung đối xứng:

Bảng 2.2 Hệ số đường cong Parabol dây căng hình cánh cung đối xứng.

Hình 2.8 Đồ thị phát sinh các điểm nút dây căng hình cánh cung đối xứng Tương tự như trên ta có thể vẽ được các nút và các phần tử cáp có dạng Parabol tương ứng với chiều dài nhịp kết cấu dây căng Sau khi xây dựng cho hệ kết cấu ở một môđun ta sẽ phát triển cho các môđun tiếp theo Sau khi xây dựng được mô hình hình học trong mô hình ETABS, SAP 2000 ta tiếp tục thực hiện khai báo các đặc trưng vật liệu cho toàn hệ kết cấu, chi tiết xem Phụ lục