BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (9 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Kiến trúc - Xây dựng

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ TỐI ƯU

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (179.03 KB, 9 trang )

Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưuBÀI TOÁN THIẾT KẾ TỐI ƯUXÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒITHEO 22TCN272-05 VÀ AASHTO-LRFDI. Tổng quátĐây là bài toán tính toán thiết kế tối ưu sức chịu tải của cọc khoan nhồi theođất nền khi biết đường kính cọc; khoảng cách các cọc trong nhóm; nội lực đầu cọc (M,N, Q); khoảng cách các cọc trong nhóm; các thông số cơ lý của các lớp đất mà cọc dựkiến đi qua (chiều dày của mỗi lớp đất, sức kháng cắt không thoát nước, số búa SPT,…). Kết quả của bài toán là cho biết chiều dài tối ưu của cọc thỏa mãn:. Sức chịu tải của cọc theo đất nền: Qr ≥ Qtt. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu QT ≥ QttNhư vậy, đối với bài toán này cần phải xác định trước nội lực của đầu cọc vàchọn trước đường kính cọc.II. Nội dung kỹ thuật của bài toánThông thường khi thiết kế chiều dài cọc của một kết cấu móng cọc nào đó (mố,trụ, ...), người thiết kế thường chọn trước chiều dài cọc theo cấu tạo theo chiều dàycủa các lớp đất ... Sau đó tính duyệt và kiểm tra dần cho đến khi kết quả là chấp nhậnđược. Điều này chắc chắn chưa thể cho phép người thiết kế chọn được chiều dài tối ưucủa cọc.Nội dung chọn chiều dài của cọc gồm có: Xác định sức chịu tải của cọc theođất nền Qr ≥ Qtt , sau đó cần kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn và sức chịu tải của mộtcọc trong nhóm cọc.1. Yêu cầu dữ liệu đầu vào của bài toánChọn chiều dài của cọc từ các điều kiện đã cho ban đầu :. Đường kính cọc. Nội lực đầu cọc (M, N, Q). Các thông số cơ lý của đất (chiều dày của mỗi lớp đất, sức kháng cắt khôngthoát nước, số búa SPT, …)2. Nội dung chính của bài toána. Các công thức cơ bản. Sức chịu tải của cọc theo vật liệuQT = ϕ × 0.85 × 0.85 × f c' × ASTrong đó:-1-Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưuϕ : hệ số sức khángf c': cường độ bê tông cọcAS : diện tích cọc. Sức chịu tải của cọc theo đất nềnQr = (QS + QP ) + DD + PWTrong đó:QS = ϕqs × qS × ASϕqs: sức kháng bên của cọc: hệ số sức khángqS : sức kháng bên đơn vị danh địnhQP = ϕ P × qP × AP : sức kháng mũi cọcϕ P : hệ số sức khángqP : sức kháng mũi đơn vị danh địnhDD: sức kháng ma sát âmPW: triết giảm trọng lượng cọc. Sức kháng bên đơn vị danh định trong đất dínhqS = α × S uTrong đó:α : hệ số dính bámSu : cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình. Sức kháng bên đơn vị danh định trong đất rờiTHAM KHẢOTouma vµ Reese (1974)Meyerhof (1976)Quiros vµ Reese (1977)Reese vµ Wright (1977)Reese vµ O’Neill (1988)MÔ TẢqs = Kσv tanϕf < 0,24MPaë ®©y:K = 0,7 ®èi víi Db ≤ 7500mmK = 0,6 ®èi víi 7500mm < Db ≤ 12000mmK = 0,5 ®èi víi Db > 12000mmqs = 0,00096Nqs = 0,0025N < 0,19 MPaVíi N ≤ 53qs = 0,0028 NVíi 53 < N ≤ 100qs = 0,00021 (N - 53) + 0,15qs = β σv ≤ 0,19 MPa víi 0,25 ≤ β ≤ 1,2ë ®©y:-2-Bi tp ln mụn hc Thit k ti u = 1,5 . 7,7x10-3 zTrong ú:N: s bỳa SPT cha hiu chnh (Bỳa/300mm)v: ng sut hu hiu thng ng (Mpa)f: gúc ma sỏt ca cỏt ()K: h s truyn ti trngDb: chiu sõu chụn cc khoan trong tng t chu lc (mm) : h s truyn ti trngz: chiu sõu di t (mm)Cỏc gúc ma sỏt ca cỏt CHTfSPT-NQC (Mpa)Rt riRiVaChtRt cht< 300300 - 350350 - 400400 - 450> 4500-44 - 1010 - 3030 - 50> 50< 1.91.9 - 3.83.8 - 1111 - 19> 19. Sc khỏng mi n v danh nh trong t dớnhq p = N c ì Su 4.0N c = 6 ì [ 1 + 0.2 ì ( Z / D) ] 9Trong ú:D: ng kớnh cc khoanZ: xuyờn ca cc khoanSu : cng khỏng ct khụng thoỏt nc trung bỡnh. Sc khỏng mi n v danh nh trong t riTHAM KHOTouma và Reese(1974)Meyerhof (1976)Mễ TRời - qp (MPa) = 0,0Chặt vừa - qp (MPa) = 1,5/kRất chặt - qp (MPa) = 3,8/kK = 1 đối với Dp 500 mmK = 0.6 Dp đối với Dp 500 mmChỉ dùng khi Db > 10DQ p ( MPa) =0.013 ì N corr ì Db 0.13 ì N corrDpi vi cỏt 0.096 ì N corr i vi bựn khụng doReese và WrightQp (MPa) = 0,064 N đối với N 60-3-Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưu(1977)Qp (MPa) = 3,8 ®èi víi N > 60Reese vµ O’Neill(1988)Qp (MPa) = 0,057 N ®èi víi N ≤ 75Qp (MPa) = 4,3 ®èi víi N > 75Trong đó:N corr = 0.77 × lg ( 1.92 / σ v' )  × N: số búa SPT-N đã hiệu chỉnh choáp lực tầng phủ (búa/300mm)N: số búa SPT chưa hiệu chỉnh (Búa/300mm)D: đường kính cọc khoan (mm)Dp: đường kính mũi cọc khoan (mm)Db: chiều sâu chôn cọc khoan trong tầng cát chịu lực (mm)σ v' : ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (MPa)b. Các điều kiện kiểm tra. Sức chịu tải theo đất nềnµ × ( Qs + Q p ) + PW ≥ QttTrong đó:µ : hệ số nhóm cọc. Sức chịu tải theo vật liệuQT = ϕ × 0.85 × 0.85 × f c' × AS ≥ QttIII. Mô hình của bài toánVới bài toán kỹ thuật đã được nêu ra ở trên thì đây là một bài toán tối ưu hóa.Có thể phát biểu bài toán tối ưu hóa như sau:Lập và tính toán hàm mục tiêu:L = EL 2 − xTrong đó:EL2: cao độ đỉnh cọcx: cao độ mũi cọcTìm cực tiểu hóa hàm mục tiêu:L = EL 2 − x = LminBiến độc lập:x: cao độ mũi cọcVới các ràng buộc-4-Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưuQr ≥ QttQT ≥ QrVới các điều kiện xác định miền giá trị của các tham số hàm (1). Các giá trị nàyđược xác định từ các thông số ban đầu và phải nằm trong các khoảng cho phép theoquy định của quy trình.Trong đó các tham số có ý nghĩa như sau :ϕ : hệ số sức khángf c': cường độ bê tông cọcD: đường kính cọcϕqs: hệ số sức khángqS : sức kháng bên đơn vị danh địnhϕ P : hệ số sức khángqP : sức kháng mũi đơn vị danh địnhIV. Lựa chọn phương pháp giảiĐể giải bài toán tối ưu hóa này có rất nhiều phương pháp, tuy nhiên ở đây chọnphương pháp tối ưu một tham số theo dấu hiệu tăng dần của hàm mục tiêu. Đây làphương pháp đơn giản dễ thực hành và thuận tiện trong tính toán trên máy tính. Dướiđây trình bày thuật toán giải bài toán tối ưu hóa này:Bước 1: Nhập các số liệu đầu vào- Nội lực đầu cọc.- Đường kính cọc D.- Với điều kiện địa chất và các trạng thái giới hạn tính toán, từ đó xác định cáchệ số sức kháng.- Căn cứ vào hình trụ lỗ khoan địa chất, ứng với mỗi loại đất khác nhau, xácđịnh được sức kháng đơn vị danh định của từng lớp đất.Bước 2: Nhập sơ bộ chiều dài cọcChiều dài thực tế của cọc là:L = L0 + Ltt = EL2 - xTrong đóL0: chiều dài của cọc từ đáy bệ đến cao độ đất tự nhiên sau xói.Ltt là chiều dài của cọc kể từ mặt đất sau khi bị xói lởEL2: cao độ đỉnh cọc-5-Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưux: cao độ mũi cọcBước 3: Tính sức chịu tải theo vật liệu và sức chịu tải theo đất nền'- Tính QT = ϕ × 0.85 × 0.85 × f c × ASQ = µ × ( Q + Q ) + PW + DDsp- Tính rtrạng thái giới hạn cực hạn.theo các trạng thái giới hạn cường độ vàBước 4: Kiểm tra theo các điều kiện ràng buộc- Từ Qr đã được xác định như bước 3, tiến hành kiểm tra theo các điều kiệnràng buộc:Qr ≥ QttQT ≥ Qr- Nếu điều kiện ràng buộc được thỏa mãn thì chuyển sang bước 5.- Nếu điều kiện ràng buộc không được thỏa mãn thì đặt L=L+0.5 rồi chuyểnsang bước 3.Bước 5: In kết quả- Xuất các kết quả ra màn hình; ra file hoặc máy in (tùy theo yêu cầu của ngườisử dụng).Bước 6: Dừng và kết thúc chương trìnhV. Sơ đồ khối-6-Bi tp ln mụn hc Thit k ti uBắtđầuGiớ i thiệu ch ơng trìnhNhập các số liệu đầu vàox=x1qs, qpQTQs, Qpx=x1 +0.5QT QTTnyQs, Qp QTTnyGhi giá trịLIn kết quảTính tiếp?ynKết thúcVI. Vớ d tớnh toỏn theo s khiDi õy trỡnh by mt vớ d bi toỏn tớnh toỏn sc chu ti cc khoan nhitheo s khi ó trỡnh by trờn. Quy trỡnh ỏp dng l 22TCN-272-05 v AASHTOLRFD 1998. Cỏc s liu u vo l gi nh.-7-Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưuVII. Lời kếtDo thời gian có hạn nên chưa thể hoàn chỉnh đầy đủ phần chương trình chaybằng ngôn ngữ Pascal. Tuy nhiên, với ý tưởng và cách giải trên em tin tưởng sẽ có lờigiải chính xác cho bài toán nêu trên. Khi có chương trình sẽ giúp rất nhiều cho các kỹsư thiết kế trong công việc lựa chọn được phương án tối ưu nhất.-8-Bài tập lớn môn học Thiết kế tối ưuBÀI TẬP SÁNG CHẾNêu 7 nguyên tắc trong một số thuật toán sáng chế của một thiết bị trongngành cầu, hầm và đề xuất thêm nguyên tắc thứ 8.+ Chọn đối tượng: Máy nén Marshall+ 7 nguyên tắc trong thuật toán sáng chế Máy đầm tạo mẫu Marshall:1. Phân chiaCấu tạo Máy nén Marshall được phân chia thành các phần độc lập: khung máy,kích gia tải, thiết bị đo lực, đồng hồ đo biến dạng của mẫu… Từ đó tạo nên vật thểMáy nén Marshall được lắp ghép từ các bộ phận này.2. Đặc tính định xứThể hiện ở những bộ phận khác nhau thì thực hiện các chức năng hoạt độngkhác nhau: Kích gia tải có vai trò tạo lực nén phá hoại mẫu, khung máy giữ cho lựcđược tác dụng thẳng đứng, thiết bị đo lực hiển thị giá trị của lực nén, đồng hồ hiển thịđộ biến dạng của mẫu dưới tác dụng của tải trọng…3. Đề phòngĐề phòng trường hợp nén mẫu có thể dẫn tới phá hoại luôn cả hai vành thépnén mẫu, hai vành thép nén mẫu được thiết kế để không ôm trọn vẹn đường kính củamẫu mà được để hở một khoảng nhất định.4. Kết hợpKết hợp về thời gian: thời điểm bắt đầu đo biến dạng của mẫu cũng là thờiđiểm bắt đầu đo lực.5. Môi giớiThể hiện qua việc hai vành thép làm trung gian truyền lực tác dụng vào mẫu.6. Tính đồng nhấtLàm các vật thể tương tác với vật thể đầu tiên bằng cùng loại vật liệu hoặc vậtliệu rất gần với vật thể đầu tiên đó. Cụ thể là hai vành thép trong bộ phận nén mẫuđược làm bằng thép cùng vật liệu với bộ phận gia tải.7. Tổng hợpHai vành thép vừa có tác dụng cố định mẫu thử trên mặt phẳng vừa có tác dụngtruyền tải trọng.8. Để đạt hiệu quả cao hơn khi khai thác, Máy nén Marshall cần được thiết kếmột viên bi thép tại vị trí tiếp xúc giữa bộ phận gia tải và vành thép (sáng chế năngđộng: viên bi thép được đặt trong hố tròn lõm sẽ tự điều chỉnh cho bộ phận gia tảivuông góc với vành thép).-9-

Tài liệu liên quan

Bài tập môn học thiết kế tối ưu
- 4
- 1
- 49
BÀI tập lớn môn học địa CHẤT CÔNG TRÌNH
- 4
- 2
- 18
BÀI tập lớn môn học địa CHẤT CÔNG TRÌNH
- 4
- 1
- 6
Tài liệu Đồ án môn học thiết kế tối ưu động cơ doc
- 39
- 640
- 2
Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế tối ưu động cơ pdf
- 40
- 643
- 3
Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế tối ưu động cơ pptx
- 41
- 559
- 0
Tài liệu Bài tập lớn môn học - Hệ thống cung cấp điện ppt
- 70
- 1
- 13
BÀI TẬP LỚN Môn học : HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN “Thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển” potx
- 65
- 3
- 2
Bài tập lớn môn học Cung Cấp Điện docx
- 71
- 1
- 5
bài tập lớn môn học kỹ thuật vi xử lý đề tài thiết kế mạch hiển thị dùng ma trận led
- 12
- 882
- 3