BỘ 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 TƠNG SỬ DỤNG THUẬT TỐN DI TRUYỀN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 BỘ 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 TỐN DI TRUYỀN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH THẮNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 (Ký tên ghi rõ họ tên) Đặng Văn Lý ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Lê Anh Thắng giúp đỡ, hướng dẫn cung cấp thông tin cần thiết để tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Xây Dựng Cơ Học Ứng Dụng trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Xin cảm ơn tất người thân gia đình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Vì kiến thức thời gian thực luận văn thạc sĩ có hạn nên khơng tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong đóng góp q thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2016 Đặng Văn Lý iii TÓM TẮT Trong việc thiết kế kết cấu nói chung kết cấu liên hợp thép – bê tơng nói riêng , đa số kỹ sư thiết kế sử dụng phương pháp dần với thông số cần thiết kế Các thông số thường chọn theo kinh nghiệm kỹ sư thiết kế ảnh hưởng nhiều đến giá thành cấu kiện Để hạn chế vấn đề trên, phương pháp thiết kế tối ưu kết cấu liên hợp dựa hàm mục tiêu chi phí sử dụng thuật tốn di truyền với hỗ trợ phần mềm Matlab đề cập luận văn Dữ liệu đầu vào bao gồm: chiều rộng W, chiều dài L ô sàn, hoạt tải LL, tĩnh tải DL Kết tính tốn bao gồm thơng số: kích thước dầm phụ, kích thước dầm chính, số lượng chốt liên kết dầm chính, số lượng chốt liên kết dầm phụ, chiều cao sóng tole, loại bê tơng, độ dày bê tông, số lượng dầm phụ Với kết tính tốn trên, chi phí vật liệu cho sàn thấp Cuối cùng, tác giả lập bảng tra nhằm hỗ trợ kỹ sư thiết kế chọn sơ tiết diện dầm, chiều dày sàn, số lượng dầm phụ hệ thống sàn liên hợp mục tiêu thiết kế tiết kiệm chi phí vật liệu Dựa vào kỹ sư tính khái tốn chi phí vật liệu cho sàn liên hợp có kích thước sàn tải trọng tác động iv DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU Fy Cường độ chịu kéo thép Asc Diện tích mặt cắt ngang chốt chịu cắt fc Cường độ chịu nén bê tông densityconc trọng lượng riêng bê tông fu Cường độ chịu kéo thép làm chốt Ec Modun đàn hồi bê tông γv Hệ số an tồn ds Đường kính chốt Nr Số liên kết chịu cắt sóng tole wr Rộng trung bình sóng tole hr Chiều cao sóng tole hs Chiều cao chốt liên kết R hệ số suy giảm cường độ chốt csteel Đơn giá thép hình wtsteel Tổng trọng lượng thép deck craw Đơn giá thép sàn wtdeck Tổng khối lượng thép sàn cCY Đơn giá bê tơng đơn vị thể tích NCY Tổng số thể tích bê tơng cần thiết cstud Chi phí chốt Nstud Tổng số lượng chốt liên kết chịu cắt ap Gia tốc cộng hưởng với tải trọng điều hòa g Gia tốc trọng trường vi P0 Tải trọng β Tỷ lệ modun giảm chấn sàn W Trọng lượng sàn fn Tần số tự nhiên sàn tribb Khoảng cách dầm phụ LL Hoạt tải DL Tĩnh tải Vub Lực cắt tối đa dầm phụ M ub momen tối đa dầm phụ Qn Cường độ chốt liên kết Vug Lực cắt tối đa dầm M ug Momen tối đa dầm R Hệ số suy giảm cường độ chốt liên kết * C Khả chịu nén sàn bê tông Pyf Khả chịu kéo cánh dầm Py Khả chịu kéo tiết diện dầm Pyweb Khả chịu kéo bụng dầm nc M cap Khả chịu uốn dầm không liên hợp c M cap Khả chịu uốn dầm liên hợp constr δ lim it Chuyển vị giới hạn tải trọng thi công LL δ lim it Chuyển vị giới hạn hoạt tải Φi Giá trị phạt vi 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 8 8 8 8 8 8 6 6 6 9 7 5 STT W (m) L (m) 200 200 200 200 200 200 300 300 300 300 300 300 400 400 400 400 400 400 200 200 200 200 300 300 300 300 400 400 400 400 200 200 300 300 400 400 100 100 100 100 100 100 200 200 200 200 200 200 300 300 300 300 300 300 100 100 100 100 200 200 200 200 300 300 300 300 100 100 200 200 300 300 I12x19 I16x26 I18x35 I21x44 I24x55 I24x76 I14x26 I16x36 I18x55 I21x62 I21x73 I30x90 I16x36 I21x48 I24x68 I27x84 I30x108 I36x135 I14x22 I16x31 I21x44 I21x48 I12x35 I18x35 I21x48 I21x62 I18x35 I18x35 I24x62 I27x84 I12x26 I14x26 I14x26 I16x26 I14x43 I21x48 565 1161 1562 2292 3274 5089 929 1607 2946 3875 5214 7232 1286 2143 3643 5250 6428 9040 524 923 1571 2000 1042 1302 2143 3229 1042 1562 2768 4375 464 774 619 967 1024 1428 DL LL Trọng (kG/m2) (kG/m2) Ký hiệu lượng (kg) 30.99 39.88 44.96 52.58 59.94 60.71 35.31 40.39 45.97 53.34 53.85 74.93 40.39 52.32 60.20 67.82 75.69 90.42 34.80 40.39 52.58 52.32 31.75 44.96 52.32 53.34 44.96 44.96 60.20 67.82 30.99 35.31 35.31 39.88 34.80 52.32 Chiều cao tiết diện (cm) 10.19 13.97 15.24 16.51 17.81 22.83 12.78 17.75 19.13 20.93 21.08 26.42 17.75 20.68 22.78 25.40 26.67 30.48 12.70 14.05 16.51 20.68 16.66 15.24 20.68 20.93 15.24 15.24 17.88 25.40 16.48 12.78 12.78 13.97 20.32 20.68 Bề rộng cánh (cm) Dầm phụ 0.89 0.88 1.08 1.14 1.28 1.73 1.07 1.09 1.60 1.56 1.88 1.55 1.09 1.09 1.49 1.63 1.93 2.01 0.85 1.12 1.14 1.09 1.32 1.08 1.09 1.56 1.08 1.08 1.50 1.63 0.97 1.07 1.07 0.88 1.35 1.09 67 0.60 0.64 0.76 0.89 1.00 1.12 0.65 0.75 0.99 1.02 1.16 1.19 0.75 0.89 1.05 1.17 1.38 1.52 0.58 0.70 0.89 0.89 0.76 0.76 0.89 1.02 0.76 0.76 1.09 1.17 0.58 0.65 0.65 0.64 0.77 0.89 I30x99 I33x118 I33x141 I36x150 I40x167 I36x194 I36x135 I36x170 I36x231 I44x230 I44x262 I44x290 I40x183 I44x230 I44x262 I44x290 I44x335 I44x335 I24x62 I24x76 I30x90 I30x99 I30x99 I33x118 I36x135 I40x149 I30x132 I36x160 I40x167 I40x211 I16x31 I21x55 I24x62 I27x84 I27x84 I30x90 Chiều Chiều dày dày Ký hiệu cánh bụng (cm) (cm) 2946 3512 4196 4464 4970 5773 4018 5059 6875 6845 7797 8630 5446 6845 7797 8630 9970 9970 1476 1809 2143 2357 2357 2809 3214 3547 3143 3809 3976 5023 554 982 1107 1500 1500 1607 Trọng lượng (kg) 75.44 83.57 84.58 91.19 98.04 92.71 90.42 91.95 92.71 108.97 109.98 110.74 99.06 108.97 109.98 110.74 111.76 111.76 60.20 60.71 74.93 75.44 75.44 83.57 90.42 97.03 76.96 91.44 98.04 100.08 40.39 52.83 60.20 67.82 67.82 74.93 26.67 29.21 29.21 30.48 29.97 30.73 30.48 30.48 41.91 40.13 40.13 40.13 29.97 40.13 40.13 40.13 40.39 40.39 17.88 22.83 26.42 26.67 26.67 29.21 30.48 29.97 26.67 30.48 29.97 29.97 14.05 20.88 17.88 25.40 25.40 26.42 1.70 1.88 2.44 2.39 2.62 3.20 2.01 2.79 3.20 3.10 3.61 4.01 3.05 3.10 3.61 4.01 4.50 4.50 1.50 1.73 1.55 1.70 1.70 1.88 2.01 2.11 2.54 2.59 2.62 3.61 1.12 1.33 1.50 1.63 1.63 1.55 1.32 1.40 1.54 1.59 1.65 1.94 1.52 1.73 1.93 1.80 1.99 2.20 1.65 1.80 1.99 2.20 2.62 2.62 1.09 1.12 1.19 1.32 1.32 1.40 1.52 1.60 1.56 1.65 1.65 1.91 0.70 0.95 1.09 1.17 1.17 1.19 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Chiều Chiều Chiều Chiều dày cao Bề rộng dày dày sàn BT tiết diện cánh (cm) cánh bụng (cm) (cm) (cm) (cm) Dầm Bảng 5.7: Kết tính tốn tốn 5.070 4.486 7.605 8.873 10.140 11.408 4.083 5.103 6.124 7.144 8.165 9.186 4.083 5.103 6.124 7.144 10.140 11.408 4.056 5.070 4.306 7.098 3.266 4.083 4.899 5.716 3.266 4.083 4.899 5.024 3.042 2.296 2.450 3.062 2.450 3.062 Thể tích bê tơng (m3) Tổng trọng lượng sàn tole (kg) 33.899 42.613 50.849 59.323 67.798 76.273 47.688 59.611 56.594 66.027 75.459 84.891 47.688 47.162 56.594 66.027 95.760 107.730 27.119 33.899 57.226 47.459 30.184 37.729 45.275 52.821 30.184 34.091 45.275 57.379 28.728 25.568 28.613 30.739 22.638 28.297 8 8 4 4 4 4 4 8 8 4 4 4 4 4 4 5 5 6 6 6 6 6 5 4 4 5 5 5 4 4 Chiều cao Số sóng lượng tole dầm phụ (cm)