Thuật toán và trình tự tính toán
Bài tập lớn môn học: thiết kế tối uHọc viên: trần việt hùnglớp xây dựng CTGT khoá 9bài số 1Thiết kế mặt đờng mềm với yêu cầu cực tiểu về giá thành xây dựng với các thông số nh sau:- Cấp đờng: đờng cấp III đồng bằng theo TCVN 4054 98.- Lu lợng xe tính toán: 100 xe/ngày đêm.- Trục xe tính toán: Trục xe 12T.- Cờng độ nền đờng: E0 = 500daN/cm2. (Đất á cát).Bài làmCác bớc thiết kế đợc thực hiện nh sau:I. Thuật toán và trình từ tính toán.A. Thuật toán:- Thuật toán đợc lựa chọn ở đây là Thử nghiệm độc lập, lần lợt lựa chọn các loại kết cấu có thể đợc tuỳ thuộc vào nguồn vật liệu của khu vực thi công công trình, với mỗi kết cấu đề nghị dùng phơng pháp thử dần để chọn đợc kết cấu có giá thành nhỏ nhất cho loại kết cấu này (nghiệm cực trị cục bộ), sau đó so sánh giữa các kết cấu cực trị cục bộ này với nhau để chọn ra kết cấu có cực trị nhỏ nhất, kết cấu đó chính là kết quả cần tìm (cực trị tuyệt đối).- Ưu điểm của thuật toán.+ Đơn giản, có thể giải bằng cách lập các chơng trình hỗ trợ tính toán trên máy tính, khối lợng tính toán không lớn.+ Trong quá trình tính toán các nghiệm cực trị nội bộ theo các phơng án kết cấu đề nghị có thể vận dụng kinh nghiêm thực tế trong lĩnh vực thiết kế và thi công mặt đờng mềm để xác định hớng phát triển của nghiệm cục bộ nhờ đó có thể giảm khối lợng tính toán đáng kể .- Ngôn ngữ lập trình sử dụng hỗ trợ tính toán: Các bảng tính hỗ trợ đợc lập trong Microsoft Excel 2000. Mức độ tự động hoá bảng tính phụ thuộc vào mức độ tính toán và quĩ thời gian dành cho công việc để đạt hiệu quả lớn nhất. B. Sơ đồ khối.Ech C. Trình tự tính toán: hnEn1. Lập hàng mục tiêu: h3E3 * Hàm mục tiêu đợc chọn có dạng nh sau: h2E2 F = F (x1, x2, xn). h1E1Trong đó x1, x2 xn là các biến độc lập. E0 Trong bài toán này hàm F chính là hàm tính giá thành của 1m2 kết cấu tính toán đợc.Các thông số độc lập đợc chọn là chiều dày của lớp vật liệu kết cấu áo đờng.BeginChọn kết cấuTính toán kết cấu áo đờng mềmTính toán giá trị hàm mục tiêu theo từng phơng ánSo sánh giá trị F min cục bộ và F min tuyệt đốiIn kết quả raEnd Ta có kết cấu đợc chọn có n lớp vật liệu, có các chiều dày theo thứ tự từ dới lên trên là h1, h2, .hn.Nh vậy ta có: x1 = h1, x2 = h2 .xn = hn.Nh vậy hàm F đợc lập nh sau:F = x1.r1 + x2.r2 + .+ xn.rn Trong đó: r1, r2 . rn là giá thành của 1m3 các lớp vật liệu kết cấu áo đờng.* Điều kiện ràng buộc của các biến độc lập:- Để các phơng án kết cấu đa ra có điều kiện bình đẳng nhau trong việc so sánh các giá trị min tuyệt đối. Các giá trị min cục bộ cần đợc ràng buộc trong điều kiện đảm bảo độ dự trữ an toàn kết cấu là nhỏ nhất và xấp xỉ nhau.- Với bài toán kết cấu áo đờng theo kinh nghiệm tính toán độ dự trữ đợc chọn theo điều kiện kiểm toán kết cấu theo Điều kiện tr ợt trong nền đất , do đó hàm ràng buộc có dạng nh sau:Rm = T (x1, x2 xn) K. C- Điều kiện ràng buộc: Rm1 Rm2 Rmi = Rmin2. Tính toán:- Lần lợt tính toán đa ra các kết cấu có thể: có đợc kết cấu và chiều dày tơng ứng.- Tính toán các giá trị của hàm F.- So sánh để xác định ra giá trị hàm F có giá trị nhỏ nhất.- Trong sơ đồ khối của bài toán này phần tính toán kết cấu áo đờng có sử dụng bảng tính kết cấu áo đờng lập trên Excel 2000, các giá trị tính toán đợc (chiều dày các lớp kết cấu) dùng cho bớc tiếp theo của bài toán theo chế độ đối thoại giữa ngời và máy. Lựa chọn giá trị min cục bộ theo chế độ thử dần dựa vào kinh nghiệm thiết kế áo đờng mềm.- Các kết cấu đề nghị chỉ chọn trong điều kiện nguồn vật liệu có thể có của công trình. Với điều kiện này bài toán có tính thực tế và giới hạn đợc khối lợng tính toán của bài toán.II. Kết quả tính toán.1. Phơng án kết cấu 1.- Phơng án kết cấu 1: Kết cấu gồm những lớp sau:- Đất đồi đầm chặt K98 dày 50cm.- Cấp phối đá dăm: h1 = 35cm.- Bê tông nhựa thô: h2 = 7cm.- Bê tông nhựa mịn: h3 = 5cm. Giá trị của hàm mục tiêu: F = 202.200VNĐ.2. Phơng án kết cấu 2: Kết cấu gồm những lớp sau:- Đất đồi đầm chặt K98 dày 50cm.- Đá dăm tiêu chuẩn: h1 = 20cm.- Cấp phối đá dăm: h2 = 15cm.- Bê tông nhựa thô: h3 = 7cm.- Bê tông nhựa mịn: h4 = 5cm.Giá trị của hàm mục tiêu: F 2 = 214.200 VNĐ3. Phơng án kết cấu 3: - Đất đồi đầm chặt K98 dày 50cm.- Cấp phối đá dăm: h1 = 30cm.- Bê tông nhựa thô: h2 = 9cm.- Bê tông nhựa mịn: h3 = 6cm.Giá trị hàm mục tiêu: F3 = 226.050VNĐ.Các bản tính kết cấu áo đờng và giá trị của hàm mục tiêu F (xem bảng tính kem theo).Các kết cấu đợc tính toán trên máy tính theo chế độ đối thử dần các giá trị h để đạt đ-ợc kết cấu có độ dự trữ cờng độ bé nhất để đảm bảo có cùng một điều kiện so sánh giữa các kết cấu.Kết luận: Từ kết quả tính toán giá trị hàm mục tiêu F ta chọn phơng án kết cấu số 1.Đây là bài toán có ý nghĩa thực tế. . thuật toán. + Đơn giản, có thể giải bằng cách lập các chơng trình hỗ trợ tính toán trên máy tính, khối lợng tính toán không lớn.+ Trong quá trình tính toán. cát).Bài làmCác bớc thiết kế đợc thực hiện nh sau:I. Thuật toán và trình từ tính toán. A. Thuật toán: - Thuật toán đợc lựa chọn ở đây là Thử nghiệm độc lập, lần