thiết kết chương trình tính toán, tổ hợp nội lực dầm t (dul)

 Tính toán nội lực Mômen và lực cắt tại các tiết diện của dầm dưới tác dụng của các loại tải trọng sau: - Tĩnh tải: + Tĩnh tải 1: Do trọng lượng bản thân dầm,dầm ngang,mối nối,bản mặt c

PHẦN II TIN HỌC

THIẾT KẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN, TỔ HỢP NỘI LỰC DẦM T (DUL) :

CHƯƠNG I

Giới thiệu về đề tài tốt nghiệp:

Thực tế, với điều kiện địa hình sông suối vừa và nhỏ khá phức tạp ở nước ta, Cầu BTCT DƯL nhịp giản đơn đã được ứng dụng rất phổ biến Với việc sử dụng vật liệu BTCT DƯL, chúng ta đã tạo ra được nhiều cây cầu BTCTDƯL nhịp giản đơn có khẩu độ nhịp lớn Điều đó

đã làm tăng tính hiệu quả về mặt kinh tế trong qúa trình khai thác.

Trước đây, hầu hết các công trình cầu xây dựng trên đất nước ta đều được thiết kế theo qui trình cũ (qui trình 22TCN 18 -79 của Nga) Ngày nay, với xu thế hội nhập hoá đang diễn ra hết sức mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực: Kinh tế, chính trị, văn hóa,… v.v Để phù hợp với xu thế này, mới đây Bộ Giao Thông Vận Tải đã chính thức ban hành tiêu chuẩn thiết kế cầu mới: Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Với việc ra đời tiêu chuẩn mới này, yêu trước tiên mang tính chất bắt buộc đối với các kỹ sư ngành cầu nói riêng là phải nắm bắt và thích nghi ngay với tiêu chuẩn mới để đảm bảo cho chuyên môn và nghiệp vụ của mỗi người.

Cũng không nằm ngoài các đối tượng trên, bản thân em là một sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp cũng có nghĩa chuẩn bị là một kỹ sư Do đó nhiệm vụ bắt buộc của bản thân trước lúc ra trường

là phải tìm hiểu và thích nghi dần với tiêu chuẩn thiết kế cầu mới, nhằm trang bị cho bản thân một lượng kiến thức chuyên môn nhất định, phù hợp với yêu cầu thực tại và xu thế phát triển của thời đại.

Xuất phát trên những cơ sở đó, bản thân em đã xin được nhận đề tài: “Tính toán nội lực dầm

BTCT DƯL giản đơn, tiết diện chữ T theo tiêu chuẩn thiết kế cầu mới – Tiêu chuẩn 22TCN 272-05” làm đề tài tốt nghiệp cho mình.

Nhiệm vụ của đề tài:

 Đưa ra các đặc trưng của dầm.

 Tính toán nội lực (Mômen và lực cắt) tại các tiết diện của dầm dưới tác dụng của các loại tải trọng sau:

- Tĩnh tải:

+ Tĩnh tải 1): Do trọng lượng bản thân dầm,dầm ngang,mối nối,bản mặt cầu

+ Tĩnh tải 2: Do trọng lượng của: lớp phủ, lan can

- Hoạt tải:

Nội lực do hoạt tải gây ra sẽ bằng:

- Max(Hoạt tải xe tải HL-93 loại 3 trục + Tải trọng làn, Hoạt tải HL-93 xe 2 trục + Tải trọng làn)

- Nội lực do tải trọng người đi qua

+ Đặc trưng của xe tải thiết kế HL-93 loại xe 3 trục

4300 mm 4300 mm tíi 900mm

mmm

600 mm nãi chung 300mm mót thõa cña mÆt cÇu

Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố đều theo chiều dọc Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.

 Sau khi đã có kết quả nội lực của các tiết diện, tiến hành Kiểm toán các tiết diện theo các trạng thái giới hạn của tiêu chuẩn mới.

I Triết lý thiết kế tổng quát

I.1 Mục đích thiết kế.

Các phân tích và tính toán cầu thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN 272 - 05 phải hướng các mục tiêu dưới đây.

- Đảm bảo an toàn cho người và phương tiện tham gia giao thông

- Đáp ứng yêu cầu khai thác chủ yếu về các mặt: độ bền, dễ kiểm tra, thuận tiện duy tu, thuận tiện thông xe, các tiện ích công cộng khác (như tải đường ống dẫn nước, đường điện ),

độ cứng (khả năng chống biến dạng), xét tới khả năng mở rộng cầu trong tương lai.

- Khả năng thi công

- Tính kinh tế

- Mỹ quan, kiến trúc

Như ậy ngoài các công năng thông thường, công trình cầu còn có yêu cầu như một công trình kiến trúc để làm đẹp cảnh quan ở vị trí xây dựng Các công trình đều có các công đoạn thiết kế mỹ thuật rất quan trọng.

I.2 Triết lý tổng quát:

Mục đích thiết kế của tiêu chuẩn nêu trên được cụ thể hóa bằng hai khái niệm:

+ Trạng thái giới hạn: Tình huống nguy hiểm đặc trưng dự kiến có thể xảy ra cho kết cấu Khi vượt qua trạng thái giới hạn ngừng thỏa mãn các yêu cầu của thiết kế Các trạng thái giới hạn được coi ngang nhau.

+ Điều kiện đảm bảo an toàn: Đối với mọi trạng thái giới hạn phải thỏa mãn bất phương trình sau:

Với ý nghĩa tổng các tác động có thể xảy ra trong tình huống cụ thể đều phải nhỏ hơn sức kháng của kết cấu được thiết kế.

Đây chính là nội dung cơ bản của phương pháp thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và hệ số sức kháng (Load and Resistence factor Design)

trong đó:

- Hệ số sức kháng được xác định trên cơ sở thống kê (<=1) nhằm tăng mức độ an toàn Hệ

số sức kháng được lấy theo điều 5.5.4.2 và bảng 5.5.4.2.2-1 phụ thuộc vào phương pháp thi công, vật liệu kết cấu, mức độ dự ứng lực(một phần hay toàn phần).

Rn - Sức kháng danh định của vật liệu

Rn - Sức kháng tính toán

Qi - ứng lực

i - Hệ số tải trọng lấy theo các bảng 3.4.1.1 và 3.4.1.2

i - Hệ số điều chỉnh tải trọng theo điều 1.3.2.1

Tuổi thọ thiết kế của các công trình cầu là 100 năm Gần đây đưa ra khái niệm về chi phí vòng đời (life cycle cost) gắn liền với việc thiết kế công trình theo tuổi thọ.

Triết lý cơ bản này cơ bản giống như các Tiêu chuẩn thiết kế khác Các hiệu ứng lực được tính toán theo các lý thuyết phân tích kết cấu và đưa thêm vào các hệ số tải trọng để xét đến các khả năng bất lợi đồng thời đưa vào hệ số sức kháng để chiết giảm khả năng chịu lực của vật liệu Nhờ việc đưa vào các hệ số tải trọng và hệ số sức kháng mà mức độ an toàn của kết cấu được đảm bảo.

CHƯƠNG II

CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍNH TOÁN NỘI LỰC

Đề tài: “ Tính nội lực giản đơn BTCTƯST, tiết diện chữ T theo qui trình 22TCN272-05”

I CƠ SỞ LÝ LUẬN DÙNG TRONG TÍNH TOÁN

I.2 Kích thước dầm chủ tinh:

II Tính các đặc trưng hình học của tiết diện:

II.1 Ta tính diện tích của dầm:

Ta tính cho mặt cắt giữa nhịp các mặt cắt khác tương tự:

6 6

+ Et : modun đàn hồi của thép

+ Eb :modun đàn hồi cảu betoong

III Tính nội lực do tĩnh tải:

III.1 Tính nội lực do tải bản thân,lan can, Asphalt thân gây ra:

Phương pháp tính như là 1 lực phân bố đều trên dầm đơn giản:

VD: ta tính nội lực tại mặt cắt có tọa độ X, với lực phân bố đều q, chiều dài dầm L

q

L X

Ta tính môme tai mặt cắt X:

M=

Ta tính lực cắt tại mặt cắt X:

V=

III.2 Tính nội lực do dầm ngang gây ra:

Với nội lực dầm ngang gây ra ta tính như dầm đơn giản có tải tập trung:

Chú ý: luôn bố trí dầm ngang tại các gối và tải trọng dầm ngang tại các gối truyền lực trực tiếp xuống gối lên ko tính lực vào dầm chủ

IV Tính nội lực do hoạt tải:

Các đặc trưng về tải trọng tiêu chuẩn thiết kế:

35 kN 145 kN 145 kN

4300 mm 4300 mm tíi 900mm

mmm

600 mm nãi chung 300mm mót thõa cña mÆt cÇu

 Hệ số phân bố cho mômem

Đối với dầm giữa:

+ Với 1 làn xe thiết kế chịu tải

+ Với 2 hoặc lớn hơn 2 làn xe thiết kế chịu tải

+ Với 1 làn xe thiết kế chịu tải:

- Xác định theo nguyên tắc đòn bẩy

+ Với 2 hoặc lớn hơn 2 làn xe thiết kế chịu tải:

eM = 0,6 + ( Với -300mm de 1700mm)

b) Tính tổ hợp nội lực do hoạt tải :

2 Ta tính tổng quát cho mặt cắt có tạo độ X:

b.1 Ta tính mômen do hoạt tải gây ra tại mặt cắt X:

ngang gây ra;

Chương II THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH

A Sơ đồ phân rã chức năng

Trên cơ sở thiết kế chương trình bao gồm hai chức năng lớn là tính toán và kiểm toán tiết diện ta xây dựng sơ đồ phân rã chức năng của chương trình như sau:

CHƯƠNG TRÌNH

Thông số kích thước dầm

Thông số chung

Đặc trưng vật liệu

Chiều rộng đáy dầm (b1), phần dóc đáy dầm(b2), sườn(b3), dóc phần cánh trên(b4), vút cánh trên (b5), cánh trên(b6),

Chiều cao cánh dưới (h1),nách dưới(h2),sườn dầm(h3),nách dưới cánh trên(h4),vút

Tính toán do nội lực tỉnh tải

Tổ hợp tải trọng

Mô men,lực cắt do hoat tải :

Hệ số làn,Dầm biên,dầm giữa

Tổ hợp theo momen: giai đoán I - cường độI Lực cắt: - sử dụng I Giai đoạn II - cường độI

- sử dụng I -sử dụng III

B Sơ đồ tiến trình

VÀO SỐ LIỆU

Thống số kích thước dầm

Thông

số chung

Kiểm tra DL đầy đủ chưa,đúng sai= True

*Nếu là trường hợp tính đặc trưng tiết diện:

+Tính ra được diện tích dầm các giai đoạn+mô men

*tính nội lực do hoạt tải và tỉnh tải+tải trọng bản thân, lan can,mô men lực cắt đầy đủ

1 Phần nhập dữ liệu

- Form nhập số liệu sẽ được mở ngay khi chương trình kích hoạt phần nhập số liệu của hai chức năng chính trên hoặc có thể nhập liệu từ các file có sẵn.

1

Kiết xuất Text

+Số liệu đầu vào

+Kết quả tính toán:diện tích dầm qua 2 giai đoạn, …

Kiết xuất đồ hoạ

Hình học dầm cùng bố trí cốt thép trong dầm

KẾT THÚC

Đ

ĐS

S

- Người dùng bắt buộc phải nhập đầy đủ số liệu vào chương trình thì tác vụ tiếp theo của công việc mong muốn mới thực hiện được.Việc này sẽ được nhìn thấy trực quan trên chương trình dựa vào sự xuất hiện của các tác vụ tiếp theo trên menu ngang có được kích hoạt hay không.

- Bên dưới form có các Button: Nhập số liệu (Để nhập số liệu cho chương trình), nút Nhập lại (Sẽ bắt dầu lại quá trình nhập số liệu nếu người dùng muốn sử dụng bộ số liệu khác), Huỷ bỏ (Để thoất khỏi Form nhập liệu mà không kích hoạt đựoc chức năng tiếp theo),Nút Trợ giúp (Để gọi file help của chương trình giúp thực hiện tac vụ một cách

rõ rang chính xác ).

- thứ tự nhập liệu sẽ là khai báo kích thước dầm,số liệu chung,đặc trưng lancan,asphal,đặc trưng vật liệu,hệ số tải

Trong phần nhập dữ liệu có thể có ngoại lệ sau:

- Nếu người dùng quân không nhập số liệu cho một mục chương trình sẽ có thông báo yêu cầu người dùng nhập đủ số liệu rồi mới được làm tiếp.

- Nếu người dùng nhập 1 giá trị dẫn đến tính toán sai thì chương trình yêu cầu nhập

số liệu khác.

2 Phần tính toán.

- Sau khi người dùng thực hiện xong các thao tác nhập dữ liệu và chương trình kiểm tra các thao tác đã được thực hiện đúng các form lần lượt hiện ra theo thứ tự kích thước dầm,số liệu chung,đặc trưng lancan,asphal,đặc trưng vật liệu,hệ số tải ta tiến hành cho chạy chương bằng cách nhấn vào nút chạy chương trình hoặc nhấn F5

3 Phần xem kết quả và xuất

- Phần này chỉ được kích hoạt sau khi đã chạy chương trình.

- Ngưòi dựng chọn các kết quả trong cácphần chính trên.

- Form Kết quả sẽ bao gồm các thành phần chính sau:

+Button Kết quả giúp hiển thị kết quả ra form,Nút vẽ hình sẽ vẽ trên form một vùng đồ hoạ kết quả của chương trình.

+Xuất kết quả ra CAD, EXCEL.

CHƯƠNG 4 DÒNG DỮ LIỆU CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN

1 Chức năng nhập các thông số kíck thước dầm chủ:

Dữ Liệu Đầu Vào

- Chiều cao cánh dưới: h1

- Chiều cao nách dưới: h2

- Chiều cao sườn dầm: h3

- Chiều cao nách dưới cánh

trên: h4

- Chiều cao vút của cánh: h5

- Chiều cao cánh trên : h6

Nhập Các Thông

Số Kíck Thước Dầm Chủ

Dữ Liệu Đầu Ra Trong class1

- Chiều rộng đáy dầm: b1

- Chiều rộng phần dốc đáy dầm: b2

- Chiều dày sườn dầm: b3

- Chiều rộng phần dốc của cánh trên: b4

- Chiểu rộng phần vút của cánh: b5

- Chiều rộng phần cánh trên : b6

- Chiều cao cánh dưới: h1

- Chiều cao nách dưới: h2

- Chiều cao sườn dầm: h3

- Chiều cao nách dưới cánh trên: h4

- Chiều cao vút của cánh: h5

- Chiều cao cánh trên : h6

3.nhập các thông số dầm, lan can, Asphalt:

Dữ Liệu Đầu Ra Trong class1

Dầm 1: TTN1 Dầm 2: TTN2 Dầm 3: TTN3 Dầm 4: TTN4 Dầm 5: TTN5 Dầm 6: TTN6 Dầm 7: TTN7 Dầm 8: TTN8

- Tải trọng Asphalt: TA

- Tải trọng lan can: TLC

Dữ Liệu Đầu Vào

- Khối lượng riêng của bêtong:

Dữ Liệu Đầu Ra Trong class1

- Khối lượng riêng của bêtong: TLR

- Modul đàn hồi của bêtong lúctruyền lực: Eb

- Modul đàn hồi của thép dự ứng lực: Et

3 Giới thiệu hoạt tải thiết kế:

4 Tính đặc trưng tiết diện dầm chữ T:

5 Tính toán hệ số phân bố ngang:

Dữ Liệu Đầu Vào Từ class1

- Chiều dài dầm tính toán: Ls

Dữ Liệu Đầu Ra Trong class1

- Hệ số phân bố mômen dầm trong: tmgm

- Hế số phân bố momen dầm ngoài: nmgm

- Hệ số phân bố lực cắt dầm trong: tmgv

- Hệ số phân bố lực cắt dầm ngoài: nmgv

Dữ Liệu Đầu Vào Từ class1

- Chiều cao cánh dưới: h1

- Chiều cao nách dưới: h2

- Chiều cao sườn dầm: h3

- Chiều cao nách dưới cánh trên: h4

- Chiều cao vút của cánh: h5

- Chiều cao cánh trên : h6

Tính toán đặc trưng tiết diện

Dữ Liệu Đầu Ra trong class2 Đưa ra đặc trưng theo giai đoạn

I

- Diện tích :dtg1,dtd1

- Khoảng cách từ trục trunghòa đến đáy dầm

6 Tính toán nội lực do tĩnh tải gây ra:

7 Tính toán nội lực do hoạt tải gây ra:

Dữ Liệu Đầu Vào Từ class2

- Diện tích: dtg1

Dữ Liệu Đầu Vào Từ class1

- Trọng lượng riêng của bêtong:

- Do tải trọng bản thân: dcv1, dcv2,dcv3,dcv4,dcv5

- Do lan can gây ra: tlcv1, tlcv2,tlcv3,tlcv4,tlcv5

- Do lớp Asphalt gây ra: tav1, tav2,tav3,tav4,tav5

Dữ Liệu Đầu Vào Từ class1

- Chiều dài dầm tính toán:

- Lực cắt thiết kế*hệ số làn

- Lực cắt dầm biên:

- Lực cắt dầm giữa:

Dữ Liệu Đầu Ra

Tổ hợp Mômen

- Giai đoạn I+ Theo cường độ I+ Theo sử dụng I

- Giai đoạn II+ Theo cường độ I+ Theo sử dụng I+ Theo sử dụng III

Tổ hớp Lực cắt

- Giai đoạn I+ Theo cường độ I+ Theo sử dụng I

- Giai đoạn II+ Theo cường độ I+ Theo sử dụng I+ Theo sử dụng III

Et  Môdul đàn hồi của thép

 Biến đơn kiểu thực

nmgm  Hệ số phân bố mô men dầm ngoài

1 Thuật toán tổng quát của chương trình:

2 Thuật toán nhập dữ liệu:

sai

đúng

đúng

3 Thuật toán tính toán:

Kiểm tra xem nhập đủ chưa?

Tính Toán

Tính Hệ số Phân Bố Mômen ,Lực Cắt Cho Dầm Giữa Và

Dầm Biên

Tính nội lực do tĩnh tải

Tính tính nội lực do hoạt tải

Tổ hợp nội lực do hoạt tải khi nhân với hệ số làn, hệ số phân bố mômen và lực cắt

Đặc trưng hình học của dầm chữ T có bầu

ReturnReturn

3.1 Thuật toán tính đặc trưng hình học của dầm chữ T(tính cho mặt cắt giữa dầm):

Đặc trưng hình học của dầm chữ T có bầu

A1= h1*b1 + h2*b2 + (h2+h3+h4)*b3+h4*b4+h5*(b3+*b4)+h5*b5+h6*b6-SB*3.14*r2/4

A2 = h1*b1+h2*b2+(h2+h3+h4)*b3+h4*b4+h5*(b3+b4)+h5*b5+h6*b6

i:=1

Y1:=0Y2:=0

i<=7

Y1= Y1 + (Ai*Yi)/A1Y2= Y2 + (Ai*Yi)/A2

i := i+1

h1,h2,h3,h4,h5,h6,b1,b2,b3,b4,b5,b6,r

1Sai

Đúng

1

i:=1

I1 := 0I2 := 0

Tính hệ số phân bố Mômen,Lực cắt cho dầm giữa và dầm biên

I,A,eg,Nb,L,S,ts,lh

1100 ≤S ≤ 4900

110 ≤ ts ≤ 300 6000 ≤Ls ≤ 73000 -300<=de<=1700 Nb>=4

Kg=(I+Aeg)

mgmsi <= mgmmi

HSPB : = mg m

si

HSPB : = mg m

mi

3.3 Tính nội lực do tĩnh tải tính tại các mặt cắt: đầu dầm; x

mgvme <= mgvse

HSPBV : = mg v

me

HSPBV : = mg v

se

Tính Nội Lực Do Tĩnh Tải

+TTB

ReturnX,T,TA,TLC

3.4 Tính nội lực do hoạt tải gây ra: ta ko tính cho tất cả các mặt cắt ta chỉ tính chi tiết cho mặt cắt X<(Ltt-X)

Tính Nội Lực Do hoạt tải

3.5 Tổ hợp nội lực do hoạt tải khi nhân với hệ số:

Tổ Hợp nội lực do hoạt tải khi nhân với hệ số phân bố mômen và lực cắt

Tổ hợp Mômen do hoạt tải

Mômen*hệ số làn:

Mth= M*NIMômen dầm biên:

Mth*nmgm*NIMômen dầm giữa:

Mth*tmgm*NI

Tổ hợp Lực cắt do hoạt tải

Lực cắt*hệ số làn:

Vth= V*NILực cắt dầm biên:

Vth*nmgv*NILực cắt dầm giữa:

Vth*tmgv*NI

Return

4 Thuật toán xuất kết quả:

Return

Tổ hợp tải trọng theo cường

độ I, cường độ sử dụng I, cường độ sử dụng III

Xuất kết quả

ĐR:Tính nội lực do tĩnh

tải

ĐR: Tổ hợp nội lực do hoạt tải

ĐR:Đặc trưng hình học cưa dầm T

ĐR: Hệ số Phân Bố Ngang

Tổ hợp tải trọng theo cường độ I, cường độ sử dụng I, cường độ sử dụng

II CƠ SỞ ĐỂ CHỌN NGÔN NGỮ:

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như Pascal, Foxpro, C, Delphi, … tất các ngôn ngữ đều có những ưu và nhược điểm riêng và em chon ngôn ngữ C# vì

co nhưng ưu điểm sau.

C# là ngôn ngữ đơn giản

Loại bỏ các thành phần ngôn ngữ phức tạp (như MACRO của C++), template, đa kế thừa của Java và C++.

C# dựa trên nền tảng của ngôn ngữ C và C++ (các cú pháp và từ khóa hầu hết được kế thừa

từ C, C++) Nhưng loại bỏ đi các toán tử và từ khóa phức tạp.

C# là ngôn ngữ có tính thẩm mỹ cao

Nhờ sự phát triển thành ngôn ngữ chạy trong môi trường Window nó cho phép người lập trình có thể tạo ra các ứng dụng có thẩm mỹ cao và tiện lợi cho người sử dụng và máy tính

C# là ngôn ngữ hiện đại

C# bao gồm đầy đủ các đặc tính của một ngôn ngữ lập trình hiện đại: Hướng đối tượng, xử

lý ngoại lệ, thu gom bộ nhớ tự động, kiểu dữ liệu mở rộng, bảo mật mã nguồn

C# là ngôn ngữ hướng đối tượng

C# gồm đầy đủ các đặc điểm của một ngôn ngữ hướng đối tượng, bao gồm: sự đóng gói, sự

kế thừa, tính đa hình Các đặc điểm này giúp cho việc phát triển các ứng dụng bằng ngôn ngữ C# trở nên bền vững hơn Người phát triển có thể xây dựng ứng dụng theo nhiều lớp, tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh và khó đổ vỡ trong khoảng thời gian ít hơn.

C# là ngôn ngữ ít từ khóa

Sự phức tạp của C++ được tạo nên bởi số lượng đồ sộ các từ khóa và toán tử Chính điều này đa gây ra nhiều khó khăn không cần thiết cho người lập trình C# tránh được nhược điểm này bằng tiêu chí: Càng ít từ khóa càng tốt Theo thống kê, C# chỉ gồm hơn 100 từ khóa nhưng thực hiện được mọi yêu cầu từ đơn giản đến phức tạp.