Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Phân tích độ tin cậy của hệ kết cấu dây căng sử dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp FORM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Phân tích độ tin cậy của hệ kết cấu dây căng sử dụng mạng nơ ron nhân tạo và phương pháp FORM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- PHỤNG CÔNG TOÀN THỂ PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ KẾT CẤU DÂY CĂNG SỬ DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP FORM LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã ngành: 60 58 02 08 TP. Hồ Chí Minh, năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM --------------------------- PHỤNG CÔNG TOÀN THỂ PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ KẾT CẤU DÂY CĂNG SỬ DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP FORM LUẬN VĂN THẠC SỸ Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã ngành: 60 58 02 08 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN VĂN GIANG TP. Hồ Chí Minh, năm 2017
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: TT Họ và tên Chức danh Hội đồng 1 Khổng Trọng Toàn Chủ tịch 2 Nguyễn Hồng Ân Phản biện 1 3 Đào Đình Nhân Phản biện 2 4 Nguyễn Sơn Lâm Ủy viên 5 Trần Tuấn Nam Ủy viên, Thư ký Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 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 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS. NGUYỄN VĂN GIANG
i 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
ii 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.
iii 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 Phụng Công Toàn Thể
iv 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.
v 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.
vi 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
vii 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
viii 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
ix 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
x 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
xi 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
xii 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
xiii 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 Phần Tử Hữu Hạn FEM Finite Element Method FORM First Order Reliability Method ANN Artificial Neural Network TTGH Trạng thái giới hạn 1 I TTGH Trạng thái giới hạn 2 II Ma trận và Véc-tơ Δ Véc-tơ chuyển vị f Véc-tơ nội lực K Ma trận độ cứng của phần tử p Véc-tơ ngoại lực x Véc- tơ chứa biến thiết kế trong bài toán đánh giá độ tin cậy u 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 Ps Xác suất an toàn trong bài toán đánh giá độ tin cậy
xiv  Chỉ số độ tin cậy P Véc-tơ đầu vào T Véc-tơ đầu ra Ɛ Biến dạng T Lực căng cáp E Mô đun đàn hồi α Hệ số giản nở nhiệt T Chênh lệch nhiệt độ l0 Chiều dài khi chưa căng F Ma trận mềm của phần tử dây căng fi Nội lực tại nút d Hệ số tải trọng r Lực dư Si Kích cỡ của N-1 lớp ẩn Hàm truyền của lớp thứ i, mặc định là hàm “tansig” đối với lớp ẩn, TFi hàm “pureline” đối với lớp đầu ra BTF Hàm thuật toán lan truyền ngược, mặc định là hàm “trainlm”
1 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 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