Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 1 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
KHOA CÔNG TRÌNH

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH TỰ
ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ CẦU DẦM GIẢN ĐƠN
BTCT DƢL Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Ngọc Sơn – Lớp Cầu đƣờng bộ A K46.
Nguyễn Hải Anh – Lớp Cầu đƣờng Anh K47.

Giáo viên hƣớng dẫn:
KS. Lê Đắc Hiền.
Bộ môn Tự động hóa thiết kế cầu đƣờng.

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 2

MỤC LỤC
CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 3
CHƢƠNG II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 4

ngƣời ta gọi là COM (Component Object Model): là một kiến trúc lập trình đƣợc
thiết kế bởi Microsoft. Mục đích của công nghệ này là tạo ra một chuẩn công nghệ
trong lập trình, mà ở đó cho phép xây dựng chƣơng trình theo mô hình lắp ghép
hay sử dụng lại các sản phẩm đã đƣợc hoàn thiện từ trƣớc theo chuẩn COM. Nhƣ
vậy từ bất kỳ một ứng dụng hay môi trƣờng lập trình nào ngƣời ta có thể can thiệp
vào các đối tƣợng này, dù nó đang chạy. Ví dụ nhƣ có thể điều khiển Excel từ
Word hay AutoCad (và ngƣợc lại) giống nhƣ thực hiện trực tiếp trên ứng dụng đó.
Việc điều khiển Excel hay AutoCad từ các ngôn ngữ lập trình VB6, C#,
VB.Net,…bằng công nghệ COM đã đƣợc ứng dụng khá nhiều, còn giữa Excel với
AutoCad rất ít đề cập đến.
Tại sao chỉ để cập việc trao đổi dữ liệu giữa Excel và AutoCad? Bởi Excel là
phần mềm tính toán, xử lý số liệu và biểu đồ rất hiệu quả. AutoCAD đƣợc biết đến
với khả năng tạo bản vẽ rất mạnh nhƣng khả năng tính toán hạn chế. Cả hai phần
mềm đều hỗ trợ khả năng mở rộng tính năng bằng công cụ VBA. Trên cơ sở đó bài
báo trình bày cơ sở tự động hóa trao đổi dữ liệu giữa Excel và AutoCad đƣợc áp
dụng trong chƣơng trình “Chƣơng trình tự động hóa thiết kế cầu dầm giản đơn
BTCT DƢL”.

Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 4
CHƢƠNG II
NỘI DUNG ĐỀ TÀI
2.1. Mục đích, yêu cầu đề tài:
2.1.1. Mục đích:
- Xây dựng chƣơng trình “Tự động hóa thiết kế cầu dầm giản đơn BTCT DƢL”
theo tiêu chuẩn TCN 272-05.
- Chƣơng trình có khả năng tự động hóa thiết kế kết cấu cầu trên cơ sở số liệu tính

cho phép ngƣời lập trình phân phối ứng dụng một cách linh hoạt.
+ Ƣu điểm chính khi sử dụng VBA trong Excel:
- Xây dựng hàm mới theo yêu cầu sử dụng.
- Lập trình kết nối với các phần mềm chuyên dụng.
2.3. Khảo sát thực tế:
- Hiện nay bộ môn đang giảng dạy môn “Tự động hóa” với ngôn ngữ chính là
VBA, trên cơ sở đó tác giả muốn nghiên cứu sâu hơn về việc kết nối thế mạnh của
Excel và AutoCad.
- Quá trình làm thiết kế môn học của sinh viên chƣa có mục đích và hiệu quả cao:
thiếu kiến thức chuyên ngành, tính toán Excel, và sử dụng AutoCad hạn chế.
- Quá trình tính toán thiết kế chƣa có sự kết nối giữa 2 công cụ sử dụng chủ yếu là
Excel và AutoCad, tài liệu về vấn đề này không nhiều.
- Việc tính toán và xuất bản vẽ kết cấu mất khá nhiều thởi gian, do đó việc có một
chƣơng trình tự động hóa giúp rút ngắn và tiết kiệm công sức với độ chính xác cao.
2.4. Mô hình thiết kế chức năng: Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 6

2.4.1. TỔNG QUAN VỀ Component Object Model (COM)
2.4.1.1. Khái niệm cơ bản về COM
COM (Mô hình đối tượng thành phần hay mô hình cấu kiện phần mềm) đƣợc tạo
ra với mục đích định nghĩa một chuẩn độc lập, phân tán và hƣớng đối tƣợng nhằm
mục đích tạo ra các cấu kiện phần mềm hoàn chỉnh có thể tƣơng tác đƣợc với
nhau.
Các cấu kiện tƣơng tác với nhau thông qua giao diện COM. Trong một hệ thống
COM, các cấu kiện phần mềm hay các khối phần mềm gọi là các COM Object (đối
tƣợng COM). Các đối tƣợng này đóng vai trò nhƣ là các thƣ viện trong lập trình
COM. Vì là chuẩn nhị phân nên COM cho phép các COM Ọbject có thể kết nối

Class A
Class C
COM Object

Interface 1
Interface 2
Interface 3
Interface 4
Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 8  In Process
Các đối tƣợng COM đƣợc sử dụng nhƣ các thƣ viện liên kết động (.DLL). Khi một
chƣơng trình sử dụng thƣ viện COM, thƣ viện đó sẽ đƣợc nạp và chạy trong tuyến
trình (process) của ứng dụng (Server chạy trong cùng tuyến trình với Client).

 Out of Process
Các đối tƣợng COM hoạt động nhƣ các ứng dụng độc lập (.EXE) trong một tuyến
trình riêng với tuyến trình của ứng dụng khách. (Server chạy khác tuyến trình với
Client). Các thƣ viện COM có thể hoạt động trong cùng một hệ thống với ứng
dụng chủ (khi đó các ứng dụng COM đƣợc gọi là Local Server Application) hoặc
nằm ở một hệ thống khác (khi đó các ứng dụng COM đƣợc gọi là Remote Server
Application).
Client App

COM Object
(Server.dll)
Client App


COM Object
(Server.EXE)

Client App
Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 10
2.4.1.4. Sử dụng các đối tượng COM
Sau khi đăng ký với hệ thống, lập trình sử dụng thƣ viện COM theo các bƣớc sau:
 Tham chiếu tới thƣ viện COM đã đăng ký
 Viết mã lệnh kết nối với thƣ viện đã tham chiếu.
Có 2 hình thức kết nối:
Kết nối sớm (early – binding): chƣơng trình đã biết kiểu đối tƣợng trƣớc khi kết
nối (link). Ƣu điểm của kết nối sớm là kiểu dữ liệu đƣợc kiểm tra chặt chẽ, tốc độ
chạy của chƣơng trình cao.Tuy nhiên khi đối tƣợng liên kết bị thay đổi (ví dụ một
phiên bản khác của thƣ viện), chƣơng trình có thể không thực thi.
Ví dụ:
Dim obj as clsBeam „kiểu của đối tượng obj là clsBeam
obj = New clsBeam „hoặc obj = CreateObject
(“MyCOMApp.clsBeam”)

Kết nối muộn (late – binding): chƣơng trình chƣa biết kiểu đối tƣợng trƣớc khi kết
nối (link). Với kiểu kết nối này, kiểu dữ liệu không không đƣợc kiểm tra chặt chẽ,
tốc độ chạy thấp nhƣng chƣơng trình vẫn có thể thực thi khi đối tƣợng liên kết bị
thay đổi.

Dim obj as Object „kiểu của đối tượng obj chưa rõ ràng
obj = New clsBeam „ hoặc obj = CreateObject
(“MyCOMApp.clsBeam”)
„kiểu của đối tượng chỉ được xác định khi liên kết.


i
-x
i+1
) * (y
i
+y
i+1
).
o Tọa độ trọng tâm mặt cắt :
y
c
= 1/(6*F)*  (x
i
-x
i+1
) * (y
i
2
+y
i
.y
i+1
+y
i+1
2
).
o Mômen quán tính của mặt cắt đối với trục x :
S
x
= 1/12 *  (x

* F.
2) Quy đổi mặt cắt chữ T
- Để tiện tính toán và tính toán thiên về an toàn ta tiến hành quy đổi mặt cẳt hộp về
mặt cắt chữ T với nguyên tắc quy đổi nhƣ sau:
+ Chiều cao tiết diện quy đổi bằng chiều cao tiết diện hộp.
+ Bề rộng cánh trên và cánh dƣới(bầu dầm) bằng bề rộng của bản đỉnh và bản
đáy tiết diện hộp.
+ Chiều dày sƣờn dầm bằng chiều tổng chiều dày hai sƣờn hộp có xét đến độ
nghiêng của sƣờn dầm.

))((.2

ArctgSinbb
hops


Trong đó :
b
hộp
= Chiều dày sƣờn hộp.
 = Góc nghiêng của sƣờn hộp.
+ Chiều dày cánh tiết diện quy đổi đƣợc xác định tƣơng đƣơng với diện tích
phần bản nắp của tiết diện hộp.
3) Tính đổi thép về bê tông
Khi tính đổi đặc trƣng mặt cắt của thép thành các đặc trƣng tƣơng đƣơng của bê
tông đối với các trạng thái giới hạn sử dụng, ngƣời ta dùng tỉ số mô đun n, đƣợc
định nghĩa nhƣ sau:
c
s
E

Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 13
Ứng suất trong cốt thép dự ứng lực ở mức sức kháng uốn danh định (Điều
5.7.3.1)
Các cấu kiện có cốt thép dự ứng lực dính bám (Điều 5.7.3.1.1)
Đối với mặt cắt hình chữ nhật và hình T chịu uốn quanh một trục, có ứng suất phân
bố nhƣ quy định ở Điều 5.7.2.2 và fpe không nhỏ hơn 0.5 fpu.
Ứng suất trung bình trong cốt thép, fps, có thể lấy nhƣ sau :
1)-(5.7.3.1.11 )
d
c
k(ff
p
pups


trong đó:
2)-(5.7.3.1.10412 )
f
f
,(k
pu
py


Với mặt cắt hình T:
3)-(5.7.3.1.1
850
850
1
1

pswc
ysyspups






Trong đó :
Aps = diện tích mặt cắt cốt thép dự ứng lực(mm2)
fpu = cƣờng độ chịu kéo quy định của thép dự ứng lực(MPa)
fpy = giới hạn chảy của thép dự ứng lực(MPa)
As = diện tích cốt thép thƣờng chịu kéo (mm2)
A's = diện tích cốt thép thƣờng chịu nén (mm2)
fy = giới hạn chảy của cốt thép chịu kéo (MPa)
fy' = giới hạn chảy của cốt thép chịu nén (MPa)
b = chiều rộng của bản cánh chịu nén (mm)
bw = chiều rộng của bản bụng (mm)
hf = chiều dày bản cánh chịu nén (mm)
dp = khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm các bó thép dự
ứng lực (mm)
Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 14
c = khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt chịu nén (mm)
1 = hệ số quy đổi hình khối ứng suất
Hệ số 1 lấy bằng 0.85 đối với bê tông có cƣờng độ không lớn hơn 28 MPa. Với
bê tông có cƣờng độ lớn hơn 28 MPa, hệ số 1 giảm đi theo tỷ lệ 0.05 cho từng 7
MPa vƣợt quá 28 MPa, nhƣng không lấy nhỏ hơn trị số 0.65.
Sức kháng uốn (Điều 5.7.3.2)
Sức kháng uốn tính toán Mr lấy nhƣ sau (Đ 5.7.3.2.1):

d
p
+







2
a
dfA
sys









2
a
dfA
sys
+ 0,85

f

fy = giới hạn chảy quy định của cốt thép (MPa).
ds = khoảng cách từ thớ nén ngoài cùng đến trọng tâm cốt thép chịu kéo
không dự ứng lực (mm).
A's = diện tích cốt thép chịu nén (mm2)
fy' = giới hạn chảy của cốt thép chịu nén (MPa)
Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 15
d's = khoảng cách từ thớ ngoài cùng chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu
nén (mm)
c
f

= cƣờng độ chịu nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (MPa)
b = bề rộng của mặt chịu nén của cấu kiện (mm)
bw = chiều dày của bản bản bụng hoặc đƣờng kính của mặt cắt tròn (mm)
1 = hệ số chuyển đổi biểu đồ ứng suất quy định trong Điều 5.7.2.2
hf = chiều dày bản cánh chịu nén của cấu kiện dầm I hoặc T (mm)
a = c1 ; Chiều dày của khối ứng suất tƣơng đƣơng (mm)
Mặt cắt hình chữ nhật (Điều 5.7.3.2.3)
Đối với mặt cắt hình chữ nhật chịu uốn một trục và hai trục cùng với lực dọc trục
nhƣ quy định ở Điều 5.7.4.5, khi công nhận sự phân bố ứng suất gần đúng nhƣ quy
định ở Điều 5.7.2.2 và chiều dày bản cánh chịu nén không nhỏ hơn đại lƣợng c xác
định theo Phƣơng trình 5.7.3.1.1-3 thì sức kháng uốn danh định Mn có thể xác
định theo các Phƣơng trình từ 5.7.3.1.1-1, đến 5.7.3.2.2-1, trong đó bw phải lấy
bằng b.
Các giới hạn về cốt thép (Điều 5.7.3.3)
b) Lượng cốt thép tối đa (Điều 5.7.3.3.1)
Hàm lƣợng thép dự ứng lực và thép không dự ứng lực tối đa phải đƣợc giới hạn
sao cho :
e

Cốt thép chịu kéo tối thiểu đƣợc yêu cầu nhằm đảm bảo cho cốt thép không bị phá
hoại đột ngột. Sự phá hoại đột ngột của cốt thép chịu kéo có thể xảy ra nếu khả
năng chịu mô men (sức kháng uốn) đƣợc quyết định bởi cốt thép chịu kéo nhỏ hơn
so với mô men nứt (sức kháng nứt) của mặt cắt bê tông nguyên. Để tính toán thiên
về an toàn, sức kháng uốn Mn đƣợc quyết định bởi cốt thép thƣờng và dự ứng lực
có thể lấy giảm đi, trong khi đó, sức kháng nứt Mcr đƣợc tính dựa trên cƣờng độ
chịu kéo của bê tông có thể đƣợc lấy tăng lên.
Điều kiện:
φ.Mn ≥ 1.2Mcr

r
t
g
f
y
I
Mcr 

Trong đó
M
cr
: Sức kháng nứt (Mômen nứt). N.mm
f
r
: Cƣờng độ chịu kéo khi muốn nhƣ quy định ở Điều 5.4.2.6(MPa);
cff
r
'63.0

y

Chn li kớch thc
Hay thay i b trớ thộp
S liu thit k
1. Tiêu chuẩn thiết kế
2. Hoạt tải thiết kế
3. Tải trọng ngời đi bộ

2. Nhập số liệu mặt cắt:
Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 19 Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 20
Tính toán đặc trƣng hình học:

Kiểm toán kết cấu :

3. Xuất bản vẽ và bảng tính:
- Trên cơ sở tính duyệt chƣơng trình tự động xuất ra bản tính dầm và bản vẽ đƣợc
lƣu ở 1 Folder của chƣơng trình.
Nghiên cứu khoa học sinh viên 2010
Nguyễn Ngọc Sơn-Cầu đƣờng bộ A K46 & Nguyễn Hải Anh-Cầu đƣờng anh K47 21
CHƢƠNG IV
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chƣơng trình đạt hoàn thành với một số nội dung sau:
- Chƣơng trình sử dụng VBA ngôn ngữ rất gần thực tế, dễ tiếp cận
- Khai thác khả năng kết nối với các ngôn ngữ khác dựa trên lập trình .com

4. Mã nguồn: giaiphapexel.com, caulacbovb.com, cadviet.com.