ПРО ДОЦІЛЬНІСТЬ ТА ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАДАЧ ПОШУКУ ОПТИМАЛЬНИХ ПРОЄКТНИХ РІШЕНЬ СТЕРЖНЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ІЗ ХОЛОДНОГНУТИХ ПРОФІЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.32851/tnv-tech.2021.6.18Ключові слова:
оптимізація, холодногнутий профіль, стержнева система, генетичний алгоритмАнотація
У статті висвітлено проблему використання методів оптимізації конструкцій інженерами, які практикують. Розглянуто сфери ефективного застосування методів оптимізації під час проєктування будівельних конструкцій: розробку будівельних конструкцій принципово нового типу, проєктування споруд для використання у незвичайних умовах, удосконалення багатосерійних конструкцій, а також проєктування об’єктів дуже високої одиничної вартості. Обґрунтовано доцільність постановки та розв’язку задач оптимального проєктування металевих конструкцій, виготовлених із холодногнутих профілів. Для металевих конструкцій, що виготовляються з застосуванням тонкостінних холодногнутих профілів, основним сенсом рішення задач оптимізації є їхня висока повторюваність. Такі конструкції стали популярними у будівництві малоповерхових комерційних, легких промислових та сільськогосподарських споруд з невеликими прольотами, а їх виробництво побудовано на принципах виготовлення масового індустріального продукту. Наведено постановки задач пошуку оптимальних проєктних рішень стержневих конструкцій із холодногнутих профілів. Сформульовано задачу оптимізації розмірів поперечних перерізів стержневих елементів із холодногнутих профілів, задачу пошуку оптимальної форми холодногнутого профілю, задачу побудови оптимального сортаментного ряду холодногнутих профілів заданого типу, а також задачу пошуку оптимальних параметрів стержневих конструкцій каркасів будівель, виготовлених із холодногнутих профілів. Запропоновано генетичні алгоритми як метод розв’язку задач оптимального проєктування конструкцій із холодногнутих профілів. Наведено огляд праць у галузі оптимального проєктування стержневих конструкцій із холодногнутих профілів.
Посилання
Mungan I. Structural engineering and structures from antiquity to the present. Proceedings IASS Symposium. 2001. Р. 1–3.
Elishakoff I., Ohsaki M. Optimization and Anti-Optimization of Structures under uncertainty. London : Imperial College Press, 2010. 402 p.
Никонов Н.Н. Большепролетные покрытия: анализ и оценка : учебное пособие для студентов вузов. Москва : Издательство АСВ, 1998. 432 с.
Стрелецкий Н.С., Стрелецкий Д.Н. Проектирование и изготовление экономичных металлических конструкций. Москва : Стройиздат, 1964. 359 с.
Перельмутер А.В. Выбор оптимальных параметров для ряда однотипных объектов. Теория и практика металлических конструкций : сборник трудов международной конференции. 1997. Том 2. С. 10–13.
Пермяков В.А. Обобщенная задача оптимального проектирования стержневых систем. Актуальные проблемы строительства : доклады ІІ международной конференции. 1990. С. 81–85.
Юрченко В.В., Перельмутер А.В. Несуча здатність стержневих елементів конструкцій із холодногнутих профілів. Київ : Каравела, 2020. 308 с.
Bilyk S.I., Yurchenko V.V. Size optimization of single edge folds for cold-formed structural members. Strength of Materials and Theory of Structures : Scientific-andtechnical collected articles. 2020. Issue 105. P. 73–86. DOI: 10.32347/2410-2547.2020.105.73-86.
Кикоть А.А. Влияние ширины поясов и отгибов в сечениях C- и Z-образных стальных тонкостенных холодногнутых профилей на эффективность работы в условиях изгиба. Ползуновский вестник. 2011. № 1. С. 70–75.
Галкина А.А., Кикоть А.А. Влияние параметров сечения на эффективность центрально-сжатого тонкостенного холодногнутого С-образного профиля. Ползуновский альманах. 2017. № 2. С. 95–98.
Lewinski J., Magnucki K. Optimization of anti-symmetrical cross-sections of cold-formed thin-walled beams. Journal of theoretical and applied mechanics. 2009. Vol. 47. P. 553–571.
Leng J.Z., Guest J.K., Schafer B.W. Shape optimization of cold-formed steel columns. Thin Walled Structures. 2011. Vol. 49. P. 1492–1503.
Leng J.Z., Li Z.J., Guest J.K., Schafer B.W. Shape optimization of cold-formed steel columns with fabrication and geometric end-use constraints. Thin Walled Structures. 2014. Vol. 85. P. 271–290.
Wang B. et al. Shape Optimisation of ColdFormed Steel Profiles with Manufacturing Constraints. Part I: Algorithm. 22nd International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures. 2014. № 2.
Wang, B. et al. Shape Optimisation of ColdFormed Steel Profiles with Manufacturing Constraints. Part II: Applications. 22nd International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures. 2014. № 3.
Пермяков В.А., Перельмутер А.В., Юрченко В.В. Оптимальное проектирование стальных стержневых конструкций. Київ : ТОВ «Видавництво «Сталь», 2008. 538 с.
Юрченко В.В. Удосконалення конструктивної форми легких каркасів будівель із холодногнутих профілів на базі рішення задачі оптимального проєктування : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.23.01. Київ, 2019. 44 с.
Лима-ле-Фариа А. Эволюция без отбора: автоэволюция формы и функции. Москва : Мир, 1991.
Goldberg D.E. Genetic algorithms in search, optimization and machine learning. Reading, MA : Addison-Wesley, 1989.
Holland J.H. Adaptation in natural and artificial systems. Ann Arbor : University of Michigan Press, 1975.
Davis L. Adaptive design for layout synthesis. Dallas : Texas Instruments, 1985.
Gen M. Genetic algorithms and engineering design. John Wiley & Sons, 1997.
Бараненко В.О. Генетичні алгоритми в оптимальному проєктуванні конструкцій. Огляд. Вісник Придніпровської державної академії будівництва й архітектури. Науковий та інформаційний бюлетень. 2002. № 10. С. 4–9.
Czarnecki S. Multithreaded genetic program in truss shape optimization. Theoretical Foundations of Civil Engineering. 2000. Vol. 8. P. 556–560.
Czarnecki S. Optimal structural design using a genetic algorithm. Theoretical Foundations of Civil Engineering. 1999. Vol. 7. P. 201–210.
Burczynski T. t al. Evolutionary computation in optimization and identification. Computer assisted mechanics and engineering sciences. 2002. Vol. 9. Р. 3–20.
Burczynski T., Kus W., Orantek P. Optimization of plane truss structures using evolutionary algorithm. Computer assisted mechanics and engineering sciences. 2002. No. 9. P. 3–20.
Phan T.D. et al. Design optimization of cold-formed steel portal frames taking into account the effect of building topology. Engineering Optimization. 2013. Vol. 45. No. 4. P. 415–433. DOI: 10.1080/0305215X.2012.678493.
Kok K.Y. et al. Design optimisation for cold-formed steel residential roof truss using genetic algorithm. World Journal of Engineering. 2018. Vol. 15. No. 5. P. 575–583. DOI: 10.1108/WJE-10-2017-0322.
Permyakov V.O., Yurchenko V.V., Peleshko I.D. An optimum structural computeraided design using hybrid genetic algorithm. Proceeding of the International Conference “Progress in Steel, Composite and Aluminium Structures”. 2006. P. 819–826.
Peleshko I.D., Yurchenko V.V. Hybrid genetic algorithm with gradient learning of the best individual for optimum computer-aided design of steel structural systems. Proceedings of 8th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization. 2009. P. 40.
Yurchenko V.V., Peleshko I.D. Improved gradient projection method for parametric optimisation of bar structures. Magazine of Civil Engineering. 2020. No. 98 (6). Article 9812. DOI: 10.18720/MCE.98.12.
Peleshko I.D., Yurchenko V.V. An improved gradient-based method to solve parametric optimisation problems of the bar structures. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. 2020. Issue 104. P. 265–288. DOI: 10.32347/2410-2547.2020.104.265-288.
Yurchenko V.V., Peleshko I.D. Searching for optimal pre-stressing of steel bar structures based on sensitivity analysis. Archives of Civil Engineering. 2020. Vol. 66. No. 3. P. 525–540. DOI: 10.24425/ACE.2020.134411.
