Pyöreän teräksisen kattokehän optimointi parveilualgoritmilla
Tiainen, Teemu (2013)
2013
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-06-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201306101191
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201306101191
Tiivistelmä
Tämän työn tavoitteena on tutkia pyöreän teräksisen valmisprofiileista valmistetun kattorakenteen rungon optimointia siten, että tuoreimpien eurooppalaisten teräsrakennesuunnittelustandardien vaatimukset rakenteiden lujuuden ja stabiilisuuden osalta tulevat täytetyiksi lukuunottamatta maanjäristysmitoitusta. Myöskään standardin edellyttämää rakenteen paloturvallisuutta ei tutkita.
Optimointia silmällä pitäen on laadittu tietokoneohjelma, joka laskelmin tarkastaa kunkin rakenne-ehdokkaan vaatimustenmukaisuuden ja laskee sen massan. Tätä koodia hyödyntäen parveilualgoritmia käyttävä optimointikoodi pyrkii löytämään mahdollisimman keveitä rakennevaihtoehtoja.
Kattorakenteen optimoinnin tutkimiseksi laadittiin ja ratkaistiin 18 erilaista optimointitehtävää erilaisin muuttuja- ja rajoitusehtovalinnoin ja lisäksi neljä tehtävää, joissa tutkittiin rakenteen koon ja ulkoisten kuormien kasvattamisen ja pienentämisen vaikutusta. Parveilualgoritmi osoittautui käyttökelpoiseksi kehärakenteen optimointiongelmaan ja matemaattisen optimoinnin avulla rakennetta saatiin kevennettyä. Eri ongelmien tuloksia tarkastelemalla tehtiin mielenkiintoisia havaintoja liittyen pyöreän teräksisen kattorakenteen suunnitteluongelmaan.
Optimointia silmällä pitäen on laadittu tietokoneohjelma, joka laskelmin tarkastaa kunkin rakenne-ehdokkaan vaatimustenmukaisuuden ja laskee sen massan. Tätä koodia hyödyntäen parveilualgoritmia käyttävä optimointikoodi pyrkii löytämään mahdollisimman keveitä rakennevaihtoehtoja.
Kattorakenteen optimoinnin tutkimiseksi laadittiin ja ratkaistiin 18 erilaista optimointitehtävää erilaisin muuttuja- ja rajoitusehtovalinnoin ja lisäksi neljä tehtävää, joissa tutkittiin rakenteen koon ja ulkoisten kuormien kasvattamisen ja pienentämisen vaikutusta. Parveilualgoritmi osoittautui käyttökelpoiseksi kehärakenteen optimointiongelmaan ja matemaattisen optimoinnin avulla rakennetta saatiin kevennettyä. Eri ongelmien tuloksia tarkastelemalla tehtiin mielenkiintoisia havaintoja liittyen pyöreän teräksisen kattorakenteen suunnitteluongelmaan.