ANALÝZA NÁVRHOVÝCH PARAMETRŮ PŘEDPJATÝCH BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ POMOCÍ OPTIMALIZAČNÍCH ALGORITMŮ - Dlouhý, Lukáš (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební)
V posledních letech je stále více kladen důraz na úspory a ekologická hlediska ve stavebnictví. Celkové množství vyprodukovaného betonu na zemi je obrovské (odhadem 1010 tun za rok). Možnost snížení jeho výroby pouze o několik procent může přinést významné materiálové úspory, redukci výdajů na přepravu a s tím souvisejících nákladů. Mezi další aspekty je možné zařadit omezení produkce CO2 a jiných škodlivin. Z těchto důvodů se jeví optimalizační analýza návrhových parametrů betonových konstrukcí jako velmi důležitá. Obecně lze definovat optimalizaci jako nalezení nejlepšího řešení pro danou úlohu. Optimalizační úlohy jsou definovány pro různá odvětví a spojuje je hledání minima nebo maxima cílové funkce. Je známo, že matematické metody a algoritmy umožňující nalezení optimálního tvaru nebo parametrů konstrukce, jsou již řadu let používány ve strojírenství. Každodenní aplikace ve stavebnictví je však doslova výjimečná. Návrhem stavební konstrukce pomocí optimalizačních algoritmů se zabývají pouze práce na vědecké úrovni. Nalezení optimálního tvaru konstrukce je obvykle otázkou zkušeností a znalostí projektanta, který návrh následně ověří svým výpočtem. Existuje mnoho důvodů, proč nejsou tyto algoritmy používány v běžné praxi. Patří mezi ně zejména absence uživatelsky přístupného a srozumitelného programu, který by napomáhal zoptimalizovat konstrukci v relativně krátkém čase, a také složitost optimalizační úlohy. Dalším imitujícím faktorem je skutečnost, kdy stavební konstrukce jsou vystaveny mnoha omezujícím podmínkám požadovaných normou. A v neposlední řadě pak změna návrhových parametrů budov, mostů či speciálních typů konstrukcí nevykazuje pravidelnou odezvu. Výše uvedená problematika je náplní předložené disertační práce.

During recent years more and more emphasis has been put on saving and ecological aspects of the civil engineering industry. As the total volume of concrete being produced on our planet is immense (ca 1010 tons per year), the possibility of decreasing it by even a small percentage can bring large savings in material costs, transport and other costs and reduction of CO2 production and other pollution. Therefore, optimal analysis of design variables of concrete structures appears to be of high importance. Optimization is finding the best solution to a given problem. Many disciplines define different optimization problems and it is typically the minimum or maximum value of the objective function that is searched. It is known that mathematical procedures and algorithms to find an optimal structural design are used in practice in mechanical engineering, but the use of these tools in civil engineering is rather exceptional. Generally, scientific works deal with the optimal design of structures only. Finding of an optimal shape and dimensions is usually a question of the engineer’s experience and good “guess”, which is then verified by calculation. There are many reasons explaining why optimization in common practise is used only occasionally. One of them is the absence of proper user friendly software tools which could help within relatively short time available for structural design. Another reason is the complexity of optimization tasks as well as a lot of constraints in civil engineering design codes. Last but not least, the change of design variables of buildings, bridges and structures of special types do not express regular response. This issue is discussed in the submitted work.
Analysis of design variables of prestressed concrete structures using optimization algorithms
Keywords: Betonové konstrukce; předpětí; návrhové parametry; optimalizace; genetické algoritmy; náklady; dodatečně předpjatá mostní konstrukce; zavěšená konstrukce; Concrete structures; prestressing; design variable; optimization; genetic algorithm; costs; post-tensioned bridge; cable-stayed structure.