Prisitaikomumo teorijos plėtotė optimizuojant plienines konstrukcijas

Disertacijoje nagrinėjamų temų atsiradimą paskatino didėjanti statybinių konstrukcijų projektavimo sparta ir dėl to kylantis naujų bei efektyvių kompiuterinių projektavimo metodikų poreikis. Šiuolaikinėje statinių projektavimo praktikoje gausu sudėtingos architektūrinės raiškos, lengvųjų plieninių konstrukcijų, kurias būtina projektuoti integraliai, neskaidant atskirais elementais. Integralus konstrukcijos projektavimas leidžia taikyti optimizavimo algoritmus, kurie sudaro galimybių rasti geriausią tvaraus, patikimo ir medžiagų atžvilgiu ekonomiško statinio konstrukcinį sprendinį. Disertacijoje parodoma, kad optimizacija gali suteikti esminį pranašumą siekiant projektuoti plienines konstrukcijas kuo efektyviau laiko ir materialinių išteklių atžvilgiu.

Svarbus postūmis plieninių konstrukcijų projektavimo srityje pastaraisiais dešimtmečiais yra standartais įteisintas tampriosios plastinės medžiagos būsenos išnaudojimas. Tokiu atveju tam tikroms konstrukcijos vietoms leidžiama pasiekti plieno takumo įtempius. Plastiškumo teorijos prielaidas sujungus su optimalaus sprendinio paieškos algoritmu, galima pastebimai sumažinti projektuojamos konstrukcijos tūrį (masę), o kartu ir kainą. Tačiau pereinant prie tampriųjų plastinių konstrukcijų projektavimo, susiduriama su fundamentalia problema – būtina tiksliai žinoti konstrukciją veikiančias išorines jėgas ir jų veikimo seką. Įsivaizduojant statybinę konstrukciją, veikiamą nenuspėjamai kintančių atmosferos poveikių ir žmonių sukeliamų apkrovų, galima tik apytiksliai įvertinti tokių jėgų kitimo ribas, bet ne konkrečią veikimo istoriją. Teorinį tokios problemos sprendinį jau prieš pusšimtį metų pasiūlė prisitaikomumo teorija, leidžianti vienareikšmiškai nustatyti, ar kintamosios kartotinės apkrovos veikiamos konstrukcijos saugos ir tinkamumo ribiniai būviai nebus pasiekti.

Prisitaikomumo teorijos sprendiniams rasti būtini optimizavimo algoritmai, kurių netobulumai iki šiol stipriai ribojo tokios metodikos taikymą (taip pat ir didelių kompiuterinių išteklių poreikis). Šiuolaikinės technologijos suteikia galimybių sujungti prisitaikomumo teoriją, optimizaciją ir vis didėjančius standartizuotus projektavimo reikalavimus į vientisą uždavinį. Tai nėra trivialus uždavinys, nes šiuolaikiniai Europos standartai nustato labai konkrečius reikalavimus elementų stiprumui, stabilumui, deformatyvumui ir galiausiai bendrajam patikimumui. Tokių reikalavimų derinimas su korektiška plastine konstrukcijos elgsena bei visa tai sujungiančių optimizavimo uždavinių plėtotė plieninėms konstrukcijoms ir yra šios disertacijos tikslas. Joje sukurtos teorinės ir praktinės konkrečių statybinių konstrukcijų – santvarų, rėmų, plokščių – optimizavimo prisitaikomumo stadijoje formuluotės (remiantis ekstreminiais energiniais principas, baigtinių elementų metodu ir matematiniu programavimu), pateikti skaitinių eksperimentų rezultatai, suformuluotos išvados ir pasiūlymai.

Skaityti leidinio elektroninį variantą:

DOI: https://doi.org/10.20334/2349-M