Автоматизированное оптимальное проектирование монолитных железобетонных бункеров

• Автор: Плетнев, Максим Валерьевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературных источников и текущее
состояние вопроса
1.1. Бункера как пространственные конструкции
1.2. Методы расчета пластин и оболочек
1.3. Методы оптимизации и их применение к расчету
строительных конструкций
1.4. Цели и задачи исследования
Глава 2. Пространственная расчетная модель бункера
и статический расчет
2.1. Основные допущения и предпосылки
2.2. Существующая методика статического расчета бункеров
2.3. Объемная расчетная модель бункера
2.4. Модель бункера с многослойными оболочками
2.5. Упрощенные модели бункеров
2.6. Особенности приложения касательного давления
2.7. Выводы по главе
Глава 3. Оптимизация параметров монолитных
железобетонных бункеров
3.1. Реализация алгоритма оптимизации на ЭВМ
3.2. Выбор оптимизируемых параметров
3.3. Формирование функции цели
3.4. Ограничения задачи оптимизации

3.5. Решение задачи оптимизации комплексным
методом Бокса
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Применение разработанной методики для
практических расчетов
4.1. Оптимальное автоматизированное проектирование пирамидально-призматического бункера. Пример 1
4.2. Оптимальное автоматизированное проектирование пирамидально-призматического бункера. Пример
4.3. Оптимальное автоматизированное проектирование
бункера с направляющими воронки в виде гиперболы
Заключение
Библиографический список
Приложение I
Приложение II

В настоящее время совершенствование методов проектирования строительных конструкций ведется по нескольким направлениям. Одним из них является создание численных моделей, которые с наибольшей точностью могут отражать работу реальных конструкций. Другим важным направлением является нахождение оптимальных параметров проектируемых сооружений, что помогает рационально использовать строительные материалы и получать значимый экономический эффект. Все это актуально и для монолитных железобетонных бункеров.
Монолитные железобетонные бункера широко применяются на предприятиях, связанных с переработкой различных сыпучих материалов, с 30-х годов прошлого века. Несмотря на длительную историю применения, вопросы пространственной работы и оптимального проектирования этих конструкций остаются не до конца изученными.
По действующему руководству [79] методика расчета основана на условном разделении бункера на отдельные стенки и не учитывает влияние обвязочных балок на напряженно-деформированное состояние конструкции. Подобный подход весьма приближенно отражает картину напряженно-деформированного состояния бункера под нагрузкой, исключает возможность нахождения оптимальных параметров конструкции с одновременным учетом ограничений для всех ее элементов, а также не позволяет в достаточной степени автоматизировать процесс проектирования. По существующей методике невозможно рассчитать бункер на действие сосредоточенных сил, например от загрузочного транспорта [43] или стальных преднапрягающих затяжек [4, 14].

Для реализации алгоритма оптимизации на ЭВМ автором создан программный комплекс, который позволяет под управлением единой графической оболочки осуществить выполнение всех этапов алгоритма за исключением статического расчета (статический расчет выполняется автоматически в фоновом режиме процессором программного комплекса
Наиболее важным этапом работы алгоритма является блок нахождения оптимальных параметров конструкции бункера. Внутри блока решается задача оптимизации на каждой итерации общего алгоритма. В общем случае такая задача сводится к следующему:
минимизировать (максимизировать) функцию цели
г = Дх) = Дхь х2, ...,хп), где (3.1)
Х|, х2 хП) — оптимизируемые параметры при ограничениях вида:
gi(x) > 0, - ограничения в виде неравенств и
§к(х) = 0, ограничения в виде равенств, при к = 1, 2, ..., т.
Ниже в данной главе приводятся варианты решения задачи оптимизации, основанные на применении комплексного метода Бокса и принципа разделения параметров.
3.2. Выбор оптимизируемых параметров
Математическая модель, описывающая конструкцию монолитного железобетонного бункера, представляет собой сложную систему, эффективность которой зависит от большого числа факторов. При описании модели необходимо учесть все факторы, оказывающие влияние на ее технико-экономические показатели, иначе полученное решение не будет оптимальным. Поэтому на начальном этапе постараемся наиболее полно учесть параметры, характеризующие конструкцию бункера. С другой