Tối ưu trọng lượng khung thép cột đặc dàn vì kèo sử dụng thuật toán tiến hóa vi phân

Tóm tắt

Kết cấu thép thường được sử dụng trong những công trình vượt khẩu độ lớn như nhà công nghiệp, nhà triển lãm, rạp hát, nhà thi đấu, sân vận động nhờ những ưu điểm như cường độ chịu lực cao, trọng lượng nhẹ. Kết cấu khung là dạng kết cấu phổ biến thường được áp dụng trong nhà công nghiệp có nhịp dưới 40 m. Bài báo giới thiệu một nghiên cứu về tối ưu trọng lượng cho khung thép bao gồm cột đặc liên kết với mái dàn vì kèo. Quá trình tối ưu dựa trên thuật toán tiến hóa vi phân được triển khai bằng ngôn ngữ lập trình VBA với các biến thiết kế là tiết diện của cột thép và các thanh dàn, hàm mục tiêu là trọng lượng của cả khung thép và ràng buộc thiết kế gồm thỏa mãn đồng thời cả trạng thái giới hạn về chịu lực và trạng thái giới hạn về điều kiện sử dụng. Việc kiểm tra các ràng buộc thiết kế này được thực hiện qua phân tích kết cấu bằng phần mềm CSI SAP2000. Một ví dụ bằng số được thực hiện để minh họa khả năng của thuật toán tối ưu. Ví dụ khảo sát một số yếu tố như hình dạng dàn, cấu tạo hệ thanh bụng của dàn với mục đích tìm ra sơ đồ hợp lý cho dạng kết cấu trên.

Từ khóa:

kết cấu thép; nhà công nghiệp; khung thép dàn vì kèo; tối ưu kết cấu; thuật toán tiến hóa vi phân.