Scia Engineer Optimizer 2011 Příklady optimalizace reálných konstrukcí

Transkript

1 Tractebel Engineering - Musée des Confluences - Lyon, France - image isochrom.com Scia Engineer Optimizer 2011 Příklady optimalizace reálných konstrukcí David Šedlbauer, Radim Blažek OBSAH ÚVOD Modely Postup optimalizace Výsledky ŽELEZOBETONOVÝ SKELET Modely Parametrizace Výsledky ZÁVĚR 1 1

2 ÚVOD Důvody optimalizace Úspora nákladů na výrobu a výstavbu konstrukcí Vyšší využití dostupných materiálů Lepší pochopení chování konstrukce Kvalitnější služby zákazníkům Zvýšení konkurenceschopnosti 2 ÚVOD Scia Engineer Optimizer Softwarový nástroj pro obecnou optimalizaci Scia Engineer + EOT (Scia Engineer Optimization Toolbox) Optimalizace bez znalosti optimalizačních metod uživatelů Integrace nejnovějších norem, MKP, moderních optimalizačních metod Optimalizace průřezů, tvaru konstrukce, umístění podpor či zatížení Cíl optimalizace může být cena, váha, bezpečnost, zatížitelnost 3 2

3 MODELY - POPIS Ocelová otevřená konstrukce mezi dvěma existujícími budovami Devět rámových výseků Rozteč sloupů: 12,5 x 5,08 m Zatížení: Vlastní tíha, stálé, vítr, sníh 4 MODELY OPTIMALIZACE VE DVOU KROCÍCH Rámový výsek Celková konstrukce k CÍL OPTIMALIZACE Minimalizovat hmotnost nosníků s náběhy a převislými konci 5 3

4 OBECNÝ POSTUP Tvorba modelu Vytvoření ř a zavedení parametrů do modelu Scia Engineer Načtení souboru Výběr parametrů Nastavení mezí parametrů Výběr optimalizační metody a cílové funkce Průběh optimalizace EOT Výsledky 6 1) TVORBA MODELU 7 4

5 2) PARAMETRIZACE Definice parametrů 8 2) PARAMETRIZACE Přiřazení parametrů 9 5

6 2) PARAMETRIZACE Název Typ Popis Hodnota Haunch Relativně Poloha náběhu 0,5 H1 Délka průřezu Výška zúžení 610 mm H2 Délka průřezu Výška koncová 915 mm Bh Délka průřezu Šířka horní pásnice 305 mm Bs Délka průřezu Šířka spodní pásnice 305 mm th Délka průřezu Tl. horní pásnice 16 mm ts Délka průřezu Tl. spodní pásnice 16 mm th ts Bh H1 Bs 10 3) VÝBĚR PROJEKTU A PARAMETRŮ V EOT

7 4) NASTAVENÍ MEZÍ PARAMETRŮ V EOT 12 5) VÝBĚR OPTIMALIZAČNÍ METODY A CÍLOVÉ FUNKCE

8 5) VLASTNÍ PRŮBĚH OPTIMALIZACE INFORMACE O PRŮBĚHU Průměrný čas jednoho cyklu Počet cyklů Dílčí výsledky možnost zastavení optimalizace VÝBĚR VHODNÉHO ŘEŠENÍ Nejlepší Všechna spočtená 14 5) Optimum/optima určené metodou

9 5) Všechna vypočtená řešení + postprocesing 16 OPTIMALIZACE NOSNÍKU POMOCÍ POLOHY NÁBĚHU Haunch [relativ.] H1 PARAMETRY H2 Bh Bs th ts Hmotnost [kg] Úspora [%] Původní 0, Optimum 0, ,30 PŮVODNÍ OPTIMUM

10 OPTIMALIZACE NOSNÍKU POMOCÍ VÝŠKY NÁBĚHU A NOSNÍKU Haunch [relativ.] H1 PARAMETRY H2 Bh Bs th ts Hmotnost [kg] Úspora [%] Původní 0, Optimum 0, ,14 PŮVODNÍ OPTIMUM 18 OPTIMALIZACE POMOCÍ VÝŠKY A POLOHY NÁBĚHU A VÝŠKY NOSNÍKU Haunch [relativ.] H1 PARAMETRY H2 Bh Bs th ts Hmotnost [kg] Úspora [%] Původní 0, Optimum 1 0, ,14 Optimum 2 0, ,53 Stejná úspora, různé ů parametry!!! OPTIMUM

11 OPTIMALIZACE POMOCÍ VÝŠKY NÁBĚHU A NOSNÍKU A ŠÍŘKY PÁSNIC Haunch [relativ.] H1 PARAMETRY H2 Bh Bs th ts Hmotnost [kg] Úspora [%] Původní 0, Optimum 0, ,02 PŮVODNÍ OPTIMUM PŮVODNÍ OPTIMUM 20 OPTIMALIZACE POMOCÍ VÝŠKY A POLOHY NÁBĚHU, VÝŠKY NOSNÍKU, ŠÍŘKY A TLOUŠŤKY PÁSNIC Haunch [relativ.] H1 PARAMETRY H2 Bh Bs th ts Hmotnost [kg] Úspora [%] Původní 0, Optimum 0, ,02 POZOR! Ne vždy vyšší počet č parametrů ů zaručí lepší optimum! Záležitost například výběru optimalizační metody viz WORKSHOP Scia Egnineer Optimizer

12 OPTIMALIZACE CELKU Totožný postup optimalizace Využití analýzy rámového výseku Počet parametrů Meze parametrů PARAMETRY Haunch [relativ.] H1 H2 Bh Bs th ts Hmotnost [kg] Úspora [%] Původní 0, Optimum 1 0, ,92 Optimum 2 0, ,8 22 OPTIMALIZACE CELKU Ve výsledku použity zaokrouhlené hodnoty parametrů blízko optima Konečná úspora téměř 10% Čas optimalizace: 10,5 h PARAMETRY Haunch H1 H2 Bh Bs th ts [relativ.] Hmotnost Úspora [kg] [%] Původní 0, Výsledek 0, ,

13 OPTIMALIZACE CELKU PŮVODNÍ OPTIMUM 24 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET MODELY ŽELEZOBETONOVÝ SKELET Bytový dům v proluce Jedno podzemní a pět nadzemních pater Zatížení: Vl. tíha, stálé, užitné, vítr, sníh Skelet doplněn stěnami v suterénu, stěnami na straně původní zástavby a stěnami schodišťového jádra

14 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET MODELY DVA TYPY OPTIMALIZACE Poslední patro Prutové prvky celé budovy CÍLOVÁ OPTIMALIZAČNÍ FUNKCE Cena konstrukce z cen hlavních materiálů cena = Objem max B500B weight 14 1,05 26 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET PARAMETRIZACE PARAMETRY PRO OPTIMALIZACI PATRA Název Typ Popis Default h Délka průřezu Tloušťka desky 200 mm a Délka průřezu Šířka průřezu 400 mm b Délka průřezu Výška průřezu 470 mm d Průměr výztuže Průměr prutu 16 mm d1 Průměr výztuže Průměr třmínku 8 mm d2 Průměr výztuže Průměr výztuže plochy 12 mm b h

15 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET OPTIMALIZACE PATRA Diskrétní parametry! Unifikace prvků a výztuže Úspora 18 % Čas optimalizace: 40 h PŮVODNÍ OPTIMUM h a PARAMETRY b d d1 d2 Cena [Kč] Úspora [%] Původní / / Výsledek ,23 28 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET PARAMETRIZACE PARAMETRY PRO OPTIMALIZACI PRUTOVÝCH PRVKŮ CELKU Název Typ Popis Default a_beam Délka průřezu Šířka žebra 400 mm b_beam Délka průřezu Výška žebra 470 mm a_cola Délka průřezu Šířka průřezu sloupy sk. A 300 mm b_cola Délka průřezu Výška průřezu sloupy sk. A 400 mm a_colb Délka průřezu Šířka průřezu sloupy sk. B 400 mm b_colb Délka průřezu Výška průřezu sloupy sk. B 400 mm b_cola Sk.B Sk.A 15

16 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET PARAMETRIZACE PARAMETRY PRO OPTIMALIZACI PRUTOVÝCH PRVKŮ CELKU Název Typ Popis Default D_beam Průměr výztuže Průměr výztuže žebra 20 mm Dst_beam Průměr výztuže Průměr třmínků žebra 10 mm D_colA Průměr výztuže Průměr výztuže sloupy sk.a 24 mm Dst_colA Průměr výztuže Průměr třmínků sloupy sk.a 10 mm D_colB Průměr výztuže Průměr výztuže sloupy sk.b 24 mm Dst_colB Průměr výztuže Průměr třmínků sloupy sk.b 10 mm Sk.B Sk.A ŽELEZOBETONOVÝ SKELET OPTIMALIZACE PRUTOVÝCH PRVKŮ CELKU Dva přístupy základní, rozšířený ZÁKLADNÍ Unifikace prvků, rychlejší optimalizace, menší úspora Úspora téměř 8 % Čas optimalizace: 29,3 h PARAMETRY a_beam b_beambeam a_cola D_beam D_colA D_colB Cena [Kč] Úspora [%] Původní Optimum ,

17 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET ROZŠÍŘENÁ Více parametrů, delší čas optimalizace, větší úspora Úspora téměř 15 % Čas optimalizace: a_beam b_beam 62,4 h PARAMETRY PRŮŘEZŮ a_cola b_cola a_colb b_colb Původní Optimum D_beam Dst_beam PARAMETRY VÝZTUŽE D_colA Dst_colA D_colB Dst_colB Cena [Kč] Úspora [%] Původní Optimum ,88 32 ŽELEZOBETONOVÝ SKELET PŮVODNÍ OPTIMUM

18 ZÁVĚR SE OPTIMIZER JEDNODUCHÁ OBECNÁ OPTIMALIZACE Na každé konstrukci lze ušetřit Různé éúlohy optimalizace cena, hmotnost, t poloha, zatížitelnost Při vhodné úvaze je optimalizace vhodná i na složitější konstrukce Pro více informací neváhejte a navštivte náš WORKSHOP Scia Engineer Optimizer Salonek 2 17:30-18:50 BUDEME SE TĚŠIT 34 Kontakt Děkujeme za pozornost Tento projekt byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu ČR (projekt MPO FT-TA4/100) a z projektu SGS11/021/OHK1/1T/11 - Pokročilé algoritmy pro numerickou analýzu a modelování. Nemetschek Scia, s.r.o. Evropská 2591/33E Praha Czech Republic info@scia.cz Internet: