автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оптимальное проектирование безраспорных комбинированных вантовых систем в условиях АНДР

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНУ

КИИВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕШМ£СКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ^ £ 0 " СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУШ

,., • -

,, Vi»'На пргвах рукопжош АМРАНИ ЦАХФУД

ШТгаШЬНОЕ БРОЙКтаРОВАНИЕ БЕЭРАСПОШЫХ КСЫБШИРОВАННЫХ БАЙТОВЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ARUP

Специальность 05.23.01 - Строите хыш в конструкции,адпшш

я оооругзэнжя

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискапив ученой степени кандидата технически наук

Киев - 1994

Диссертация является рукопиоью.

Работа выполнено на кафедре шталлнческих в деревянных конструкций Киевского государственного технического университета строительства в архитектуры»

Научный рудоьодктель

- доктор техничвсгшх наук, доцент ПЕРМЯКОВ В.А.

Официальные оппонента

- доктор технических наук,, про$ассор ГОРОДЕЦКИЙ А.С.

- кандидат технических наук

ДОРСА В.П.

Ведущая организация

УкрШШпроектотальконструкция

Зачета состоятся и*" 1994 года в

/3** часов на ааоедани специализированного Совета К 068.06.04 ирг Киевском государственном техническом университете строительства в архитектуры /252037, Киев-37, Воздухофлотский пр., 31/.

С диссертацией можно ознакомиться в бсйгаотекв университета.

Автореферат разослал

_ДОХЛ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук ДОПСЕВИЧ Ю.Л.

ХАРАКГШСТИКА РАБОТУ

Актуальность работы. Ежегодная потребность в стальном прокате Алжирской Народно-Демократической республик* составляет 4 млн.т. при его производство на отечественных предприятиях около I млн.т. Импорт стали и его высокая стоимость трабуют экономного использования этого строительного материала, что достигается прежде всего за счет выбора аффективных конструктивных форы и снижения их металлоеикосга. Одао из перспективных направлений достижения экономии стали связано с искусственным регулированием внутренних усилий в конструкциях, осуществляемого как за счет выбора значений жесткостей и усилий предварительного напряжения в лишних связях статически неопределимых систем, так я за счет варьирования параметрами геометрических схем, что позволяет влиять на распределение усилий не только в статически неопределимых, но н в статически определимых системах. В этой связи разработка и внедрение методов оптимального проектирования, обусловленных рациональным использованием материальных и трудовых ресурсов в строительстве, является актуальным для современной практики, ибо оптимальное проектирование строительных конструкций направлено на достижение объективно наилучшего решения.

Одним из наиболее аффективных конструкций являются комбинированные вантово-балочные системы, обладагщие существенными преимуществами, среди которых можно выделить основные: концентрация материала в балке жесткости, совмещения ее несущих функций со стабилизирущими /с помощью балки достаточно равномерно распределяется усилия между поддержив ащими ее вантами с одновременным увеличением жесткости конструкции/, использование растянутых элементов , наличие предварительного напряжения,

д шгсяватяигучияй.

Задачи оптимизации, целью которых является помимо определения оптимальных усилий и поиск оптимальной геометрической схемы, представляются в форме задач нелинейного математического программирования в сочетании со статическим анализом конструкции. Для их решения разработан обобщенный метод оптимального проектирования, предложенный В.А.Перляковым, позволяющий рассматривать произвольную стержневую конструкцию без ограничения

числа переыашшх > учитываемых требований. Однако та ели иная конструктивная форма обладает определенными только ей присудили свойствами, учет которых возможен после выполнения дополнительных исследований.

Цель работы - разработка рекомендаций по компоновке оптимальных геометрических схем Оезраспорных комбинированных Байтовых систем, проектируемых в условиях АНДР.

Задачи диссертационной работы; для достижения этой шли решены следущяе задачи:

- адаптация метода оптимального проектирования стальных стержневых конструкций с варьируемой геометрией и алгоритма его реализации к проектировании комбинированных вактовых систем;

- разработка методики прямого подбора составных сечений центрально- и внецентренно-сжатых стержней по СМ66;

- разработка новой версии пакета прикладных программ "Поиск-А", реализупцей требование воры проектирования СМ66;

- численное исследование рассматриваемых конструкций с сопоставлением результатов проектирования по СМ66 и СНйП П-23-81к.

Научную новизну работы составляют:

- методиха подбора составных двутавровых сечений цантрально-я внецентренно-скааых стержней по СМ66;

- результаты численного исследования оптимальных геометрических параметров комбинированных вантовых систем, проектируемых с учетом требований СМ66;

- предложения по выбору наиневыгоднейшей комбинации усилий в элементе /сечении/, основанные на результатах анализа параметров поперечных сечений составных стержней.

Практическое значение работы заключается в доведении'ее '¿результатов до комплекса программ для ЭВМ и рекомендаций по формированию оптимальных геометрических схем безраспорных ком-^ бкннрованных вантовых систем, что позволяет обеспечить снижение? нх материалоемкости, а также сокращает сроки проектирования о ускорением ввода в эксплуатацию проектируемых объектов строительства.

Апробация работы. Основные положения и результаты выполненных исследований докладывались на У Украинской научно-технической конференции по металлическим конструкциях /г.Киев,1992г./, на 64 и 55-й научно-практических конференциях Киевского государ-

ственного технического университета строительства и архитектуры.

Публикации, По тема диссертация опубликованы 2 работы.

Структура и объем работы т Диссертация состоит ira введения, трех глав, заключения с общими выводами и списка использованной литературы из 123 наименований. Общий объем работы составляет 142 странкцы, в то« числе 14 рисунков я 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ конструктивных решений комбинированных вантовых систем, отмечены особенности их компоновки, работы под нагрузкой и проектирование, в тон числе в соответствии с нормами Q/G6, а также рассмотрены методы определения оптимальных параметров их геометрических схем. Выделены безрас-поргше снстеиы, в которых горизонтальное распорное усилие передано по балку жесткости, пргмэняпциэся в конструкциях покр;тий я мостов. Их преимущества по сравнению с распорными конструкциями, в которых распор передается на специальные анкерные устройства, показаны в работах В.К.Качурина, В.И,Кириенко, Н.М.Кирсанова, С.С.Онисина, В.А.Пармякова, В.А.Смирнова, В.В.Тро}щмовича, В.А.1Симановского и др. Обоснована также возможность введения расчетной предпосылки о линейной деформируемости предварительно напряженных комбинированных ваятовых систем.

Отмечено, что значительное место в выборе геометрических параметров конструкций отведано анализу геомэтрических схем их реализованных аналогов, выбор конструктивных форм которых осуществляется не только по экономическим, но и по другим, в том числе и архитектурным соображениям. В работа приведены сведения о генеральных параметрах 75 мостов, возведенных в различных странах мира, и выполнен юс анализ, по результатам которого uos-но судить о тенденциях выбора высоты пилонов и длин панелей балок жесткости. Выбор числа вант и схем их расположения основан на эвристическом подхода, либо на сравнении вариантов конструктивных схем. Именно таким ызтодом /В.К.Качурнн, В.И.Кириенко/ установлено преимущество радиального расположения вант, что послужило основанием для выбора объектов исследования в данной

работе.. » '

з

Для стержневых систем с заданной топологией предложены различные метода оптимального проектирования, в разработке которых значительная роль принадлежит В.В.Бирюлеву, Г.А.Гемыер-лингу, Е,Н.Герасимову, В.Н.Гордееву, Е.В.Горохову, Г.И.Гребеню-ку. Я.И.Олькову, В.В.Трофимовичу, И.С.Холопову, А.А.Чирасу, В.Н.Шимановсхому и др. С целью разработки универсального подхода к оптимальному проектированию стержневых стальных конструкций В.А.Бермяковым сформулирована обобщенная задача, в которой искомыми являются размеры-поперечных сечений отдельных элементов, распределение внутренних усилий в системе и параметры ее геометрической схемы. Для ее решения разработан-алгоритм и соответствуйте программное обеспечение /пакет прикладных программ "ПОИСК"/, предназначенный для проектирования произвольной конструкции, для описания работы которой под нагрузкой используется математическая модель, основанная на действупцих нормах проектирования СНиП Е-23-81ж.

Проектирование стальных конструкций в АНДР ведется на базе французских норм СМ66, разработанных в 1977 г. с дополнениями, сделанными в 1981 г. Несмотря на общность теоретической базы, требования этих норы несколько отличаются от СНиП, что необходимо учитывать при формировании математических моделей оптимизационных задач.

Следует отметить, что в основу раз работки СНиП положен метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям. Изменчивость различных факторов /нагрузок, свойств материалов, условий работы и др./ при атом учитывается соответствующими коэффициентами надежности. В нормах СМ66 предусмотрен только один подобный коэффициент, назначение которого сводится к' учету неблагоприятного сочетания внешних нагрузок от собственного веса и временных воздействий, вклхиая температурные. Расчетные нормальные напряжения в общем случае на' должны превышать так называемого предела упругости , в качестве которого принято значение предала текучести идеального упруго-пластического тела, работа которого на растяжение соответствует упрощенной диаграмме Прандтля. Такая же диаграмма положена в основу расчета устойчивости сжатых стержней, а наличие криволинейного участка условной диаграммы (Г - 6 учитывается введением аппроксимирующей зависимости, найденной по результатам экспериментов.

*

Расчет стержней, подверженных действию осевой силы с изгибом подразумевает проверку устойчивости внецентренно-сжатых элементов только в плоскости действия моментов, если расчетные нормальные напряжения, найденные по формула Ясинского с введением коэффициента 9/8, не превышает независимо от гибкости

стержней, значения которых в СМ66 на линитирушся.и распрадело-ния изгябапцих моментов по длина элементов.

Выполненный в работе анализ значений коэффициентов, используемых при проверках устойчивости центрально-сяатых элементов, показал юс практическое совпадение с коэффициентами продольного изгиба /расхоадениа не превышает &%/. При внецантренном сжатии такое совпадение наблюдается при условных гибкостях более 3. При меньших гибкостях коэффициенты разнятся значительно /на 10...2Ъ%/, что предопределяет расхождение и результатов проектирования.

На основании анализа конструктивных реаений комбинированных вантовшс систем, особенностей их проектирования по различным норлаы и возможностей методов оптимального проектирования сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе сформулирована задача оптимального проектирования безраспорных комбинированных систем с радиальным расположением вант, рассмотрены особенности учета требований норм СМ66, реализоватше в версии "Поиск-А".

Задача оптимального проектирования рассматриваемых конструкций сводится к поиску геометрических параметров систем, усилий предварительного напряжения в вантах и площадей поперечных сечений элементов при заданном генеральном пролете сооружения и действующих нагрузках. При решении задачи считаются справедливыми допущения, общепринятые для многих задач строительной механики, об идеальной упругости стали, линейной деформируемости системы, прямолинейности стержней и постоянстве их поперечных сечений между узлами. Раскрепление из плоскости элементов предполагается в каждом узле конструкции. Условия прочности и устойчивости регламентируются ¡горлами проектирования СМ66.

Наличие нелинейной зависимости между искомыми переменными проектирования приводит к нелинейной форме задачи оптимизации, для решения которой используется метод неортогонального проектирования проекции градиента. Алгоритм решения обобщенной задачи

строится итерационно, начиная с некоторого начального проекта, в котором переменные принимает аначенгя, не противоречащие юс инженерному смыслу. После установления необходимых геометрических характеристик поперечных сечениЯ стержней /по начальным, а на посла дупцих шагах - по текущим значениям их площадей/ выполняется статический расчет конструкции методом конечных элементов. Для определения усилй самонатяжения, возникающих от предварительного напряжения лишних связей статически неопределимой системы, рассматривается ее редуцированный вариант, в котором усилия предварительного напряжения прикладываются в виде двух противоположно действующих сил, направленных вдоль оси элемента, жесткость которого сведена к пренебрежимо малому значению. Таким образом в каждом элементе конструкции определяются полные усилия, представлящие собой сумму усилий самонатяжвния, возпн-какщих в ненапряженной системе от внешних нагрузок, и усилий предварительного напряжения, вводимых в ванты, поддеряивапцие балку жесткости.

По результатам анализа напряженного состояния конструкции формируется система ограничений, в общем случае описывапцая требования, предъявляемые к проектируемому объекту. Из ее решения определяются новые значения переменных, обэспечивапцие уменьшение целевой функции. При решении задачи оптимизации используется ряд приемов, повьшащих эффективность алгоритма: анализ чувствительности ограничений к вариациям управляла« параметров, позволяющий сократить количество вычислительных операций за счет нахождения на каждом шаге итерационного процесса градиентов /производных по переменным/ не всех, а только активных /нарушенных/ ограничений; формирование списка индексов /порядковых номеров/ активных ограничений без перекомпоновки массива ограничений, производя необходимые перестановки только на индексном уровне; масштабирование переменных и ограничений, то есть приведение их значений к единому порядку чисел; неортогональность проектирования градиента целевой функции на линеаризованные ограничения, касательные к допустимой области и компенсация невязки, вызванной линеаризацией, что позволяет на каждом шаге восстанавливать нарушенные граничные условия и ускоряет сходимость к точке локального минимума.

ь

Для проектирования комбинированных вантовых систем используется пакет прикладных программ "ПОИСК", реализувдий описанный адгорзти. Ира этой в этот пакет внесены коррективы, отражавдиа особенности данной работы: введена новая математическая модель, соответствующая требованиям СМ66; заменены блоки определения геометрических характеристик сортаментных и составных сечений; введен вновь разработанный блок, предназначенный для выбора соответствующих размеров сечений при наличии многих загружений.

Математическая модель задачи отражает необходимые нормативные требования, а также принципы реального проектирования. Условия прочности и устойчивости представлены для каждого стержня с учетом его напряженного состояния в форме, предусмотренной нормами СМ66, но в масштабированном виде.Для растянутых стержней

М/А

для изгибаемых стержней

- 1,0

для центрально-сгатых стсрхшоЯ

О

- 1,0 ^ о

/I/

/2/

/3/

для внецентренно-сжатих стержней

6 ' к* М& - 1.о ^ о

.„»о

IV//

/4/ /5/

Ограничения на перемещения узлов системы А/тюх / т л . „

/А ¿5 -1.0^ 0

/6/

Несмотря на то, что в нормах СГ.'бб отсутствуют ограничения на предельные гибкости стержней, в практическом проектировании

О

юс значения не превышают 100...200 для сжатых и 300...400 для растянутых элементов. В »той связи целосообразно в математической модели учитывать условия типа

Лтак /1

fj¿ - 1,0 ^ О fl/

В ограничениях /I/ - /7/: L - номер стержня /узла/; ^е -- продел текучести стали /аналог расчетного сопротивления, принятого в СНиП/¡ J¿ , ~ соответственно площадь и момент сопротивления поперечного сечения ¿ -го стержня; Л^/ и JJ¿¿ -соответственно продольная сила и изгибаняий момент в L -том элементе от J. -го загружения с учетом наличия предварительного напряжения; A¿$- перемещение £ -го узла в направлении «У -ой координаты /¿Р , ^ или в плоскости - ^ /; Л i - фактическая гибкость ¿ -го стержня относительно главных осей сечения;

и Хтох - предельные значения соответственно перемещения и гибкости.

Коэффициенты, используемые при проверках устойчивости центрально- и внецентренно-сжатых стержней, по физическому смыслу обратные коэффициентам $ я . принятым в СНиП, равны:

/ . (0.5 . 0,65 +|/(о,5+0,65 &.J. -й- :

0Cr Ver Ver

kе = 1,125 + т) ,

где: (7сг - критическое напряжение по Эйлеру; /п - относительный эксцентриситет.

По конструктивным или иным соображениям могут быть установлены пределы варьирования переменных Ж /площадей поперечных сечений элементов, усилий предварительного напряжения, координат узлов Xiy /

/?7б/7 « ¿C < /пах JO /8/

?

конструктивные ограничения типа

£ (х) > о,

учитывают условия симметрии при формировании геометрических схем, регулирования распределения изгибающих моментов в белка аесткости о целью выразнивалия их в характерных сечениях, уни-фякацаи сечений н т.п.

Другие условия /уравнения равновесия и совместности деформаций, зависимости между площадями и другими геометрическими характеристиками поперечных сечений/ учитываются в соответствии с принятым алгоритмом решения на каждом шаге итерационного расчета с использованием текущих значений пэреионянх.

Целевая функция формируется на основе выражения теоретического объема материалов

в котором длины хаадого нз П. стераней конструкции определяются по координатам их начала / ^ я ¡¿мс / » конца

Используя плотность материала, стоимостные и конструктивные коэффициенты, можно от теоретического объема перейти к кассе конструкции и к стоимости ее материалов. Анализ структура стоимости стальных конструкций, изготавливаемых и возводимых в АНДР, а тага® имеющихся регламентирующих документов показывает, что стоимость конструкций, установленных в проектное положение с учетом затрат на ее эксплуатации находится в прямой зависимости от массы и соотношения этих затрат для жестких и гибких элементов комбинированных систем может быть принято 1:5. При выполнении численных исследований в качестве целевой функции принята сумма масс жестких и гибких элементов с учетом отмеченного выше соотношения, что соответствует по сути выражению относительной стоимости конструкции.

/Ю/

/ Лкс «

Система ограничений /I/ - /9/ с целевой функцией типа /10/ составляют математическую модель задачи оптимизации.

Непрерывность варьирования переменных при решении

задачи оптимизация может бить реализована при условии получения зависимостей между площадями и другими геометрическими характеристиками сечений, используемых при формировании ограничений /I/ - /9/. По даяныы Европейских сортаментов, используемых в А1ЩР, проведен анализ двутавровых балочных и колонных профилей и методом пошаговой многофакторной регрессии найдены выражения для определения их радиусов инерции, о помощью которых определяются необходимые геометрические характеристики сечений по текущим значениям

. с / № . /п/

где б - коэффициент эффективности сечения, принимаемый постоянным для каждой группы сортвментних профилей.

Разработаны безитерационные алгоритмы, позволяющие скомпоновать двутавровые составные сечения центрально- и внецентренно-сжатах стержней. При атом реализованы известные принципы оптимальности сечений: макс;шальная тонкостенность полок и стенки в соответствии с требованиями С!/.С6 и равноустойчивость /для центрально-сжатых стержней/. Дополнительно соблюдается условие технологичности, ограничив агщеэ ширину полки высотой стенки.

Решение сводится к поиску оптимальной гибкости /гибкость стержня с оптимальным сечением/, значение которой позволяет определить предальше гибкости полок и стенки, а следовательно, и их размеры.

Сравнение результатов проектирования поперечных сечений стержней, выполненного по СНиН и СЫ66, показывает, что при центральном сжатии теоретические значения площадей /без учета сорта-ыентных требований/ различаются до Ь%. Сечения Бнвцентренно-сжа-тых стержней, подобранные по СНиП, значительно /на 25-30#/ легче при одинаковых исходных данных, что объясняется различием значений используемых при проверке устойчивости коэффициентов ^ и I/ /'е . При атом вне зависимости от норы проектирования сохраняются общие закономерности изменения значений оптимальных гиб-костей, которые снижаются с ¡остом продольного усилия, уменьше-

но

пном расчетных длян ¿у , увеличенном отноиения расчетных длин ¿V / ¿у. , а также с увеличением эксцентриситетов М / Ы .

Учитывая необходимости рассмотрения нескольких загружопий и особенность организация пакета прикладных прогряг?/ ,/ГГПП/ "ПОИСК", в котором возможнче варианты сочетения внешних нагрузок задаются в исходной информации, разработан новый процедурный блок, предназначенный для гнбора параметров поперечных сечений элементов при многих зогрухониях. На каждом шаге итерационного расчета каждому стержню соответствует набор X" расчетных усилий /от каждого заданного нагрунения конструкции/ и единственное значение площади поперечного сечения, исходя из которого ведется его компоповка. В результате для каждого стержня получается к вариантов сечений, из которых для статического расчета и формирования ограничений на новом шаг-е оптимизация гыбирается один, отличающийся наибольшей высотой сочения /для элементов, воспринимающих изгиб или изгиб с растяжением/ я накувныаей оптимальной гибкостью /для центральна- я внецентренно-сжатых стержней/. Именно в этих случаях сечения при одинаковой площадп обладают наибольшими геомотр.тческк.1::! характеристиками.

Таким образом, при сохранении общего алгоритма поиска реяе-ния, используемого в ПШ1 "ПОИСК", введена дополнительная процедура, по своему назначению адекватная выбору наиневыгоднойшеЗ комбинация расчетных усилий. Данная процедура не препятствует решению задачи оптимизации, так как в список активных ограничений от каждого стеряня, для которого записано к ограничений по числу /с рассматриваемых схем загрухения, включается только одно, соответствупдве наиневыгоднейшей комбинации расчетных усилий. Остальные, в котором используются параметра самого большого сечения, на являются активными.

В третьей главе представлены результаты численных исследований параметров геометрических схем комбинированных вантовых систем и продемонстрирована эффективность применения метода их оптимального проектирования на реальных задачах.

Достоверность разработанной версии ППЛ "Поиск-*" подтверждена при решении тестовой задачи, в качестве которой рассмотрено проектирование прздварительно-напряглнной шпренгельной балки. При одинаковой исходной информации результаты, полученные другими авторами, использующими другие методы решения задачи оптими-

зации, практически совпадают с данными расчетов, выполненных с помощи ППП "Поиск-А". На этом же примере продемонстрирована целесообразность оптимизации конструктивной формы с одновременной оптимизацией составных поперечных сечений элементов, что обеспечивает дополнительную экономию материала.

Учитывая наличие особенностей, встречавшихся при оптимизации той или иной конструктивной формы, на примере двухпилонной распорной комбинированной вантовой системы исследованы пути поиска оптимального решения, направленные на выявление последовательности рассмотрения различных групп переменных проектирования и влияния выбора начального проекта. При этом выявлено, что при поиске оптимальной геометрической схемы достаточно рассматривать звгрухення банка жесткости одной /вместо нескольких, что необходимо для расчета конструкции/ эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой, а также уотановлена целесообразность введения в систему ограничений дополнительных условий, обеспечивающих рецяональкое распределение ■згибешдх моментов в балке меткости

При этом следует анализировать характер распределения расчетных усилий балке, записывая условие /12/ в следующей последовательности: от максимального момента, действующего в панелх с минимальной продольной силой, к минимальному, возникающему в па-нелж, в которой продольная сила наибольшая.

Для предотвращения вырождения заданной топологии конструкции и сокращения числа итераций целесообразно выбирать начальный проект с максимальным приближением его к оптимальному решению. Для этого достаточно использовать приведенные в технической литературе рекомендации, а также упрощенные аналитические методы.

В задачах большей размерности целесообразно поиск искомых параметров вести в 2 этапа, рассматривая на втором из них в качестве неизвестного высоту пилонов.

/12/

где: ^ - номер опорного или пролетного сечения балки + I или Л- ~ I.

Разработанная стратегия поиска оптимальных параметров комбинированных вантових систем позволила выполнить численные исследования без распорных конструкций при различных исходных данных. Анализ результатов проектирования позволяет рекомендовать, как оптимальные.относительные высоты пилонов /отношение высоты пялопа к главному пролету/ в пределах 0,13-0,15 для двух- и 0,2-0,22 для однопилонпых систем. Длины панелей балки гесткости изменяется от самой большой, превышающей до 25^ длины средних панелей, которые могут быть приняты одинаковыми, до самой малой, прггшкалтей к пилону. Длила этой панели независимо от пролета равна 4-5 м, вследствие чего опорный яэгибавдяй момент в балке в узле примыкания пилопа снижается.

Рациональным количеством поддерднвппдлх балку вант слодуот признать 3-4 для одно- и 6-8 для двухпилонных систем. При меньшем иг числе резко /на 85-90^/ возрастает масса балки, а пря большем - снижение расхода стали на балку практически пз компенсирует затраты материала на валтн.

На примерах опытного проектирования двух рассматривав?^! конструкций показана эффективность разработанного метода оптимального проектирования н выполнено сопоставление результатов расчетов, выполненных с использованием Палата прикладных программ "Поиск-А" и базового ГОШ "ПОИСК". По сравнении с начальным проектом, геометрия которого принята по та лота иным шее реко-ыендациям /геометрические параметр* практически не изменились в оптимальном варианте/ сниязнке катерналоетяюстн конструкции, спроектированной в соответствии с требованиями С!'£6, составила 21,8/5 для одно- и для двухпилонной систеи!. Те яо проекты, выполненные по СНиП, позволили получить дополнительную экономию /соответственно на 16 и 10%/. Огмочонноо объясняется прежде всего выбором более рационального сечения стато-из огнутого элемента /балки гесткости/ и свидетельствует о целесообразности и необходимости поиска оптимальных размеров поперечных сечений элементов одновременно с решением задачи оптимизации параметров геометрической схема и напрятанно-даформированяого состояния конструкции.

Основные Б11ЕОЩ1.

1. Метод оптимального проектирования стальных стержневых конструкций и соответствующее его программное обеспечение /4ШП "ПОИСК"/, разработанный на кафедре металлических и деревянных конструкций КГГУСА .под руководством В.А.Бермякова, адаптированы для расчетов комбинированных вантовых оистем с учетом требований норд проектирования СМ66, используемых в АНДР.

2. Разработаны ноЕие без итерационные алгоритмы прямого подбора двутавровых составных сечений центрально- и внецентреино-

с аса тих сторашй, реализующие требования норм СМ66 и позволяющие скомпоновать равиоустойчивые /пра центральном святив/ элементы с максимальней тонкостонносгью полок и стенки при соблюдении условий технологичности их изготовления.

3. Разработана новая версия пакета прикладных программ "Поиск-А", отличающаяся новой математической моделью аадачи оптимизации, описывапцай условия несущей способности и жесткости в соответствии с требованиями норм СМ6С и учитывапдай юс конструктивные особенности. Пакет дополнен новым блоком, предназначенным для выбора геометрических характеристик сортамэнтных и составных сечений при наличии многих загружэний. По своему назначению этот блок адекватен выбору наиневыгоднейшей комбинации расчетных усилий для каждого стержня /сечения/.

4. Учитывая особенности работы ППП "Поиск-А" разработаны рекомендации по эффективному его применению, связанные с заменой многих загружений в случае их симметрии относительно середины пролета балки жесткости эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой, выбором начального проекта на основании предварительного анализа рассматриваемого объекта и использование ддаухэташой оптимизации в задачах большой размерности.

Б. Для одно- и двухпилонных без распорных систем установлены оптимальные относительные высоты пилонов и разработаны рекомендации по назначению длин панелей балки жесткости.

6. На прамзрах проектирования реальных объектов показана аффективяоеть применения методов оптимизации, что обеспечивает значительную экономию материальных и трудовых ресурсов.

7. Сопоставление результатов проектирования, выполненных в соответствии с требованиями нор* СМ66 и СНиП П-23-81®, показало, что конструкции и их отдельные элементы, спроектирован-

<1Ц

киэ по СНШ, обладают меньшей ыэталлоемкостыз, причем экономия стали, например, для вяецеятрегшо-сжатых стерлзюй достигает 25-35*.

Основные положения диссертации изложены в печатных работах:

1. Пермяков В.А., Амрани Махфуд, Бу Салэх Наян. Компоновка двутавровых поперечных сечэниВ элементов при оптимальном проектировании стержневых конструкция // Теэясы докл. У УкраинсяоЗ научн.-техн. коп$. по металлическим конструкциям. - Киев: 1992. - с .85-86.

2. Юдин В.П., Амрани Иахфуд, Опт гадальное проектировапво . вантово-балочних систем //'Тем го. с. 82-83.