Újszerű faszerkezeti tervezés optimálással
A faanyagú szerkezetépítés fellendülőben lévő iparág. Ez egyrészt az új feldolgozási módoknak köszönhető, amelyekkel az eredeti faanyagnál kedvezőbb tulajdonságokkal bíró fa alapú építőanyagokat tudunk létrehozni (pl. rétegelt-ragasztott fatartók, keresztrétegelt falemez, szálforgács tartó stb.), valamint a számítógépes technika fejlődésének, amellyel pontosabban vizsgálhatjuk a szerkezeteink viselkedését. A globális felmelegedés és a beton és acél nyersanyagainak fogyása is arra ösztönzi az építőipart, hogy új, fenntartható és megújuló erőforrások után kutasson. A faanyag és a fa alapú termékek kedvező merevség/súly, illetve szilárdság/súly arányukkal, könnyű szerelhetőségükkel és sokoldalú felhasználási módjukkal ilyen megfelelő alternatív építőanyagok lehetnek akár nagy fesztávolságú épületek esetében is. A faanyagú szerkezetek esetében a teherbírás és használhatóság mellett a két legfontosabb szempont, amelyek teljesítésével felveheti a versenyt az acél és beton szerkezetekkel, az anyag megfelelő tartóssága, valamint a fa használatának kedvező gazdasági vonzatai. A tartósságot a vonatkozó követelményeket kielégítő faanyag megválasztásával, megfelelő faanyagvédelemmel, a szerkezeti elemek, csomópontok, toldások gondos megtervezésével és kialakításával, valamint rendszeres karbantartással biztosíthatjuk, míg a gazdasági szempontokat többek között a minimális anyagfelhasználást eredményező optimális szerkezeti kialakítás megtalálásával tarthatjuk szem előtt. Jelen dolgozatban a fa gyaloghidak tartószerkezeti optimálás segítségével történő tervezésével foglalkozunk. Először bemutatásra kerülnek a fa, mint építőanyag sajátos jellemzői, szilárdsági, merevségi és tartóssági szempontból. Ezek után az optimáló algoritmusok általános leírása következik, külön figyelemmel a későbbiekben használt algoritmusra. A továbbiakban megfogalmazásra kerül a dolgozatban vizsgált optimálási feladat. Ez a feladat egy közepes fesztávolságú (10-25 méter) gyalogos, illetve vegyes forgalmú híd tartószerkezetének optimálása. A választott szerkezeti rendszer a függesztőmű, az algoritmus a bemeneti paraméterektől függően egyszerű vagy kettős függesztőmű közül is tud választani a körülményektől függően. Az algoritmus eszköztárához tartozik még egy járatos keresztmetszeteket tartalmazó adatbázis, amelyből az egyes rúdelemek keresztmetszetét lehet változtatni, valamint egy anyag-tár, amelyben a felhasznált anyagok típusa és osztálya (pl. GL24h faanyag, S235-ös acélanyag) található. Az optimálási célfüggvény figyelembe veszi a híd teherbírási és használhatósági határállapotait is, mint például a nyomott rudak kihajlását, a fa vagy acélanyag szakadását, a kapcsolatok teherbírását vagy a híd lehajlását stb. Jelen dolgozatban egy meta-heurisztikus, természet ihlette optimáló algoritmust használtunk az optimális szerkezet számításához. Ez az algoritmus a WaOA (Trojovský-Dehghani, 2023), amelyet a rozmárok természeti viselkedése alapján alakítottak ki.
szerző
-
Iván Szabolcs
Szerkezet-építőmérnök mesterszak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Koris Kálmán
Egyetemi docens, Hidak és Szerkezetek Tanszék
