vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2020-22-4-114-125vestniktgasu-829Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯBUILDING AND CONSTRUCTIONОценка близости к проекту минимальной материалоемкости решения об оптимизации ширины кусочно-постоянных участков полки стержней двутаврового поперечного сечения при ограничениях по устойчивости или на величину первой частоты собственных колебаний с учётом требований прочностиEstimated closeness of optimum piecewise constant section width in I-rods with stability or first eigen-frequency limits to the predicted minimum material consumption with regard to strength requirementsЛяховичЛ. С.LyakhovichL. S.

Ляхович Леонид Семенович, докт. техн. наук, профессор, академик Российской академии архитектуры и строительных наук

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Leonid S. Lyakhovich, DSc, Professor, Academician RAACS

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

lls@tsuab.ruАкимовП. А.AkimovP. A.

Акимов Павел Алексеевич, докт. техн. наук, профессор, академик Российской академии архитектуры и строительных наук; главный ученый секретарь президиума

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26

107031, г. Москва, ул. Большая Дмитровка, 24, стр. 1

Pavel A. Akimov, DSc, Professor, Academician RAACS; 

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

26, Yaroslavskoe Road, 129337, Moscow, Russia

akimov@raasn.ruТухфатуллинБ. А.TukhfatullinB. A.

Тухфатуллин Борис Ахатович, канд. техн. наук, доцент

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Boris A. Tukhfatullin, PhD, A/Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

bat9203@gmail.comТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian FederationТомский государственный архитектурно-строительный университет; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет; Российская академия архитектуры и строительных наукРоссияTomsk State University of Architecture and Building; The National Research Moscow State University of Civil Engineering; Russian Academy of Architecture and Construction SciencesRussian Federation202027082020224114125Copyright © Ляхович Л.С., Акимов П.А., Тухфатуллин Б.А., 20202020Ляхович Л.С., Акимов П.А., Тухфатуллин Б.А.Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/829

В одной из предыдущих работ авторов данной статьи рассматривалась задача об оценке близости решения к проекту минимальной материалоёмкости при оптимизации ширины полок стержней двутаврового поперечного сечения при ограничениях по устойчивости или величины первой частоты собственных колебаний с учётом требований прочности в случае непрерывного изменения варьируемых параметров по длине стержня. При этом известно, что в строительной практике в основном стержни проектируются с куcочно-постоянным изменением параметров сечения. В другой статье авторов был сформулирован критерий оценки оптимальных решений при формирования кусочно-постоянных участков полки стержней двутаврового сечения при ограничениях по устойчивости или величине первой частоты собственных колебаний, но без учёта требований прочности. В данной статье рассматривается более общая задача об оценке оптимальных решений при формировании кусочно-постоянных участков ширины полок стержней двутаврового сечения при ограничениях по устойчивости или величины первой частоты собственных колебаний, но с учётом требований прочности и некоторых конструктивных ограничений.

The previous research described estimated closeness of optimum piecewise constant section width in I-rods with stability or first eigen-frequency limits to the predicted minimum material consumption with regard to strength requirements in continuous change in variable rod parameters. It is however known that in construction, rods are generally designed with piecewise constant change in the section parameters. Besides, in another work, the criterion was formulated for assessment of optimum solutions of piecewise constant sections of I-rods with stability or the first eigen-frequency limits, without considering the strength requirements. This paper focuses on a more general problem of estimated closeness of optimum piecewise constant section width in I-rods with stability or first eigen-frequency limits to the predicted minimum material consumption with regard to strength requirements.

критерийоптимизацияустойчивостьчастотакритическая силаформы потери устойчивостиформы собственных колебанийприведённые напряжениякусочно-постоянное изменение параметровминимальная материалоемкостьcriterionoptimizationstabilityfrequencycritical forcestability losseigen-frequency modereduced stressespiecewise constant parametric variationminimum material consumptionReferencesAbd Elrehim M.Z., Eid M.A., Sayed M.G. Structural optimization of concrete arch bridges using Genetic Algorithms // Ain Shams Engineering Journal. 2019. V. 10. I. 3. P. 507−516.Abd Elrehim M.Z., Eid M.A., Sayed M.G. Structural optimization of concrete arch bridges using genetic algorithms. Ain Shams Engineering Journal. 2019. V. 10. I. 3. Pp. 507−516.Afzal M., Liu Y., Cheng J.C.P., Gan V.J.L. Reinforced concrete structural design optimization: A critical review // Journal of Cleaner Production. 2020. V. 260. 120623.Afzal M., Liu Y., Cheng J.C.P., Gan V.J.L. Reinforced concrete structural design optimization: A critical review. Journal of Cleaner Production. 2020. V. 260, article 120623.Belardi V.G., Fanelli P., Vivio F. Structural analysis and optimization of anisogrid composite lattice cylindrical shells // Composites Part B: Engineering. 2018. V. 139. P. 203−215.Belardi V.G., Fanelli P., Vivio F. Structural analysis and optimization of anisogrid composite lattice cylindrical shells. Composites Part B: Engineering. 2018. V. 139. Pp. 203−215.Chen L.L., Lian H., Liu Z., Chen H.B., Atroshchenko E., Bordas S.P.A. Structural shape optimization of three dimensional acoustic problems with isogeometric boundary element methods // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2019. V. 355. P. 926−951.Chen L.L., Lian H., Liu Z., Chen H.B., Atroshchenko E., Bordas S.P.A. Structural shape optimization of three dimensional acoustic problems with isogeometric boundary element methods. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2019. V. 355. Pp. 926−951.Khan W., Siraj-ul-Islam, Ullah B. Structural optimization based on meshless element free Galerkin and level set methods // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2019. V. 344. P. 144−163.Khan W., Siraj-ul-Islam, Ullah B. Structural optimization based on meshless element free Galerkin and level set methods. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2019. V. 344. Pp. 144−163.Martin A., Deierlein G.G. Structural topology optimization of tall buildings for dynamic seismic excitation using modal decomposition // Engineering Structures. 2020. V. 216. 110717.Martin A., Deierlein G.G. Structural topology optimization of tall buildings for dynamic seismic excitation using modal decomposition. Engineering Structures. 2020. V. 216. 110717.Nguyen L.C., Nguyen-Xuan H. Deep learning for computational structural optimization // ISA Transactions. 2020. V. 103. P. 177−191.Nguyen L.C., Nguyen-Xuan H. Deep learning for computational structural optimization. ISA Transactions. 2020. V. 103. Pp. 177−191.Ляхович Л.С. Особые свойства оптимальных систем и основные направления их реализации в методах расчета сооружений. Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2009. 372 с.Lyakhovich L.S. Osobye svoistva optimal'nykh sistem i osnovnye napravleniya ikh realizatsii v metodakh rascheta sooruzhenii [Specific properties of optimum systems using methods of structural analysis]. Tomsk: TSUAB, 2009. 372 p. (rus)Ляхович Л.C., Акимов П.А., Тухфатуллин Б.А. Критерий оценки оптимальных решений при формировании кусочно-постоянных участков полки стержней двутаврового попе- речного сечения при ограничениях по устойчивости или на величину первой частоты собственных колебаний // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2020. Т. 22. № 1. С. 92−105.Lyakyjvich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Kriterij ocenki optimal'nyh reshenij pri formirovanii kusochno-postoyannyh uchastkov sterzhnej dvutavrovogo poperechnogo secheniya pri ogranicheniah po ustojchivosti ili velichiny pervoj chastoty sobsvtnnyh colebanij [Assessment criterion for optimum design solutions of piecewise constant sections in rods of I-shaped cross-section with stability or first eigen-frequency limits]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2020. V. 22. No. 1. Pp. 92–105.Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment of the Proximity of Design to Minimum Material Capacity Solution of Problem of Optimization of the Flange Width of IShaped Cross-Section Rods with Allowance for Stability Constraints or Constraints for the Value of the First Natural Frequency and Strength Requirements // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering (Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций). 2020. V. 16. I. 2. P. 71−82.Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment of the proximity of design to minimum material capacity solution of problem of optimization of the flange width of I-shaped cross-section rods with allowance for stability constraints or constraints for the value of the first natural frequency and strength requirements. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2020. V. 16. I. 2. Pp. 71−82.СП 16.13330.2017. Стальные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-23−81*). Москва : Минстрой РФ, 2017. 140 c.SNiP 16.13330.2017. Stal'nye konstruktsii (aktualizirovannaya redaktsiya SNiP II-23-81*) [Steel structures]. Moscow: Minstroi RF, 2017. 140 p. (rus)Хедли Дж. Нелинейное и динамическое программирование. Москва : Мир, 1967. 507 с.Hadley G. Nelineinoe i dinamicheskoe programmirovanie [Nonlinear and dynamic programming]. Moscow: Mir, 1967. 507 p. (transl. from Engl.)Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment Criteria of Optimal Solutions for Creation of Rods With Piecewise Constant Cross-Sections With Stability Constraints or Constraints for Value of the First Natural Frequency. Part 1: Theoretical Foundations // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. V. 15. I. 4. P. 88−100.Lyakhovich L.S., Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment criteria of optimal solutions for creation of rods with piecewise constant cross-sections with stability constraints or constraints for value of the first natural frequency. Part 1: Theoretical foundations. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. V. 15. I. 4. Pp. 88−100.Lyakhovich L.S., P.A. Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment Criteria of Optimal Solutions for Creation of Rods With Piecewise Constant Cross-Sections With Stability Constraints or Constraints for Value of the First Natural Frequency. Part 2: Numerical Examples // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. V. 15. I. 4. P. 101−110.Lyakhovich L.S., P.A. Akimov P.A., Tukhfatullin B.A. Assessment criteria of optimal solutions for creation of rods with piecewise constant cross-sections with stability constraints or constraints for value of the first natural frequency. Part 2: Numerical examples. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. V. 15. I. 4. Pp. 101−110.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.