Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov slovenije
ovitek_maj_2009.jpg

Objavljeno v: Gradbeni vestnik - november 2019

Avtorji

doc. dr. Tomaž Žula, univ. dipl. inž. grad.
prof. dr. Stojan Kravanja, univ. dipl. inž. grad.
izr. prof. dr. Stane Božičnik, univ. dipl. ekon.

OPTIMIZACIJA TRAJNOSTNEGA DOBIČKA, USTVARJENEGA PRI PROIZVODNJI NOSILCEV

UDK: 624.012.3:69.057

Povzetek l V prispevku predstavljamo optimizacijo trajnostnega dobička, pridobljenega
pri proizvodnji prefabriciranih gradbenih elementov. V tej študiji je prikazan izračun
optimizacije določenega števila enakih prostoležečih nosilcev. Nosilci so lahko izdelani iz
treh različnih alternativnih materialov: iz konstrukcijskega jekla, armiranega betona in lepljenega
lesa. Razvili smo optimizacijske modele za vsak material posebej. Poleg tega smo
modelom za vsako materialno alternativo določili dve namenski funkciji: ekonomski dobiček
in trajnostni dobiček. Slednji vključuje ekološke stroške globalnega segrevanja. Predlagani
namenski funkciji sta podvrženi pogojem iz statike konstrukcij in dimenzioniranja v skladu
s standardi Evrokod 2, 3 in 5. Optimizacijo prostoležečih nosilcev smo izvedli z mešanim
celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). Naloga optimizacije je izračunati najvišji
možni ekonomski in trajnostni dobiček, najugodnejši material in prerez nosilcev. Na
koncu članka prikazujemo računski primer optimizacije prostoležečih nosilcev, kjer rezultati
jasno kažejo, da izkazujejo armiranobetonski nosilci največji ekonomski dobiček, leseni
nosilci dajejo največji trajnostni dobiček, izvedba nosilcev v jeklu pa bi generirala izgubo.
Ključne besede: optimizacija, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP, ekonomski
dobiček, trajnostni dobiček, prefabricirani elementi

Povzetek

V prispevku predstavljamo optimizacijo trajnostnega dobička, pridobljenega

pri proizvodnji prefabriciranih gradbenih elementov. V tej študiji je prikazan izračun

optimizacije določenega števila enakih prostoležečih nosilcev. Nosilci so lahko izdelani iz

treh različnih alternativnih materialov: iz konstrukcijskega jekla, armiranega betona in lepljenega

lesa. Razvili smo optimizacijske modele za vsak material posebej. Poleg tega smo

modelom za vsako materialno alternativo določili dve namenski funkciji: ekonomski dobiček

in trajnostni dobiček. Slednji vključuje ekološke stroške globalnega segrevanja. Predlagani

namenski funkciji sta podvrženi pogojem iz statike konstrukcij in dimenzioniranja v skladu

s standardi Evrokod 2, 3 in 5. Optimizacijo prostoležečih nosilcev smo izvedli z mešanim

celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). Naloga optimizacije je izračunati najvišji

možni ekonomski in trajnostni dobiček, najugodnejši material in prerez nosilcev. Na

koncu članka prikazujemo računski primer optimizacije prostoležečih nosilcev, kjer rezultati

jasno kažejo, da izkazujejo armiranobetonski nosilci največji ekonomski dobiček, leseni

nosilci dajejo največji trajnostni dobiček, izvedba nosilcev v jeklu pa bi generirala izgubo.

Ključne besede: optimizacija, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP, ekonomski

dobiček, trajnostni dobiček, prefabricirani elementi

Brezplačen elektronski izvod revije:
Celoten članek si preberite v elektronski različici revije Gradbeni vestnik v PDF obliki.

OPTIMIZATION OF THE SUSTAINABILITY PROFIT GENERATED BY THE PRODUCTION OF BEAMS

 

Povzetek l V prispevku predstavljamo optimizacijo trajnostnega dobička, pridobljenega
pri proizvodnji prefabriciranih gradbenih elementov. V tej študiji je prikazan izračun
optimizacije določenega števila enakih prostoležečih nosilcev. Nosilci so lahko izdelani iz
treh različnih alternativnih materialov: iz konstrukcijskega jekla, armiranega betona in lepljenega
lesa. Razvili smo optimizacijske modele za vsak material posebej. Poleg tega smo
modelom za vsako materialno alternativo določili dve namenski funkciji: ekonomski dobiček
in trajnostni dobiček. Slednji vključuje ekološke stroške globalnega segrevanja. Predlagani
namenski funkciji sta podvrženi pogojem iz statike konstrukcij in dimenzioniranja v skladu
s standardi Evrokod 2, 3 in 5. Optimizacijo prostoležečih nosilcev smo izvedli z mešanim
celoštevilskim nelinearnim programiranjem (MINLP). Naloga optimizacije je izračunati najvišji
možni ekonomski in trajnostni dobiček, najugodnejši material in prerez nosilcev. Na
koncu članka prikazujemo računski primer optimizacije prostoležečih nosilcev, kjer rezultati
jasno kažejo, da izkazujejo armiranobetonski nosilci največji ekonomski dobiček, leseni
nosilci dajejo največji trajnostni dobiček, izvedba nosilcev v jeklu pa bi generirala izgubo.
Ključne besede: optimizacija, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje, MINLP, ekonomski
dobiček, trajnostni dobiček, prefabricirani elementi

 

Summary

The paper presents the optimization of the sustainability profit generated

by the manufacturing of prefabricated elements in the area of civil engineering. In the study,

the optimization of equal simply supported beams is considered. A number of beams are

defined to be designed from three different material alternatives: from structural steel, from

reinforced concrete and from laminated timber. For this reason, three optimization models

of beams are developed for the three materials. In addition, two different objectives are defined

for each different material alternative: for the economic profit and for the sustainability

profit (which includes environmental costs of the global warming). The proposed objective

functions are subjected to the design, resistance and deflection constraints of the beams,

determined in accordance with the Eurocode 2, 3 and 5 specifications. The optimizations of

beams are performed by the mixed-integer non-linear programming (MINLP) approach. The

task of the optimization is to find the highest possible economical and sustainable profits, the

most advantageous material and the most optimal cross-section alternative for the beams.

The numerical example, presented at the end of the paper, clearly shows that the reinforced

concrete beams exhibit the highest economic profit, the timber beams give the highest sustainability

profit, whereas the steel beams generate loss.

Key words: optimization, mixed-integer non-linear programming, MINLP, economical profit,

sustainable profit, prefabricated elements

Karlovška 3
1000 Ljubljana, SLOVENIJA

Phone: +386 1 52-40-200
Fax: +386 1 52-40-199
email: gradb.zveza@siol.net,
gradbeni.vestnik@siol.net
http://www.zveza-dgits.si