Evoluční optimalizace betonových prvků

Abstract

Práce prozkoumává možnosti aplikace evoluční optimalizace na praktickém příkladu bodově zatíženého nosníku z vláknobetonu. Evoluční algoritmy jsou v současné době, zejména díky rostoucímu výkonu počítačových sestav, stále oblíbenější metodou pro nalezení optimálního řešení v různých technických oborech. Tyto algoritmy se inspirují přírodním výběrem - operují s množinou jedinců, která je podrobena selekci na základě předem daných kritérií. Do stavebnictví evoluční optimalizace proniká společně s technologií BIM a parametrickým modelováním, celý proces se obvykle skrývá pod pojmem Form Finding, doslova hledání tvaru. Tvorbu parametrického modelu v uživatelsky přívětivém prostředí umožňuje software Grasshopper, využívající tzv. vizuální programování, v rámci něhož jsem vytvořil pět modelových příkladů. Tyto nosníky jsou modelovány skořepinovými prvky, jejich analýza je tedy provedena pomocí MKP. Modely jsou následně podrobeny evoluční optimalizaci, v závěru jsou výsledky zhodnoceny a jejich přesnost ověřena pomocí komerčního softwaru RFEM.

This thesis investigates possible application of evolutionary optimization on a practical example, which is simple truss made of fibre reinforced concrete and loaded by a point force. As the the computing power of personal computers increase, so does the popularity of evolutionary algorithms for problem solving in various STEM fields. Such algorithms draw inspiration from survival of the fittest theory - population of individuals is subjected to a selection process based on certain criteria. Evolutionary optimization is gaining its foothold in a field of civil engineering together with BIM technology and parametric modelling, commonly referred to as form finding. The Grasshopper program provides a user friendly interface for creating parametric models utilizing visual programming language. Using Grasshopper, i have created five models as a shell structures and analyzed them by finite elements method. Subsequently, evolutionary optimization is applied and results are compared. For verification, models are exported to RFEM software and analyzed again.