بهینه‌سازی طرح سازه چیست؟
بهینه‌سازی یک فرایند مهندسی است که در آن تلاش می‌شود که برای رسیدن به یک هدف خاص، مقدار یک تابع را حداکثر یا حداقل کنیم. بهینه‌سازی در بسیاری از زمینه‌های علمی و کاربردی کاربرد دارد. به‌عبارت‌دیگر بهینه‌سازی یک حوزه پویا و پرچالش است که با پیدایش داده‌های بزرگ و پروژه‌های پیچیده، اهمیت آن بیشتر شده است. برخی از مثال‌های بهینه‌سازی عبارت‌اند از:
- بهینه‌سازی طراحی و ساخت یک محصول (به‌عنوان‌مثال یک سازه)
- بهینه‌سازی هزینه‌ها و درآمدها در یک شرکت
- بهینه‌سازی مسیرهای حمل‌ونقل و توزیع
- بهینه‌سازی عملکرد و کارایی یک الگوریتم
برای اجرای بهینه سازی طرح سازه چه مواردی مهم است؟
برای انجام بهینه‌سازی، معمولاً نیاز است که چهار عنصر را تعریف کنیم:
- تابع هدف: تابعی که مقدار آن را می‌خواهیم حداکثر یا حداقل کنیم
- متغیرهای تصمیم: متغیرهایی که مقادیر آن‌ها را می‌توان تغییر داد
- قیدها: شرایط و محدودیت‌هایی که باید رعایت شوند
- فضای جستجو: مجموعه‌ای از تمام حالات ممکن برای متغیرهای تصمیم
روش‌های بهینه‌سازی طرح سازه به چه صورت میباشند؟
بسته به نوع تابع هدف، قیدها و فضای جستجو، روش‌های مختلفی برای بهینه‌سازی طرح سازه وجود دارد. برخی از روش‌های رایج عبارت‌اند از:
- روش‌های تحلیلی: روش‌های ریاضی که با استفاده از دانش درباره خواص تابع هدف، نقطه بهینه را پیدا می‌کنند
- روش‌های عددی: روش‌های الگوریتمی که با استفاده از تقریب و تکرار، نقطه بهینه را پیدا می‌کنند
- روش‌های فرا ابتکار: روش‌های الگوریتمی که با الهام از طبیعت یا فرآیندهای تصادفی، نقطه بهینه را پیدا می‌کنند
استفاده از این تکنیک‌ها اخیراً در حوزه مهندسی سازه نیز بسیار موردتوجه طراحان باتجربه قرارگرفته است. بهینه‌سازی طرح سازه می‌تواند شامل انتخاب مواد، شکل، ابعاد و اتصالات مناسب برای سازه باشد. بهینه‌سازی طرح سازه معمولاً شامل ترکیبی از تکنیک‌های تحلیلی، تجربی و محاسباتی می‌شود.در فرایند بهینه‌سازی طرح سازه هدف اصلی مهندس طراح کاهش برخی توابع نظیر تابع هزینه‌ها، افزایش توابعی نظیر توابع کارایی و عملکرد سازه است. به‌عنوان‌مثال پارامترهای مؤثر در تابع هزینه شامل حجم مصالح مصرفی، نوع مصالح مصرفی، نوع اتصالات سازه (فولادی و بتنی)، روش و نوع انجام تحلیل، آیین‌نامه مورداستفاده، ارائه روش اجرایی و نیروهای انسانی هستند. بهینه‌سازی طرح سازه درصورتی‌که به‌درستی و توسط افراد ذیصلاح انجام شود، می‌تواند منجر به کاهش وزن سازه، افزایش مقاومت المان‌های تأثیرگذار، کاهش نوسانات و حرکات ناخواسته سازه همچنین بهبود زیبایی سازه شود.
بهینه سازی ساختمان
به عبارت ساده‌تر بهینه سازی ساختمان یعنی استفاده از کمترین مصالح با حفظ استحکام و ایمنی سازه در برابر بارهای مختلف. بهینه سازی ساختمان دارای فواید متعددی است، از جمله:
- کاهش هزینه های ساخت و نگهداری
- کاهش مصرف انرژی و تولید گازهای گلخانه ای
- بهبود عملکرد سازه در برابر زلزله و مخرب های طبیعی
- افزایش زیبایی و کارکردی فضا
روش های بهینه سازی ساختمان
برای بهینه سازی ساختمان، می توان از روش های مختلف ریاضی، کامپیوتری و تکنولوژیک استفاده کرد. برخی از زمینه های کاربرد بهینه سازی در ساختمان عبارتند از:
- بهینه سازی مصرف انرژی، نور روز، تاسیسات و عایق های حرارتی
- بهینه سازی چیدمان فضا، سازماندهی سایت و جهت گیری ساختمان
- بهینه سازی ابعاد، شکل، جنس و نوع مصالح و مقطع های فولادی و بتنی
متخصصین بهینه‌ساز شرکت برنا بهینه تدبیر با داشتن تسلط کامل بر روش‌های بروز تحلیل و طراحی سازه، استانداردها و آیین‌نامه‌های ملی و بین‌المللی، روش‌های اجرایی و شرایط کارگاهی و همچنین با داشتن تجربه کافی در این حوزه توانسته‌اند، هم در مرحله طراحی و هم در ارائه جزییات اجرایی، میزان مصرف مصالح (پروفیل فولادی، میلگرد، بتن، افزودنی‌های بتن) و منابع انسانی درگیر اجرای طرح‌های سازه‌ای را بدون هرگونه کاهش در مقاومت و کارایی آن، به‌طور چشمگیر کاهش دهند. این کاهش میزان مصرف مصالح در برخی طرح‌ها به‌ویژه طرح ساختمان‌های بتنی می‌تواند منجر به‌صرفه جویی تا میزان 20% مقدار اولیه آن شود. همچنین در برخی موارد دیگر پیشنهاد تغییر گرید فولاد مصرفی توانسته است که وزن مرده ساختمان را به شکل قابل‌توجهی کاهش دهد. این کاهش وزن سازه علاوه براثر مستقیم آن، منجر به کاهش نیروی جانبی وارده بر سازه (ناشی از زلزله) می‌گردد که عمل این اثر کاهشی را تشدید نماید. پرواضح است که سبک‌تر شدن سازه علاوه بر تأثیرات مثبت سازه‌ای و کاهش هزینه تأمین مصالح می‌تواند بر سایر هزینه‌ها نظیر هزینه حمل و نصب قطعات نیز تأثیر مستقیم بگذارد.
