Βέλτιστος Σχεδιασμός Μεταλλικών Κατασκευών με Χρήση της Μεθόδου Σμήνους Σωματιδίων - Μπούτσης, Κυριάκος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Στατικής και Αντισεισμικών Ερευνών., 2014)
Αντικείμενο της διπλωματικής αυτής εργασίας αποτελεί ο βέλτιστος σχεδιασμός κατασκευών σε επίπεδο διατομής. Βασικό κριτήριο του οποίου ζητείται η ελαχιστοποίηση στην περίπτωση βέλτιστου σχεδιασμού κατασκευών αποτελεί το βάρος του φορέα και, κατ’επέκταση, το οικονομικό κόστος για την ανόρθωσή του. Για την πραγματοποίηση της διαδικασίας, επιλέγεται η μέθοδος Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων, μια μέθοδο εμπνευσμένη από τη συμπεριφορά των μελών μιας ομάδας από έμβιους οργανισμούς, η οποία συνδυάζει την απλή εφαρμογή με τα αξιόπιστα αποτελέσματα που απαιτούνται σε κατασκευαστικά προβλήματα. Για τη μαθηματική βελτιστοποίηση, αναπτύχθηκε λογισμικό σε γλώσσα προγραμματισμού Java («PSOUnconstrained» και «PSOConstrained»), στο οποίο έγινε έλεγχος με μια σειρά από μαθηματικά προβλήματα αξιολόγησης από τη βιβλιογραφία. Για την ενσωμάτωση της βελτιστοποίησης σε προβλήματα κατασκευών, αναπτύχθηκε το λογισμικό «PSOStructural» σε γλώσσα C#, το οποίο ενσωματώνει το εμπορικό λογισμικό SAP2000 για το σχεδιασμό και την ανάλυση των φορέων. Το εν λόγω λογισμικό χρησιμοποιήθηκε για την επίλυση κατασκευών που αποτελούνται από τυποποιημένες διατομές χάλυβα, στα οποία κάθε πιθανός σχεδιασμός ελέγχθηκε έναντι αξονικής, καμπτικής, διατμητικής καταπόνησης και λυγισμού με βάση τους περιορισμούς που ορίζονται από τον Ευρωκώδικα 3 για την Οριακή Κατάσταση Αστοχίας και την Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας. Στο πρώτο κεφάλαιο, αναφέρονται κάποια βασικά στοιχεία για τη βελτιστοποίηση σαν μέθοδο, τον τρόπο με τον οποίο εκφράζεται μαθηματικά και τα είδη βελτιστοποίησης που συναντώνται σε κατασκευές. Στη συνέχεια, αναλύεται η μέθοδος Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων (ΒΣΣ) και ο τρόπος εφαρμογής της στα προβλήματα κατασκευών. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναπτύσσεται συνοπτικά η δομή του λογισμικού βελτιστοποίησης που αναπτύχθηκε, δίνεται η μορφή ορισμένων χαρακτηριστικών μητρώων αποτελεσμάτων, όπως αυτά χρησιμοποιούνται στο λογισμικό, και αναφέρονται οι παραδοχές που έγιναν κατά την ανάλυση και το σχεδιασμό με το SAP2000. Στο τρίτο κεφάλαιο, αναφέρονται οι βασικές αρχές σχεδιασμού και ανάλυσης των Ευρωκωδίκων για κατασκευές από χάλυβα. Στη συνέχεια, αναλύονται οι περιορισμοί που ορίζονται για ΟΚΑ και ΟΚΛ σε επίπεδο διατομής και μέλους. Το τέταρτο και πέμπτο κεφάλαιο αποτελούνται από μαθηματικά και κατασκευαστικά, αντίστοιχα, προβλήματα αξιολόγησης (benchmark) από τη βιβλιογραφία για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων. Τέλος, στο δεύτερο μέρος του πέμπτου κεφαλαίου περιέχονται τέσσερις εφαρμογές-παραδείγματα της μεθόδου σε κατασκευές με μέλη τυποποιημένων διατομών χάλυβα (κατηγορίες IPE, HEA, HEB).