Η διαδικασία της
βελτιστοποίησης αποτελεί ένα από τα πλέον σύγχρονα πεδία
έρευνας στην επιστήμη του μηχανικού. Οι εφαρμογές
βελτιστοποίησης στα έργα πολιτικού μηχανικού είναι
αρκετά πρόσφατες, ενώ το εύρος των εφαρμογών της
βελτιστοποίησης συγκεκριμένα στο πεδίο των καμπύλων
κιβωτιοειδών γεφυρών είναι ιδιαίτερα περιορισμένο.
Η παρούσα εργασία
ασχολείται με τη διατύπωση και επίλυση ενός προβλήματος
βέλτιστου σχεδιασμού διατομής καμπύλης προεντεταμένης
γέφυρας. Αντιμετωπίζεται η απλή περίπτωση φορέα ενός
ανοίγματος με σταθερή καμπυλότητα. Ο φορέας είναι απλά
εδραζόμενος στα άκρα του με δεσμευμένη τη στροφή λόγω
στρέψης. Για τον έλεγχο επάρκειας της διατομής
χρησιμοποιούνται οι κρισιμότερες διατάξεις του σταδίου
λειτουργικότητας του γερμανικού κανονισμού DIN 4227. Οι
έλεγχοι επάρκειας αναφέρονται σε διαμήκεις και εγκάρσιες
αναλύσεις και πραγματοποιούνται σε δύο φάσεις, (α) με
πλήρες φορτίο προέντασης και ίδιο βάρος καταστρώματος
και (β) με φορτία κυκλοφορίας και απομειωμένη προένταση.
Η φόρτιση κυκλοφορίας καθορίζεται από τον κανονισμό DIN
1072. Η ανάλυση κατά τη διαμήκη και εγκάρσια έννοια
βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Η
εγκάρσια ανάλυση πραγματοποιείται σε στοιχειώδες τμήμα
της γέφυρας με απλές συνοριακές συνθήκες στα άκρα της
κάτω πλάκας του κιβωτίου.
Για την επίλυση του
προβλήματος χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο η μέθοδος
του διαδοχικού δευτεροβάθμιου προγραμματισμού.
Συμπληρωματικά, πραγματοποιείται μικρός αριθμός
εφαρμογών με μικρο-γενετικούς αλγόριθμους. Ως
αντικειμενική συνάρτηση της βελτιστοποίησης λαμβάνεται
το κόστος του σκυροδέματος και του χάλυβα προέντασης
(πρόβλημα ελαχιστοποίησης). Το πρόβλημα δεσμεύεται από
περιορισμούς τάσεων, καθώς και από γεωμετρικούς
περιορισμούς. Αναλύεται πλήθος περιπτώσεων και εξάγονται
συμπεράσματα σχετικά με το σχεδιασμό του συγκεκριμένου
τύπου γεφυρών. Τέλος, πραγματοποιείται σύντομη
αξιολόγηση της διαδικασίας και γίνονται προτάσεις για τη
μελλοντική μεγιστοποίηση των δυνατοτήτων και της
αξιοπιστίας της.