Etude de la conception globale des structures en Construction Métallique. Optimisation par les algorithmes génériques

par Nizar Bel Hadj Ali

Thèse de doctorat en Génie civil et sciences de l'habitat

Sous la direction de Jean-Claude Mangin.


  • Résumé

    Dans le cycle de vie d'un ouvrage en Construction Métallique, les choix de conception sur le schéma structurel, la disposition des éléments et le type des assemblages et des liaisons appartiennent à la phase de conception globale, mais ces choix sont déterminants pour la phase de conception détaillée des différents éléments de la structure ainsi que pour la réalisation de l'ouvrage. Malgré l'importance de ses conséquences, la conception en phase précoce est souvent indicative et fondée sur l'expérience de l'ingénieur. Le manque d'anticipation dans la phase de conception globale d'un projet peut-être très préjudiciable à sa réalisation, en termes de coûts supplémentaires, de délais et de qualité. L'objectif de cette étude est l'élaboration d'une démarche d'optimisation de la conception d'une structure de bâtiment en vue de diriger la conception, en phase précoce, vers des solutions globales optimisées. Pour mettre en place une procédure réaliste et efficace, la recherche des solutions de conception globale est basée sur l'optimisation du coût de production de la structure intégrant les coûts de la superstructure et des fondations et faisant intervenir tous les postes de production (matériaux, mise en oeuvre, fabrication, montage, etc. ). Un modèle d'évaluation éconmìque des solutions de conception a été réalisé à cette fin. En plus des caractéristiques dimensionnelles des éléments, la conception tient compte du comportement semi-rigide des assemblages ainsi que de la conception des appuis de la structure. La résolution du problème d'optimisation repose sur l'application des Algorithmes Génétiques. Cette technique d'optimisation couplée avec une démarche de pénalisation, destinée à prendre en compte les contraintes du problème, a montré des performances très satisfaisantes dans la résolution du problème d'optimisation traité. La méthode d'optimisation par Algorithmes Génétiques est associée à une méthodologie d'acquisition de connaissances basée sur la simulation et l'analyse multicritère. Les simulations portent sur des structures-type et la connaissance formalisée est mise sous forme de tableaux proposant les solutions de conception optimales pour chaque type d'ouvrage.

  • Titre traduit

    An overall approach to structural design of steelworks using Genetic Algorithms


  • Résumé

    The overall design of steel structures related to the definition of structural joints, connections and supports plays an important role in the analysis of steel structures and affects considerably its whole production cost. However, due to time and resource constraints, structural designers tend to limit the range of alternative configurations considered especially in ealrly design. A genetic algorithm (CA) based optimisation method is presented for the overall design of steel structures. In the objective function, the whole production cost is minimised. The design constraints are formulated according to Eurocode 3. They are handled through the concept of penalty function. Three design variables are considered : cross-sectional size of members, type of beam-to-column connections and the type of supports. The GA-based optimisation method proves to be satisfactory in resolving the overall optimisation problem of steel structures. In addition, the method provides an effective means in performing overall design of steel structure. This is of a great importance especially in early design. In fact, concurrent genration and evaluation of many design alternative solutions in early design is considered as one of the main features of this method. The GA-based optimisation method has been used in simulations on differnet types of structures. Interesting results have been obtained and have been analysed in order to formulate decision support rules intended to improve the early design of steel structures.

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Informations

  • Détails : 239 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 100 rèf.

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  • Bibliothèque : Université Savoie Mont Blanc (Le Bourget-du-Lac, Savoie). Service commun de la documentation et des bibliothèques universitaires. Section Sciences.
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