Conception optimale des portiques avec la prise en compte des problèmes de stabilité

par Rafal Pankau

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Mariusz Pyrz et de Czeslaw Szymczak.

Soutenue le 02-06-2010

à Lille 1 en cotutelle avec Politechnika Gdańska (Pologne) .


  • Résumé

    L’utilisation des portiques métalliques est très courante dans le génie civil. Au cours du processus de conception les ingénieurs cherchent à réduire les coûts de la construction, en diminuant ainsi le coût total de l’investissement. La complexité du problème et l’absence des outils assistant le processus d’optimisation rendent difficile l’usage efficace de matériau. Dans la thèse, les algorithmes génétiques ont été appliqués afin de résoudre les problèmes d’optimisation des portiques métalliques. La première partie concerne l’analyse de la problématique de conception des portiques et la définition du cahier de charges. Les normes européennes et polonaises de conception des structures métalliques et de chargement ont été comparées. Les procédures de dimensionnement des sections et d’éléments ont été développées, en respectant toutes les contraintes imposées par des structures réelles. Ensuite, une version d’algorithme génétique adapté à l’optimisation des portiques a été présentée. Un logiciel complet, comportant des modules d’analyse statique, decalcul de stabilité, de dimensionnement et d’optimisation a été développé. Le logiciel crée a été appliqué aux problèmes d’optimisation des portiques métalliques. Les solutions ont été calculées d’abord en accord avec les normes de conception européennes et ensuite polonaises. L’optimisation des 96 exemples des portiques de géométrie et chargement différentes a été effectuée. L’analyse des solutions a permis de formuler la conclusion ainsi que lesrecommandations concernant la conception optimale des portiques. Les résultats obtenus peuvent être utiles dans les problèmes réels de conception.

  • Titre traduit

    Optimal design of frame structures taking into account stability problems


  • Résumé

    The use of portal frames in building engineering is very common. Engineers, during the design process, aim to reduce the cost of the structure and, consequently, the whole investment. The complexity of the problem and lack of proper tools assisting the optimisation process, hamper the effective use of material. In the thesis, the genetic algorithms were used to solve the problem of optimization of steel portal frames. In the first part of dissertation, the problems of steel portal frames design were analysed and design assumptions were done. European and Polish codes for steel structures design andstandards for loads got acquainted. Procedures for section and element dimensioning were built taking into account all essential applied to real structures. Next, a version of the genetic algorithm adapted for the optimization of frame structureswas presented. A complete computer program containing modules of static analysis, stability analysis, dimensioning and optimization has been created. The developed software was applied to the problem of optimization of steel portalframes. The solutions were calculated according to European standards, and afterwards Polish standards. The optimization of 96 frame examples of different geometry and loading was carried out. The analysis of solutions enabled us to formulate conclusion and recommendations concerning optimal design of portal frames. The obtained results can be useful in real design problems


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