РОЗВ’ЯЗОК ЗАДАЧІ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЄКТУВАННЯ РОБОЧОЇ ВЕЖІ ЕЛЕВАТОРА ПРИ ДИНАМІЧНИХ НАВАНТАЖЕННЯХ

Анотація

Мета. Метою роботи є розроблення та обґрунтування підходу до оптимального проєктування сталезалізобетонних перекриттів робочих веж елеваторів, що зазнають дії динамічних навантажень від зерноочисних машин. Дослідження спрямоване на формування математичної моделі задачі оптимізації, визначення системи узагальнених параметрів проєктування та розроблення методики їх раціонального вибору з урахуванням обмежень за міцністю та експлуатаційною придатністю. Особливу увагу приділено застосуванню методу прямого пошуку Хука–Дживса у поєднанні з принципами розрахунку за граничними станами для оптимізації основних конструктивних параметрів, зокрема товщини плити, кроку балок перекриття, характеристик анкерних з’єднань та схеми армування. Також у дослідженні враховано вплив динамічних навантажень, що виникають при різних режимах роботи сепараторних машин, у загальній розрахунковій схемі сталезалізобетонних перекриттів. Методологія. Дослідження ґрунтується на комбінованому підході, що поєднує розрахунки за граничними станами з методом прямого пошуку Хука– Дживса для оптимізації конструктивної схеми сталезалізобетонних перекриттів. Сформовано математичну модель задачі оптимізації, яка включає цільову функцію, засновану на згинальних напруженнях, а також систему обмежень у вигляді нелінійних рівнянь рівноваги, умов міцності та допустимих діапазонів параметрів проєктування. До множини узагальнених змінних проєктування віднесено товщину плити, крок балок перекриття, діаметр анкерних з’єднувачів та характеристики армування, тоді як основні геометричні параметри конструкції розглядаються як фіксовані вихідні дані. Процедура оптимізації передбачає ітераційне варіювання окремих параметрів з подальшою оцінкою реакції конструкції за дії комбінованих постійних, змінних і динамічних навантажень, що генеруються зерноочисними машинами в різних режимах роботи. Результати. Застосування запропонованої методики оптимізації дозволило сформувати впорядковану процедуру визначення раціональних параметрів сталезалізобетонних перекриттів робочих веж елеваторів. Визначено базову точку процесу оптимізації, а також встановлено допустимі межі варіювання основних параметрів проєктування, зокрема товщини плити, кроку балок перекриття, діаметра анкерних з’єднувачів та характеристик армування. Наукова новизна. Наукова новизна дослідження полягає у розробленні комплексного підходу до оптимального проєктування сталезалізобетонних перекриттів робочих веж елеваторів, який поєднує принципи розрахунку за граничними станами з методом прямого пошуку Хука–Дживса. Відмінною особливістю запропонованого підходу є явне врахування динамічних навантажень, що генеруються зерноочисними машинами у різних режимах роботи, які інтегруються в процес оптимізації. Це забезпечує більш точне відображення реальних умов експлуатації порівняно з традиційними методами статичного розрахунку. Крім того, у роботі сформовано впорядковану процедуру варіювання параметрів і визначення напрямку пошуку в просторі проєктування, що створює основу для подальшого розвитку методів оптимізації сталезалізобетонних конструкцій. Практична значущість. Запропонований підхід може бути застосований при проєктуванні сталезалізобетонних перекриттів робочих веж елеваторів та аналогічних промислових споруд, що зазнають дії динамічних навантажень від технологічного обладнання. Розроблена методика надає інженерам системний інструмент для вибору раціональних параметрів проєктування, зокрема товщини плити, кроку балок, характеристик анкерних з’єднувачів та схеми армування, з урахуванням вимог міцності та експлуатаційної придатності. Її впровадження забезпечує більш достовірне врахування динамічних впливів на стадії проєктування, що сприяє підвищенню надійності, довговічності та ефективності експлуатації конструкцій. Запропонований підхід може бути інтегрований у сучасну інженерну практику та адаптований для використання в середовищах чисельного моделювання, що дозволяє підвищити ефективність прийняття проєктних рішень при створенні та модернізації об’єктів зернопереробної інфраструктури.