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Nous distinguons quatre types d’optimisations: a) topologie : ceci signifie que la forme de la struc- ture n’est pas entièrement fixe ; certaines parties peuvent être ajoutées ou supprimées durant le processus d’optimisation de l’ouvrage b) forme : les éléments porteurs sont-ils standards ou reconstitués, quels sont les types d’assembla- ges qui seront utilisés, etc. c) dimensions : les dimensions de certaines parties de la structure ( telles que sections droites, assem- blages) peuvent varier en vue de tendre à une utilisation optimale (par exemple optimisation du contrôle unité = valeur effective/valeur admissi- ble suivant une norme définie) d) topographie : on recherche la forme idéale d’un pont, d’une structure en toile tendue, d’un bâti- ment en faisant varier la position des éléments de la structure Le besoin en optimisation des structures est bien réel et s’illustre par une série d’exemples de la pratique quoti- dienne : • recherche du poids minimal de diverses variantes d’ouvrages métalliques Een eenvoudig praktisch voorbeeld illustreert hoe een optimalisatie precies werkt. Het doel is om de afmetin- gen van een liggerversterking te optimaliseren naar prijs. De ligger heeft een HEA doorsnede, de verstijvin- gen komen uit een IPE profiel. Door het laten variëren van de parameters (lengte en hoogte van de verstij- ving) worden diverse variantes berekend; meteen wordt ook de fictieve prijs P berekend uit het gewicht M van de samenstellende delen (vertrekkende van een eenheidsprijs 2,1 € /kg). Een eenheidscontrole volgens EC3 is automatisch uitgevoerd voor elke variante. De kostengunstigste oplossing ligt bij een versterking met lengte 1 m en hoogte 550 mm. Het resultaat is voorgesteld in een eenvoudige Excel tabel, gegene- reerd door SCIA•ESA PT. De oplossing met SCIA•ESA PT is algemeen: de ont- werper kan zelf variabelen en doelfunctie(s) definieren; het programma levert het optimum en tevens inzicht van de invloed van de gekozen variabelen. Een ander voorbeeld uitgewerkt voor het staalcon- structiebedrijf Zeman & Co (Wenen, Oostenrijk) betreft de optimalisatie van variable profielen (met geplooid lijf, een patent van hun bedrijf) en de bijho- rende verbindingen voor standaard hallen met grote overspanningen. Dit illustreert dat een algemeen pro- gramma zoals SCIA•ESA PT eveneens perfect inzetbaar is voor een bedrijfspecifieke optimalisatiestrategie. Besluiten De nieuwe generatie ontwerpsoftware is een door- braak voor het optimaliseren van staalconstructies. SCIA•ESA PT is een ontwerpplatform, waarin 3D mo- delleren, analyseren, dimensioneren en detailleren geïntegreerd zijn verwerkt. Het zoeken naar de opti- male constructie, naar vorm, afmetingen en topografie verloopt geautomatiseerd, waarbij alle vrijheid van de ontwerper inzake rekentechnieken en normen volle- dig wordt behouden. • détermination de la capacité portante maximale sous l’influence de positions géométriques conti- nuellement variables (exemple de la grue) • quel est l’assemblage métallique le plus économi- que (avec liaison vers la fabrication) • quelle est la portée la plus favorable pour un pont compte tenu des paramètres de l’environnement et des autres contraintes • est-il plus avantageux de prévoir une structure en acier seul ou une solution mixte acier-béton ? Etapes du processus d’optimisation La première étape consiste en une paramétrisation de la structure. Chaque entité du modèle virtuel de SCIA•ESA PT peut être définie par le concepteur avec des paramètres de son choix. Les paramètres sont en- suite attribués à des variables, telles que dimensions d’une section droite, charges, facteur de temps, … Ces paramètres peuvent intervenir dans des formules de sorte que l’utilisateur crée ainsi de nouvelles variables et autres dérivés (exemple : optimisation du facteur de poids ou de prix). La seconde étape fait appel à l’utilisation de l’interface XML : le concepteur crée un document XML dans le- quel il spécifie quels paramètres conceptuels il souhaite faire varier. Ce document XML sert à définir un objectif final à l’optimisation. La troisième étape réside à démarrer l’outil en question dans l’environnement de SCIA•ESA PT. Le petit exemple pratique suivant illustre de manière pré- cise comment fonctionne le processus d’optimisation. L’objectif final est la détermination des dimensions du raidisseur de la poutre en vue d’une optimisation du prix. La poutre possède une section en HEA, le raidisseur est issu d’un profil IPE. Plusieurs variantes sont envisagées suite à la variation des paramètres choisis (longueur et hauteur du raidisseur). On supposera de manière fictive que le prix est proportionnel au poids M de la structure (prix unitaire = 2,1 € /kg). On procède automatiquement au contrôle de la section et de la stabilité suivant EC3 de chaque variante. Le résultat global de chaque variante est fournit sous forme de « contrôle unité ». La solution optimale en terme de prix correspond à un raidisseur de 1m de long et 550 mm de haut. Le ré- sultat est présenté dans un tableau Excel généré par SCIA•ESA PT. SCIA•ESA PT fournit une solution générale dans la- quelle l’utilisateur peut définir librement les variables et la fonction décrivant le/les objectif(s) final/finaux de l’optimisation. Le programme fournit la solution opti- mum ainsi que le détail de l’influence de chacun des paramètres. Un autre exemple pratique a été réalisé pour l’entre- prise de construction métallique Zeman & Co (Vienne, Autriche) et consiste en l’optimisation de profils variables (constitués à partir d’une tôle pliée, un brevet de l’entre- prise) et les assemblages correspondants pour des halles standards de grande portée. Ceci illustre qu’un program- me ‘général’ de calcul de stabilité, tel que SCIA•ESA PT peut parfaitement servir à une optimisation stratégique personnalisé pour une entreprise spécifique. Conclusions La nouvelle génération des logiciels de conception of- fre un tournant dans l’optimalisation des structures mé- talliques. SCIA•ESA PT est une plate-forme de concep- tion qui intègre à la fois les processus de modélisation, analyse, dimensionnement et dessins. La recherche de la structure optimale en terme de forme, dimensions et topographie se déroule de manière automatisée tout en permettant au concepteur de conserver la liberté en terme de technique de calcul et choix de la norme. Met dank aan Bureau E.T.I. Met dank aan SBE Merci au Bureau E.T.I. Merci à SBE Met dank aan Zeman & Co Merci à Zeman & Co Excel tabel gegenereerd door SCIA•ESA PT Tableau Excel généré par SCIA•ESA PT