Ứng dụng thuật toán tối ưu đa mục tiêu trong thiết kế kết cấu giàn thép

Application of multi-objective optimization algorithm for steel truss design

Abstract

DOI: https://doi.org/10.66195/mtu.2026.16.152

Kết cấu giàn thép được sử dụng rộng rãi trong những công trình vượt nhịp lớn do những ưu điểm như: trọng lượng nhẹ, độ cứng lớn,... Do giá thành của vật liệu thép cao hơn nhiều so với vật liệu bê tông nên bài toán tối ưu trọng lượng kết cấu thép luôn được đặt ra trong quá trình thiết kế. Tuy nhiên, thực tế thiết kế đôi khi đòi hỏi phải cân bằng hai hay nhiều mục tiêu xung đột nhau, ví dụ tối thiểu trọng lượng giàn đồng thời tối đa khả năng chịu lực hoặc độ cứng của giàn. Đối với loại bài toán này, không có một giải pháp tối ưu nhất mà có thể tồn tại nhiều giải pháp tốt ngang nhau. Những giải pháp này hợp thành một đường cong (khi tối ưu hai mục tiêu) hoặc mặt cong (khi tối ưu ba mục tiêu) được gọi là biên giới Pareto. Một trong những thuật toán phổ biến nhất để xác
định biên giới Pareto là thuật toán NSGA-II. Bài báo trình bày một nghiên cứu áp dụng thuật toán NSGA-II trong công tác thiết kế kết cấu giàn thép nhằm tối ưu đồng thời cả trọng lượng cũng như độ cứng của giàn. Bài báo gồm bốn phần chính. Phần một giới thiệu tổng quan và mục tiêu của nghiên cứu. Phần hai thiết lập bài toán tối ưu đa mục tiêu cho kết cấu giàn, trình bày ngắn gọn thuật toán tối ưu đa mục tiêu NSGA-II cũng như một số kỹ thuật bổ sung. Phần ba triển khai một ví dụ thực tế áp dụng thuật toán NSGA-II thiết kế kết cấu giàn vượt nhịp 30m. Phần bốn nêu một số kết luận và kiến nghị.