کاهش ضایعات میلگرد در فرآیند سبدبافی سگمنت‌های تونلی با بهره‌گیری از الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی: کارخانه سگمنت سامانه انتقال آب نشتی سد لار)

چکیده

در پروژه‌های حفاری تونل با دستگاه حفاری مکانیزه (TBM)، به‌ویژه در زمین‌هایی با شرایط ناپایدار و بدنه ریزشی، پایداری جداره تونل به وسیله قطعات بتنی پیش‌ساخته موسوم به سگمنت تأمین می‌شود. این سگمنت‌ها دارای یک قالب سازه‌ای تشکیل‌شده از آرماتورهای فولادی هستند و فرآیند ساخت این قالب‌ها که به «سبدبافی» شناخته می‌شود، سهم قابل توجهی از هزینه‌های پروژه را شامل می‌گردد. ازاین‌رو، بهینه‌سازی مصرف میلگرد و کاهش میزان پرتی در این فرآیند، گامی کلیدی در مدیریت هزینه، ارتقای بهره‌وری و دستیابی به توسعه پایدار در پروژه‌های عمرانی محسوب می‌شود.

در این پژوهش ابتدا فرآیند سبدبافی در کارخانه تولید سگمنت پروژه سامانه انتقال آب نشتی سد لار به‌طور کامل مورد بررسی و تشریح قرار گرفته است. سپس یک مدل ریاضی مبتنی بر برنامه‌ریزی خطی برای کاهش پرتی میلگرد ارائه شده و به‌منظور دستیابی به الگوهای بهینه برش، از الگوریتم فراابتکاری ژنتیک استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که این الگوریتم توانسته با تولید الگوهای برش مناسب برای میلگردهای با طول ۱۲ متر، میزان پرتی را به کمتر از ۰٫۴ درصد کاهش دهد.

برآوردهای اقتصادی بیانگر آن است که کاهش پرتی در این سطح، صرفه‌جویی سالانه‌ای معادل حدود ۱٫۷ میلیارد تومان برای پروژه به همراه خواهد داشت. این دستاورد نشان می‌دهد که بهره‌گیری از روش‌های نوین بهینه‌سازی نه تنها در کاهش هزینه‌ها بلکه در افزایش کارایی مصرف منابع نیز نقش چشمگیری دارد. در نهایت، یافته‌های این تحقیق می‌تواند به‌عنوان الگویی کارآمد برای پروژه‌های مشابه در حوزه سگمنت‌سازی تونل‌ها مورد استفاده قرار گیرد.