Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2002, Qupperneq 212

uppröðun undirstaðna fyrir pípukerfið. Markmið þessa verkefnis er að finna bestu lausn
á fyrirkomulagi undirstaðna með erfðaalgrími.
Hluti af pípukerfum háhitasvæða eru safnæðar sem flytja jarðhitavökva frá borholum að
skiljustöð. Jarðhiti tengist yfirleitt virkni jarðskjálftasvæða og því er jarðskjálftaálag oft
ráðandi hönnunarálag við pípuhönnun í stað vind- eða snjóálags. Safnæðar eru yfirleitt
ofanjarðar og þurfa að vera sveigjanlegar til að geta tekið upp varmaþenslur, en jafnframt
nægilega skorðaðar til að þola jarðskjálftaálagið. Ahrif jarðskjálfta á hönnun pípukerfa
hafa verið rannsökuð með það að markmiði að lágmarka yfirfærslu álagsins frá
undirstöðu í pípu [1]. Sýnt hefur verið fram á að svörun kerfisins er háð stífni undir-
staðna. Undirstöður safnæða skiptast aðallega í tvo flokka: (1) einfaldar undirstöður sem
leyfa hliðarfærslur og (2) stýringar sem leyfa eingöngu færslur í ásstefnu pípunnar.
Einfaldar undirstöður eru nauðsynlegar til að leyfa varmaþenslur en stýringar eru
nauðsynlegar til að taka upp jarðskjálftaálagið. I þessu verkefni er besta uppröðun
undirstaðnanna fundin fyrir hefðbundinn þensluhlykk á safnæð.
, Þróunaraðferðir kallast þær leitaraðferðir sem innihalda stofn einstaklinga sem þróast
eða miðla þekkingu milli kynslóða eftir reglum um val og endursköpun. Helstu flokkar
þróunaraðferða eru erfðaalgrím GA, þróunarferli ES, þróunarforritun EP og erfðaforritun
GP. Munurinn á flokkunum felst aðallega í framsetningu einstaklinga og líkanagerð
þróunarferilsins. Erfðaalgrím er þekktasta þróunaraðferðin. Þetta er einföld og afkasta-
mikil aðferð sem notuð er við að finna bestu lausn ýmissa vandamála. Aðferðin byggist
á hugmyndum Darwins um náttúrulegt val og að þeir hæfustu lifi af. Aðferðafræðin bak
við erfðaalgrím var fyrst sett fram af John Holland árið 1975 [2]. Meðal annarra
frumkvöðla sem hafa stuðlað að þróun aðferðarinnar má nefna Goldberg [3] og De Jong
[4], en þeir ásamt sífellt betri tölvubúnaði hafa leitt til þess að aðferðin hefur náð mikilli
útbreiðslu á mismunandi fagsviðum eins og við hönnun og framleiðsluskipulagningu. A
undanförnum árum hefur erfðaalgrím verið notað í æ ríkari mæli við að besta hönnun
burðarvirkja og pípukerfa. Chiba og fleiri notuðu erfðaalgrím við að finna bestu
uppröðun undirstaðna fyrir pípukerfi undir jarðskjálftaálagi eingöngu [5]. I þessari grein
og Agústsson [6] er tekið tillit til samspils jarðskjálftaálags og varmaálags.
I greininni er byrjað á að lýsa uppbyggingu erfðaalgrímsins. Þá eru skilgreind hæfnisföll
sem hægt er að nota við bestunina. Erfðaalgríminu er síðan beitt á hefðbundinn þenslu-
hlykk á safnæð til að finna bestu uppröðun stýringa, miðað við ákveðnar forsendur.
Niðurstöðurnar sýna að notkun erfðaalgríms getur auðveldað hönnun safnæða gagnvart
jarðskjálftaálagi.
Erfðaalgrím
Erfðaalgrím er tölvulíkan sem hermir eftir lífefnafræðilegum þróunarkenningum með
það að markmiði að bæta lausnir ólíkra viðfangsefna. Þetta er aðferð sem athugar mengi
af lausnum, þ.e. ákveðinn fjölda af einstaklingum, sem mynda kynslóð og metur hversu
hæfar þær eru. Þær hæfustu hafa mestu líkur á að lifa og geta af sér afkvæmi sem síðan
mynda nýja kynslóð. Einstaklingarnir eru strengir í tvíundarkerfinu og inniheldur hver
strengur allar breyturnar sem verið er að besta. Til að meta hæfni einstaklinganna er
notað markfall sem ákveður hverjir eru valdir úr til undaneldis. Fæðing nýrra strengja
felst í þremur aðgerðum: (1) Útvaldir einstaklingar eru endurskapaðir, (2) tveir og tveir
einstaklingar valdir saman með slembnu vali og á þeim framkvæmd aðgerð sem kallast
víxlun (e. cross-over) og (3) eftir víxlunina eru síðan ákveðnar líkur á að einn og einn biti
eða litningur breyti um gildi og kallast það stökkbreyting. Til að skýra þetta nánar verður
farið yfir einstakar aðgerðir fyrir uppröðun pípuundirstaðna.
Tökum fyrir beina pípu og hugsum okkur að við þurfum að ákveða skorður sjö
undirstaðna þannig að spennur í lögninni séu innan leyfilegra marka. Byrjum á að skil-
greina hæfni sem spennugildi. Uppíýsingar um skorður undirstaðna eru kóðaðar í tví-
2 0 8
Arbók VFl/TFl 2002