طراحی بهینه قاب‌های فولادی خمشی سه بعدی با الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار،گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 کارشناس ارشد مهندسی عمران-سازه، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه طراحی بهینه قاب های فولادی خمشی سه بعدی با استفاده از الگوریتم ژنتیک است. الگوریتم ژنتیک، یک الگوریتم تکاملی و مبتنی بر جستجوی هوشمندانه است که در مسائل تصمیم گیری گسسته، کارایی بالایی دارد و از این حیث برای بهینه سازی قاب های فولادی با پروفیلهای موجود در بازار میتواند مناسب باشد. جهت کنترل قیودات طراحی، از نرم افزار تحلیل سازه OpenSees برای تعیین پاسخ سازه استفاده میشود که به نحو مناسبی این نرم افزار با کد الگوریتم ژنتیک تهیه شده در نرم افزار MATLAB مرتبط می شود. روش طراحی در این مطالعه روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) است. در این مطالعه، مدلهای طراحی بهینه سه قاب سه بعدی شامل یک قاب شش طبقه و دو قاب ده طبقه تحت بارگذاری بار ثقلی، بار زلزله و بار باد توسعه داده می­شود و نتایج آن ارائه می گردد. در فرآیند بهینه سازی، قاب ها با قیود اجرایی و بدون قیود اجرایی مورد بررسی قرار گرفته اند و نتایج هر دو حالت ارائه می شود. نتایج نشان می دهد که مدل بهینه سازی از کارایی بالایی در ارائه طرح های بهینه برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


1- J´armai, K., Farkas, J., and Kurobane, Y., 2006, Optimum seismic design of a multi-storey steel frame, Engineering Structures, Vol.28, pp.1038–1048.

2- Dog˘an, E., and Saka, M. P., 2012, Optimum design of unbraced steel frames to LRFD–AISC using particle swarm optimization, Advances in Engineering Software, Vol.46, pp. 27–34.

3-Kaveh, A., and Zakian, P., 2013, Optimal design of steel frames under seismic loading using two meta-heuristic algorithms, Journal of Constructional Steel Research, Vol.82, pp.111–130.

4- Kaveh, A., and Nasrollahi, A., 2014, Performance-based seismic design of steel frames utilizing charged system search optimization, Applied Soft Computing, Vol.22, pp.213–221.

5- Kaveh, A., Farahmand Azar, B., Hadidi, A., Rezazadeh Sorochi, F., and Talatahari, S., 2010, Performance-basedseismic design of steel frames using ant colony optimization, Journal of Constructional Steel Research, Vol.66, pp.566-574.

6-Kaveh, A., and Talatahari, S., 2010, An improved ant colony optimization for the design of planar steelframes, Engineering Structures, Vol.32, pp.864-873.

7-  Nizar Bel Hadj, A., Mohamed, S., Cutting-Decelle, A. F. and Mangin, J. C., 2009, Multi-stage production cost optimization of semi-rigid steel frames usinggeneticalgorithms., Engineering Structures, Vol.31, pp. 2766-2778.

8- Yanglin, G., Yusong, X., and Lei, X., 2013, Optimal capacity design of eccentrically braced steel frameworks using nonlinear response history analysis, Engineering Structures, Vol.48, pp.28–36.

9-Prakash, K., Brian, H. and Abhinav, G., 2011, A genetic algorithm for design of moment-resisting steel frames, Industrial Application, Vol.44, pp.559–574.

10- Vedat Togan, 2012, Design of planar steel frames using Teaching–Learning Based Optimization, Engineering Structures, Vol.34, pp.225–232.

11- Afzali, S. H., Darabi, A. and Niazkar, M., 2016, Steel Frame Optimal Design UsingMHBMO Algorithm, Steel Structures, Vol.16, No.2, pp.455-465.

12-  Kaveh, A. and Talatahari, S., 2012, Charged system search for optimal design of frame structures, Applied Soft Computing, Vol.12, pp.382–393.

13- Maheri, M. R., and Narimani, M. M., 2014, An enhanced harmony search algorithm for optimum design of side sway steel frames, Computers and Structures, Vol.136, pp.78–89. 

14-Sadik, O., Degertekin, M. and Hayalioglu,S., 2010, Harmony search algorithm for minimum cost design ofsteel frames with semi-rigid connections and columnbases, Industrial Application, Vol.42, pp.755–768.

15- Aydogdu, I., 2010, Optimum design of 3-d irregular Steel frames using ant colony optimization and  harmony search algorithm, Engineering Sciences, 2010.

16- مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، طراحی سازه­های فولادی، 1392.

17- Kaveh, A., Ghafari, M. H, and Gholipour, Y., 2017, Optimalseismic design of 3D steel moment frames: different ductility types, Struct Multidisc Optim, 2017,  DOI 10.1007/s00158-017-1727-z.