New Approaches in Civil Engineering

New Approaches in Civil Engineering

Topology Optimization of Mid-Rise and High-Rise Steel Frames under the Effect of Seismic Loading

Document Type : Education

Author
Faculty of Technical and Engineering , Islamic Azad University , Mashhad Branch , Iran
Abstract
In the real world, most problems involve more than one objective. The necessity of using structural optimization systems and using them during the design and construction of structures with minimum cost is clear. The results obtained from the studies of previous researchers regarding the use of optimization methods in the design of structures show the high capability of this method in solving problems with discrete variables such as truss and frame structures. Achieving the smallest amount of consumables in the shortest possible time will save time and money. Therefore, using optimization methods in designing and engineering processes seems absolutely necessary. This is achieved by minimizing the overall weight of the frame. In this study, the main goal is to optimize the topology of mid-rise (5 floors) and high-rise (10 floors) steel frames. In this research, the objective function is the minimization of the strain energy and the limiting constraint is the reduction of the volume of the steel frame. The results obtained from this study showed that the optimization of topology reduced the volume of materials in the 5-story frame by 60% and in the 10-story frame by 62%, and the optimal results in the 10-story frame compared to the 5-story frame are more favorable performance. other results of this study showed that the maximum displacement has increased about 7 times with increasing of frame floors (from 5 to 10 stories).
Keywords

Subjects


1-حسن علی محمدی، محدثه و مشایخی، مصطفی(1393)، بهینه سازی توپولوژی سازه فضاکار تحت دولایه با استفاده از ترکیب الگوریتم سیستم جستجوی ذرات باردار اصلاح شده و روش بهینه سازی تکاملی سازه ها، هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، بابل.
2- Tiago P. Ribeiro, Luís F. A. Bernardo and Jorge M. A. Andrade (2021). Topology Optimisation in Structural Steel Design for Additive Manufacturing, Applied Sciences 11, 2112.
3- سروش، حمیده، افغانی خراسگانی، رهام، حافظی، محمدرضا و علی اکبرلو، حمید(1400)، بهره گیری از بهینه سازی توپولوژی جهت دستیابی به فرم در طراحی معماری، فصلنامه علمی پژوهشی نقش جهان، دوره11، شماره4.
4- جوهری، میثم و احمدی ندوشن، بهروز(1396)، بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد در سازه پل با استفاده از روش های قابلیت اعتماد مرتبه اول و دوم، نشریه علمی پژوهشی مهندسی سازه و ساخت، سال چهارم، شماره 1.
5- علوی نیا، یاسر و ابوالبشری، محمد حسین(1396)، بهینه سازی توپولوژی و شکل سازه های پیوسته غیرخطی با روش بهینه سازی تکاملی سازه ها، مجله علمی پژوهشی مهندسی عمران مدرس، دوره هفدهم، شماره1.
6- محمدزاده، حامد و ابوالبشری، محمد حسین(1398)، بهینه سازی توپولوژی سازه ها بر اساس قابلیت اطمینان برای سازه های دارای بار چندگانه، مجله مهندسی مکانیک، شماره پیاپی 89، جلد 49، شماره 4، صفحات 223-227.
7-استاندارد 2800 (1393)، آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، ویرایش چهارم.
8- مبحث ششم مقررات ملی ساختمان(1398)، بارهای وارد بر ساختمان، دفتر امور مقررات ملی ساختمان، ویرایش چهارم.
9- Aydin Pavir, B. Shekastehband Hysteretic behavior of coupled steel plate shear walls. Volume 133, June 2017, Pages 19.